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Complejo ígneo Bushveld

Mapa geológico y ubicación de minas del complejo ígneo Bushveld

El complejo ígneo Bushveld ( BIC ) es la intrusión ígnea estratificada más grande [1] [2] dentro de la corteza terrestre . [3] Se ha inclinado y erosionado formando los afloramientos alrededor de lo que parece ser el borde de una gran cuenca geológica : la cuenca de Transvaal . Tiene aproximadamente dos mil millones de años [4] y está dividido en cuatro ramas: norte, este, sur y oeste. Comprende el conjunto estratificado de Rustenburg, los granitos de Lebowa y los félsicos de Rooiberg, que están cubiertos por los sedimentos de Karoo. [5] El sitio fue publicitado por primera vez alrededor de 1897 por Gustaaf Molengraaff , quien encontró las tribus nativas sudafricanas que residían en el área y sus alrededores. [6]

Ubicado en Sudáfrica , el BIC contiene algunos de los depósitos de mineral más ricos de la Tierra. [7] [8] [9] Contiene las mayores reservas del mundo de metales del grupo del platino (PGM) y elementos del grupo del platino (PGE) —platino , paladio , osmio , iridio , rodio y rutenio— junto con grandes cantidades de hierro , estaño , cromo , titanio y vanadio . Estos se utilizan, entre otros, en joyería, automóviles y electrónica. El gabro o norita también se extrae de partes del complejo y se convierte en piedra dimensional . Ha habido más de 20 operaciones mineras. [10] Se han realizado estudios de posibles depósitos de uranio. [11] El complejo es bien conocido por sus depósitos de arrecifes de cromitita, en particular el arrecife Merensky y el arrecife UG-2. Representa aproximadamente el 75 por ciento de los recursos mundiales de platino y aproximadamente el 50 por ciento de los de paladio. En este sentido, el complejo Bushveld es único y uno de los complejos de yacimientos minerales de mayor importancia económica del mundo. [12]

Geología

Rocas ígneas estratificadas de cromitita (negra) y anortosita (gris claro) en la Zona Crítica UG1 del Complejo Ígneo Bushveld en el afloramiento del río Mononono, cerca de Steelpoort
Gabro - norita (losa pulida), comercializada como "Impala Black Granite", complejo Bushveld. Está compuesta principalmente de feldespato plagioclasa grisáceo y piroxeno negro . La cantera está al norte de la ciudad de Rustenburg .
Imagen de microscopio de luz polarizada de una sección delgada de parte de un grano de ortopiroxeno que contiene láminas de exsolución de augita (dimensión larga 0,5 mm, intrusión de Bushveld). La textura documenta una historia de múltiples etapas: (1) cristalización de pigeonita maclada , seguida de exsolución de augita; (2) descomposición de pigeonita en ortopiroxeno más augita; (3) exsolución de augita paralela al plano de macla anterior de pigeonita.

Origen y formación

El complejo ígneo Bushveld cubre una zona con forma de pera en el centro de Transvaal . Está dividido en un lóbulo oriental y otro occidental, con una extensión más al norte.

Las tres secciones del sistema se formaron aproximadamente al mismo tiempo (hace unos 2.000 millones de años) y son notablemente similares. Grandes cantidades de roca fundida del manto terrestre fueron llevadas a la superficie a través de largas grietas verticales en la corteza terrestre (enormes intrusiones lopolíticas diferenciadas y arqueadas ) creando la intrusión geológica conocida como el complejo ígneo Bushveld.

Se cree que estas intrusiones son anteriores al impacto de Vredefort , que se produjo en el sur, en unos 30 millones de años. [13] Los efectos de estas inyecciones de roca fundida a lo largo del tiempo, combinados con la cristalización de diferentes minerales a diferentes temperaturas, dieron como resultado la formación de una estructura parecida a una torta estratificada que consta de estratos rocosos distintos, incluidas tres capas que contienen PGM, conocidas como arrecifes. Grandes porciones del área central están cubiertas por rocas más jóvenes.

Las extrusiones se emplazaron sobre un umbral diabásico temprano, cuyos afloramientos son visibles en el lado sureste del Complejo. Estos son típicamente de color verdoso y están compuestos de clinopiroxeno , alterado a hornblenda y plagioclasa , y se consideran la fase más temprana del Complejo.

