Las arenas minerales pesadas son una clase de depósito mineral que es una fuente importante de circonio , titanio , torio , tungsteno , elementos de tierras raras , minerales industriales como diamante , zafiro , granate y, ocasionalmente, metales preciosos o piedras preciosas .
Las arenas minerales pesadas son depósitos de placer que se forman generalmente en ambientes de playa por concentración debido a la gravedad específica de los granos minerales. Es igualmente probable que existan algunas concentraciones de minerales pesados (aparte de los habituales placeres de oro ) dentro de los lechos de los ríos , pero la mayoría son de baja ley y relativamente pequeñas.
La ley de un depósito típico de arena mineral pesada suele ser baja. En el siglo XXI, las leyes de corte más bajas de minerales pesados, como concentrado de minerales pesados totales (THM) de la arena a granel, en la mayoría de los depósitos de mineral de este tipo son alrededor del 1% de minerales pesados, aunque varios son de mayor ley.
De este concentrado de minerales pesados totales (THM), los componentes suelen ser
Generalmente, como el circón es el componente más valioso y un componente mineral crítico, las arenas con alto contenido de circón son las más valiosas. Luego, rutilo, leucoxeno y luego ilmenita en términos de valor dado al mineral. En general, los componentes valiosos del concentrado de THM rara vez superan el 30%.
Al ser antiguos sistemas de dunas varadas, el tonelaje de la mayoría de los depósitos supera varias decenas de millones de toneladas y varios cientos de millones de toneladas. Por ejemplo; El depósito de arenas minerales de tamaño mediano de Coburn, en Australia Occidental , tiene 230 millones de toneladas con un 1,1% de minerales pesados y una longitud de 13 km.
La mina Tormin, en la costa occidental del Cabo de Sudáfrica, proporciona una característica única de playa oceánica, que expone el recurso a condiciones de olas y mareas que resultan en un efecto natural de jigging. Grandes proporciones de cuarzo y material de desecho ligero y pesado son eliminados por la acción de las mareas oceánicas, [2] lo que resulta en leyes de explotación minera (ROM) de hasta 86 % de concentrado de minerales pesados (HMC). [3]
La fuente de arenas minerales pesadas se encuentra en una fuente de roca dura dentro de las áreas de erosión de un río que transporta su carga de sedimentos al océano, donde los sedimentos quedan atrapados en la deriva litoral o la deriva costera . En ocasiones, las rocas son erosionadas directamente por la acción de las olas y arrojan detritos , que quedan atrapados en la deriva costera y arrastrados a las playas donde se separan los minerales más ligeros.
Las rocas madre que proporcionan las arenas minerales pesadas determinan la composición de los minerales económicos. La fuente de circón , monacita , rutilo , a veces tungsteno y algo de ilmenita suele ser el granito . La fuente de la ilmenita, granate, zafiro y diamante son rocas ultramáficas y máficas , como la kimberlita o el basalto . El granate también se obtiene comúnmente de rocas metamórficas , como los esquistos de anfibolita . Los metales preciosos provienen de depósitos minerales alojados dentro de rocas metamórficas .
La acumulación de un depósito de minerales pesados requiere una fuente de sedimentos que contengan minerales pesados en un sistema de playas en un volumen que exceda la tasa de eliminación del sitio de la trampa. Por esta razón, no todas las playas abastecidas de arenas que contienen minerales pesados formarán concentraciones económicas de minerales. Este factor se puede medir cualitativa o cuantitativamente a través del índice ZTR .
Los minerales pesados dentro de los sedimentos de origen alcanzan una concentración económica mediante acumulación en ambientes de baja energía en arroyos y, generalmente, en playas. En los depósitos de placer de playa, la zona de menor energía de la playa es la zona de swash , donde el oleaje turbulento llega a la playa y pierde energía. En esta zona se acumulan y quedan varados los granos más pesados porque son más densos que los granos de cuarzo que los acompañan. Es por esta razón que los depósitos de placeres de playa a menudo se denominan "depósitos de línea de playa".
El tamaño y la posición de un depósito de minerales pesados es función de la energía de las olas que llega a la playa, el tamaño medio de los granos de los sedimentos de la playa y la altura actual del océano.