El complejo incluye intrusiones máficas estratificadas (la Suite de Capas de Rustenburg) y una fase félsica . El complejo tiene su centro geográfico ubicado al norte de Pretoria en Sudáfrica, a unos 25° S y 29° E. Cubre más de 66.000 km2 ( 25.000 millas cuadradas), un área del tamaño de Irlanda .

El complejo varía en espesor, alcanzando en algunos lugares los 9 kilómetros (5,6 mi) de espesor. Las litologías varían desde peridotita , cromitita , harzburgita y bronzitita en gran parte ultramáficas en las secciones inferiores hasta norita , anortosita y gabro máficos hacia la parte superior, y la Suite de Capas máficas de Rustenburg es seguida por una fase félsica (la Suite de Granito Lebowa ).

Los yacimientos minerales dentro del complejo incluyen el arrecife UG2 (Grupo Superior 2) que contiene hasta un 43,5 % de cromita y los horizontes con platino Merensky Reef y Platreef. El arrecife Merensky varía de 30 a 90 cm de espesor. Es una norita con extensas capas o zonas de cromitita y sulfuro que contienen el mineral.

El arrecife contiene un promedio de 10 ppm de metales del grupo del platino en pirrotita , pentlandita y pirita , así como en minerales y aleaciones raras del grupo del platino . Los arrecifes Merensky y UG-2 contienen aproximadamente el 90% de las reservas conocidas de metales del grupo del platino del mundo. Alrededor del 80% del platino y el 20% del paladio extraído cada año se producen en estos horizontes.

Mecanismos de formación propuestos

Los mecanismos de formación de las capas de cromitita en el complejo ígneo Bushveld son muy debatidos: se han propuesto numerosos mecanismos. A continuación se presenta una lista no exhaustiva de los procesos de formación de cromitita.

Se ha propuesto el origen de al menos tres procesos diferentes utilizados para modelar la mineralización de EGP en el área:

Estructuras

Granito Nebo en el cráter Tswaing . Los granitos Nebo, Makhutso, Bobbejaankop, Lease y Klipkloof están incluidos en la Lebowa Granite Suite. [19]

El complejo ígneo Bushveld es una intrusión máfica estratificada (LMI) con cuerpos minerales bien definidos de capas de cromitita estratiforme concentradas con la llamada zona crítica; estas se conocen como arrecifes . Los tres depósitos principales de arrecifes son el arrecife Merensky , el arrecife UG-2 y el arrecife Platreef. Estos arrecifes son en su mayoría capas de cromita continuas a discontinuas con cantidades de mineralización de PGE. Las rocas superficiales están expuestas como lóbulos o extremidades separadas (las principales son las extremidades oriental, occidental y norte) que abarcan un área de aproximadamente 66.000 km 2 . Esta gran provincia ígnea comprende las tres suites ígneas principales: la Suite de granito Lebowa (grandes intrusiones graníticas de tipo A), la Suite estratificada Rustenburg (secuencia acumulada máfica-ultramáfica estratificada de aproximadamente 8 km de espesor) y la Suite Granophyre Rashoop (rocas granofíricas). [20] Estas se encuentran expuestas como secuencias estratificadas de intrusiones en forma de láminas que comúnmente se subdividen en cinco zonas principales (de abajo hacia arriba): Zona Marginal, Inferior, Crítica, Principal y Superior. Estas se pueden observar en secuencia dentro de los lóbulos mencionados. En cuanto al área central, está dominada por granitos y otras rocas relacionadas.

Se observa una gran aureola de contacto metamórfica en el extremo norte, el área de Potgietersrus . [21]

La estructura de impacto de Vredefort es anterior a la intrusión del BIC y se ha demostrado que probablemente no esté relacionada con la mineralización del BIC. [22]

El arrecife Merensky se puede subdividir en cinco capas (de abajo a arriba): [16]

Piroxenita UG2 ( arrecife): La roca madre de las chomititas UG2 está dominada por ortopiroxeno granular, plagioclasa intersticial y clinopiroxeno con cantidades menores y variables de minerales accesorios como flogopita. Las cromititas UG2 están sustentadas por una pared de piroxenita que es distinta de la piroxenita de pared colgante. Los granos subédricos a subredondeados de cromita (de tamaño inferior a 0,5 mm) son una fase menor (aproximadamente el 4 %) pero constante que está incrustada con ortopiroxeno (y otras fases intersticiales como las mencionadas) a lo largo de esta piroxenita de pared de pie. Se pueden ver grandes oikocristales dentro de los afloramientos y en las paredes de la mina. [14]

El Platreef : esta estructura arrecifal se divide en tres secciones: [16]

Unidades

Unidades estratigráficas primarias del complejo ígneo Bushveld

El conjunto mineral general de las capas de cromitita en el Complejo Bushveld consiste en olivino + cromita, cromita +/- bronzita + plagioclasa, cromita + plagioclasa y cromita + clinopiroxeno. [23]

La secuencia de capas del BIC se divide comúnmente en cinco zonas diferentes:

Industria

Minería

Minas del complejo ígneo Bushveld

El área tiene muchos depósitos de mineral diferentes, pero principalmente con un enfoque en PGE (principalmente platino y paladio), vanadio, hierro (generalmente de magnetita), cromo, uranio, estaño, ... [7] Hay varias compañías mineras importantes que están muy involucradas en esta área, particularmente AngloAmerican , African Rainbow Minerals , Impala Platinum , Northam Platinum Ltd. , Lonmin plc y, más recientemente, Bushveld Minerals. Se ha informado que más de 20 mil millones de toneladas métricas de roca mineral de PGE han sido indicadas en Sudáfrica por las diferentes compañías de exploración y minería, de las cuales contiene alrededor de 38,1 kilotones de platino metálico en reservas y recursos minerales en Bushveld. La suma de PGE y recursos y reservas de oro equivale a un total de aproximadamente 72 kilotones solo del Complejo Bushveld. [20] La mayoría son minas subterráneas (como Longhole Stoping, Drift-and-Fill mining, etc. [28] ), y menos son minas a cielo abierto como la gran mina Mogalakwena . [29]

Cuestiones medioambientales y de salud

Los estudios de factibilidad minera han identificado impactos en las aguas superficiales , subterráneas , humedales , flora , fauna y cuestiones sociales relacionadas. Además, estos impactos incluyen un mayor drenaje de sales, sedimentos a través de canales y arroyos cerca de los sitios mineros. Ha habido un aumento en la generación de polvo fugaz que contamina el aire y el agua, la escorrentía de las aguas superficiales está provocando una disminución de la recarga de agua para los usuarios río abajo, posiblemente la pérdida de ciertas especies vulnerables de flora y fauna, la compactación del suelo y la erosión de la tierra; la contaminación y el deterioro de la calidad de las aguas superficiales y subterráneas se debe a la filtración de vertederos de desechos de roca, existencias, derrames de gas, etc. Las actividades mineras que hacen un gran uso del agua podrían conducir potencialmente a la deshidratación de los acuíferos locales. Además, los impactos de la actividad de construcción, como la eliminación de tierras naturales y el ruido de la maquinaria y los vehículos, pueden alterar los ecosistemas circundantes . [28]

Dependiendo de los métodos de beneficio y concentración, existen diferentes impactos plausibles, como el escurrimiento ácido de la lixiviación y los lodos metálicos . [30] Se ha demostrado que el cromo hexavalente de los desechos mineros es altamente tóxico. [23]