Informes anecdóticos sobre la formación de ciertos placeres de playa en los tiempos modernos sugieren que el mayor enriquecimiento tendía a ocurrir en tormentas lo suficientemente enérgicas como para eliminar la mayor parte de la carga de sedimentos de la playa, un proceso que favorece a los minerales más ligeros. Las arenas de 'clinker' resultantes que quedaron fueron extraídas durante la marea baja después de grandes tormentas, lo que sugiere que la mayoría de los depósitos de placeres de playa se forman durante dichos ciclos.
Los sistemas de dunas fosilizadas a menudo se explotan en busca de arenas minerales pesadas porque provienen del océano y porque a menudo son restos de zonas altas intraglaciales anteriores.
La actividad tectónica , que provoca que las costas se eleven desde el océano, también puede hacer que un sistema de playas quede varado por encima de la marca de la marea alta y bloquee las pesadas arenas minerales. De manera similar, un sistema de playas que queda inundado por el hundimiento de una costa puede conservarse, a menudo durante millones de años, hasta que queda cubierto por sedimentación o emerge del océano.
Los sitios de trampa específicos para depósitos de placeres de arena de minerales pesados se encuentran en las playas en el lado de sotavento de los promontorios, donde las zonas de baja energía atrapan sedimentos arrastrados por la deriva costera . Además, los bancos de arena formados en las desembocaduras de los ríos que alimentan los depósitos de placer son sitios ricos en trampas donde la acción aventadora de las olas es más eficiente, porque los minerales pesados, demasiado pesados para ser movidos, se depositarán en un istmo en lugar de desplazarse más hacia abajo. playa.
La costa de Namibia alberga arenas de playa diamantíferas y económicas, que se explotan mediante la construcción de diques y el aislamiento de tramos de costa. Las playas están tan aisladas que a veces son procesadas en su totalidad, hasta el lecho de roca , en busca de diamantes. Se han buscado depósitos de este tipo en todo el mundo, con informes esporádicos de piedras de alto valor, pero ningún caso de cantidades económicas de sedimentos.
La extracción de arena de playa y de placeres de playa fosilizados es a menudo controvertida porque la operación requiere la extracción a cielo abierto de grandes áreas. A menudo, estas tierras se encuentran en entornos ecológicamente sensibles y contienen ecosistemas frágiles construidos sobre suelos arenosos pobres.
El proceso de minería se basa idealmente en las operaciones de extracción que se llevan a cabo en Australia , donde a la minería a cielo abierto le sigue la rehabilitación de las áreas minadas, incluida la revegetación intensiva con especies ecológicamente similares, el recontorneado de la tierra a su forma original, incluidas las dunas, y gestión de los recursos de aguas subterráneas . [4] Las prácticas mineras modernas tienden a favorecer la minería seca en lugar de las operaciones de dragado , debido a la llegada de los procesos electrostáticos de separación de minerales .
En la práctica, no toda la minería de los depósitos del África subsahariana se lleva a cabo de manera ambientalmente responsable, aunque algunas minas sudafricanas practican la rehabilitación de dunas [1]. La minería de la costa de América del Sur , en particular de Chile y Ecuador , se realiza de manera ambientalmente responsable.
Ejemplos de operaciones de extracción de arena mineral ambientalmente sensibles y políticamente sensibles que han llamado la atención del público y han galvanizado las respuestas del activismo ambiental a las propuestas mineras incluyen la mina de arenas minerales Tuart-Ludlow, Australia Occidental, y la culminación de los esfuerzos conservacionistas para preservar Rainbow Beach y Fraser Island . Queensland, Australia. Estas últimas campañas presionaron con éxito al gobierno y lograron que Fraser Island y Rainbow Beach estuvieran protegidas por el Tribunal Superior de Australia; sin embargo, la campaña Tuart-Ludlow no logró impedir las obras mineras en los bosques de Tuart en la costa de Australia Occidental. [5]
Se llevaron a cabo operaciones similares de extracción de arena mineral durante 35 años en los parques nacionales de Hawks Nest, Nueva Gales del Sur y sus alrededores , y continúan en la isla Stradbroke, Queensland .