Un estudio ha demostrado que hasta el 5% de la producción mundial total de PGE se pierde y se emite como polvo que ingresa al ciclo biogeoquímico global . [9] Las ciudades cercanas han mostrado niveles elevados de platino en el suelo, la atmósfera y la vegetación. Dado que algunas de las actividades de producción de alimentos se ubican cerca de estas áreas, la principal preocupación es que la población local (varias ciudades y pueblos, incluido Rustenburg con más de 500.000 habitantes [31] ) finalmente estará expuesta a los contaminantes ya sea por contacto con la piel, ingesta dietética o inhalación. [32] Se ha demostrado que los PGE como el platino, el paladio y el rodio se bioacumulan en forma de cloruro de PGE en el hígado, los riñones, los huesos y los pulmones. La ingesta generalmente se realiza a través de polvo metálico u óxido que se inhala o se absorbe a través de la piel y causa dermatitis de contacto , que a largo plazo causa sensibilización y eventualmente puede provocar cáncer. [33] Un estudio de enero de 2013 ha demostrado una tendencia creciente en el desarrollo de silicosis causada por polvo de sílice y fibras de amianto relacionadas con los trabajadores que minan en el complejo ígneo Bushveld. [34] De manera similar, otro estudio ha encontrado altas concentraciones de partículas de polvo de PGE microscópicas (<63 μm) en suspensión en el aire cerca de las áreas mineras. Se ha descubierto que estas partículas son transportadas por la escorrentía superficial y atmosféricamente, y luego se concentran aún más en suelos y ríos como el río Hex que fluye directamente hacia Rustenburg, el municipio más poblado de la provincia del Noroeste de Sudáfrica. [8]

Un estudio de Maboeta et al. en 2006 reveló, mediante análisis químicos, que el suelo de una instalación de disposición de relaves tenía niveles más altos de C, N, NH4 y K en comparación con otros sitios de muestreo generales. La diferencia se atribuyó a los regímenes de rehabilitación que se estaban implementando para reducir la abundancia de estos nutrientes microbianos y bacterianos . [35]

Las operaciones mineras en general consumen mucha energía y agua, lo que produce gran cantidad de desechos de roca, residuos y gases de efecto invernadero. Un estudio ha demostrado que la minería de metales del grupo del platino tiene un impacto significativo en el medio ambiente global. Los costos ambientales de las minas de platino son apenas un poco más altos en energía, algo más bajos en agua y moderadamente más altos en emisiones de gases de efecto invernadero en comparación con la minería de oro. [36]

Cuestiones sociales

La economía de Sudáfrica está fuertemente ligada a su industria minera y se ha visto muy afectada por los bajos precios de los metales. Las compañías mineras han tenido que recortar costos reduciendo la producción, cerrando minas, vendiendo proyectos y reduciendo la fuerza laboral. Los mineros están a menudo en huelga pidiendo el salario mínimo, y las minas siguen incumpliendo los estándares de seguridad y enfrentando disturbios laborales. [ cita requerida ] Un estudio de investigación realizado en 2016 por eunomix mostró que Rustenburg, una de las ciudades de más rápido crecimiento en Sudáfrica, tiene una "concentración anormalmente alta de hombres jóvenes que están separados de sus familias debido al sistema de trabajo migratorio". La población se enfrenta a una falta de educación, altos niveles de delincuencia y problemas de salud dentro de la fuerza laboral. Además, se enfrentan a altos niveles de pobreza, déficits gubernamentales y siguen dependiendo en gran medida de la industria minera del platino, que es "responsable de más del 65% del PIB local y del 50% de todos los empleos directos" (más de 70.000 puestos de trabajo). Las viviendas son deficientes y las empresas mineras han hecho poco o ningún esfuerzo por mejorarlas. Entre 2013 y 2016, las empresas de platino aportaron más de 370 millones de rands a la ciudad para financiar infraestructuras locales, centros de abastecimiento y tratamiento de agua, programas deportivos, turismo, ampliaciones de vías públicas, plantas de tratamiento de aguas residuales y actividades culturales. La principal preocupación es la combinación de altas tasas de pobreza e injusticia social. [37]

Operaciones

Se han realizado más de 30 operaciones mineras individuales, principalmente para extraer efluentes de petróleo, cromo, estaño y otros minerales (la mayoría de ellos subterráneos y pocos a cielo abierto). A continuación se muestran como una lista no exhaustiva:

Reservas

Los tres cuerpos minerales más grandes son el arrecife Merensky , el arrecife de cromitita UG2 y el arrecife Platreef : [20]

* Tabla modificada de USGS , 2010. [20]

La mayor parte del inventario mineral identificado proviene de los tres arrecifes descritos, la mayor parte se encuentra dentro del extremo oriental, pero la mayoría de las reservas se encuentran dentro del extremo occidental. [20]

Economía

Los depósitos de cromo de Bushveld constituyen la mayoría en términos de proporción de todas las reservas de cromo conocidas del mundo. Esta área es muy estratégica, ya que es fácil y barata de explotar; esto se debe a su continuidad en vetas gruesas a lo largo de decenas de millas de rumbo y su persistencia en profundidad, todo lo cual ha sido probado mediante perforaciones profundas. Al igual que las vetas de cromo, las vetas de titano-magnetita de Bushveld de la Zona Principal ilustran una continuidad y persistencia similares, aunque no se han extraído hasta la fecha. Dentro del mineral de titano-magnetita hay un porcentaje fraccional persistente de vanadio. Las reservas de titanio y vanadio en estos minerales de hierro podrían ser potencialmente muy grandes. Dicho esto, es evidente que los minerales existentes en Bushveld ocupan un lugar importante en el mundo de los recursos minerales. [55]

Aunque se han descubierto otros importantes yacimientos de platino en lugares como la cuenca de Sudbury o Norilsk (Rusia), el complejo Bushveld sigue siendo una de las principales fuentes de mineral de PGE. Ha habido muchas huelgas por salarios y condiciones laborales injustas, mineros ilegales (los llamados " zama-zamas "), conflictos armados , estafas políticas y peleas legales. [56] El uso principal del platino es para convertidores catalíticos de automóviles (en automóviles) y joyería. [57]

La demanda neta total de PGE en 2012 fue de 197,4 toneladas métricas según una estimación de Johnson Matthey de 2013. La demanda de platino ha ido aumentando de forma bastante constante, impulsada por el uso más intensivo per cápita con el desarrollo de las zonas y la urbanización, [20] la demanda alcanzó un máximo histórico en 2005 de 208,3 toneladas métricas. [57] De 1975 a 2013, la industria de los catalizadores para automóviles y la joyería dominaron el mercado con más del 70% de la demanda bruta. La joyería apenas estaba por delante de los catalizadores para automóviles antes de 2002, con valores de demanda bruta bruta algo similares o superiores. Entre 2002 y 2003, la demanda bruta disminuyó significativamente en el sector de la joyería (de 87,7 a 78,1 toneladas), pero aumentó en gran medida en el de los catalizadores para automóviles (de 80,6 a 101,7 toneladas) y desde entonces ha dominado el mercado de manera casi constante (con 2009 [58] como única excepción relacionada con las débiles ventas de automóviles). [59] En 2016, el mercado del platino siguió siendo deficitario por quinto año consecutivo, y apenas alcanzó una demanda de 200 000 onzas. En 2017, ambos siguen dominando la demanda bruta del mercado con diferencia. [60] Dicho esto, se espera que la demanda mundial de platino aumente en los años siguientes a 2017. [20]

El precio del platino es bastante volátil en comparación con el oro, pero ambos han aumentado considerablemente durante el último siglo. [58] A pesar de que el platino es mucho más raro que el oro, [61] 2014 fue el último año en que el platino se valoró a un precio más alto que el oro (2018). [58] Esto coincide con la huelga de platino sudafricana de 2014 .

El platino tiene más probabilidades de verse afectado por cuestiones sociales, ambientales, políticas y económicas que el oro, que no tanto. Esto se debe a que el platino tiene grandes recursos minerales ya identificados y no se espera que se agote durante muchas décadas (posiblemente hasta el año 2040). Además, el platino está geográficamente restringido a los tres recursos más importantes, a saber, el BIC, el gran dique (Zimbabue) y Noril'sk-Talnakh en Rusia. Un detalle importante a tener en cuenta es que el paladio ha sido y es considerado como la alternativa al platino. [20] Recientemente (2017), la brecha entre la oferta y la demanda ha disminuido considerablemente. [60] En cuanto a las cuestiones políticas y sociales, ha habido bastantes huelgas relacionadas con la minería del platino desde antes del siglo XXI: la huelga de Impala, [62] la huelga de Gencor de 1986, [63] las huelgas de Impala [64] y Anglo Plats de 2004 , [65] la huelga de mineros de Sudáfrica de 2007 , los asesinatos de Marikana de 2012 , la huelga de Lonmin de 2013, [66] y la huelga del platino de Sudáfrica de 2014 .

Véase también

Referencias

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Fuentes

Enlaces externos

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