5.6: Recursos Minerales- Formación, Minería, Impacto Ambiental

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Objetivos de aprendizaje

Después de leer este módulo, los estudiantes deben ser capaces de

conocer la importancia de los minerales para la sociedad
conocer los factores que controlan la disponibilidad de los recursos minerales
saber por qué la futura oferta y demanda mundial de minerales es un tema importante
comprender el impacto ambiental de la minería y procesamiento de minerales
entender cómo podemos trabajar para resolver la crisis que involucra el suministro de minerales

Importancia de los Minerales

Los recursos minerales son esenciales para nuestra sociedad industrial moderna y se utilizan en todas partes. Por ejemplo, en el desayuno bebes un poco de jugo en un vaso (hecho de arena de cuarzo derretida), comes de un plato de cerámica (creado a partir de minerales arcillosos calentados a altas temperaturas), espolvoreas sal (halita) sobre tus huevos, usas utensilios de acero (de mineral de hierro y otros minerales), lees una revista (recubierta con hasta un 50% de caolinita arcilla para darle el aspecto brillante), y contesta su celular (que contiene más de 40 minerales diferentes, incluyendo cobre, plata, oro y platino). Necesitamos minerales para fabricar autos, computadoras, electrodomésticos, caminos de concreto, casas, tractores, fertilizantes, líneas de transmisión eléctrica y joyas. Sin recursos minerales, la industria colapsaría y los niveles de vida se desplomarían. En 2010, la persona promedio en Estados Unidos consumió más de 16,000 libras de recursos minerales ¹ (ver Tabla\(\PageIndex{1}\)). Con una esperanza de vida promedio de 78 años, eso se traduce en alrededor de 1.3 millones de libras de recursos minerales a lo largo de la vida de esa persona. Aquí hay algunas estadísticas que ayudan a explicar estos grandes valores de uso de minerales: una casa estadounidense promedio contiene alrededor de 250,000 libras de minerales (ver Figura\(\PageIndex{1}\) para ejemplos de uso de minerales en la cocina), una milla de la carretera interestatal usa 170 millones de libras de materiales terrestres, y Estados Unidos tiene casi 4 millones de millas de carreteras. Todos estos recursos minerales son no renovables, porque la naturaleza suele tardar de cientos de miles a millones de años en producir depósitos minerales. Los primeros homínidos usaban rocas como herramientas simples desde hace 2.6 millones de años. Hace al menos 500 mil años la gente prehistórica usaba pedernal (cuarzo de grano fino) para cuchillos y puntas de flecha. Otros usos tempranos importantes de los minerales incluyen pigmentos minerales como óxidos de manganeso y óxidos de hierro para el arte, sal para la conservación de alimentos, piedra para pirámides y metales como el bronce (típicamente estaño y cobre), que es más fuerte que el cobre puro y el hierro para el acero, que es más fuerte que el bronce.

Screen Shot 2019-04-10 a las 5.33.37 PM.png — Figura Uso de\(\PageIndex{1}\) Minerales en la Cocina. *Fuente: Servicio Geológico de los Estados Unidos*

Cuadro Consumo\(\PageIndex{1}\) per cápita de minerales y metales no relacionados con la energía en Estados Unidos para 2010 y para una vida útil de 78.3 años asumiendo tasas de consumo de minerales en 2010 *Fuentes: Servicio Geológico de Estados Unidos, Asociación Nacional de Minería y Oficina del Censo* de Estados Unidos
Mineral	Consumo Per Capita de Minerales — 2010 (Libras por Persona)	Consumo Per Capita de Minerales - Vida (Libras por Persona)
Bauxita (Aluminio)	65	5,090
Cemento	496	38,837
Arcillas	164	12,841
Cobre	12	939.6
Mineral de Hierro	357	27,953
Plomo	11	861
Manganeso	5	392
Roca Fosfato	217	16,991
Potasa	37	2,897
Sal	421	32,964
Arena, Grava, Piedra	14,108	1,104,656
Ceniza de soda	36	2,819
Azufre	86	6,734
Zinc	6	470
Otros Metales	24	1,879
Otros no metales	332	25,996
Total	16,377	1,282,319

Principios de Recursos Minerales

Un geólogo define un mineral como un sólido inorgánico de origen natural con una composición química definida y estructura cristalina (disposición regular de átomos). Los minerales son los ingredientes de la roca, que es una pieza sólida coherente (es decir, no se desmoronará) del planeta Tierra. Hay tres clases de roca, ígnea, sedimentaria y metamórfica. Las rocas ígneas se forman por enfriamiento y solidificación de roca fundida caliente llamada lava o magma. La lava se solidifica en la superficie después de ser expulsada por un volcán, y el magma se enfría bajo tierra. Las rocas sedimentarias se forman por endurecimiento de capas de sedimento (granos sueltos como arena o lodo) depositados en la superficie de la Tierra o por precipitación mineral, es decir, formación de minerales en agua a partir de materia mineral disuelta. Las rocas metamórficas se forman cuando la forma o tipo de minerales en una roca preexistente cambia debido al intenso calor y presión en las profundidades de la Tierra. El mineral es roca con un enriquecimiento de minerales que se pueden extraer con fines de lucro. A veces los depósitos de mineral (ubicaciones con abundante mineral) pueden ser hermosos, como los cristales gigantes de yeso en la increíble Cueva de los Cristales en México (ver Figura\(\PageIndex{2}\)). El factor de enriquecimiento, que es la relación de la concentración de metal necesaria para un depósito económico de mineral sobre la abundancia promedio de ese metal en la corteza terrestre, se enumera para varios metales importantes en la Tabla\(\PageIndex{2}\). La extracción de algunos metales, como el aluminio y el hierro, es rentable a factores de concentración relativamente pequeños, mientras que para otros, como el plomo y el mercurio, es rentable solo a factores de concentración muy grandes. La concentración de metal en mineral (columna 3 en la Tabla\(\PageIndex{2}\)) también se puede expresar en términos de la proporción de metal y roca residual producida después de procesar una tonelada métrica (1,000 kg) de mineral. El hierro está en un extremo, con hasta 690 kg de metal Fe y solo 310 kg de roca residual producida a partir de mineral de hierro puro, y el oro está en el otro extremo con solo un gramo (.03 oz troy) de metal Au y 999.999 kg de roca residual producida a partir de mineral de oro.

fotografía de Cristales Gigantes de Yeso — Figura Cristales\(\PageIndex{2}\) Gigantes de Yeso. Cristales gigantes de yeso en la Cueva de Cristales en Naica, México. Hay cristales de hasta 11 m de largo en esta cueva, que se encuentra a unos 1 km bajo tierra. *Fuente: National Geographic vía Wikipedia*

Tabla Factor\(\PageIndex{2}\) de Enriquecimiento. Factores aproximados de enriquecimiento de metales seleccionados necesarios antes de que sea posible la minería rentable. *Fuente: US Geological Survey Professional Paper 820, 1973*
Metal	Concentración promedio en la corteza (%)	Concentración Necesaria para Mina Económica (%)	Factor de enriquecimiento aproximado
Aluminio	8	35	4
Hierro	5
Cobre	0.005
Oro	0.0000004	0.0001	250
Plomo	0.0015	4	2,500
Mercurio	0.00001	0.1	10,50

Formación de Depósitos Minerales

Los depósitos de mineral se forman cuando los minerales se concentran, a veces por un factor de muchos miles, en roca, generalmente por uno de los seis procesos principales. Estos incluyen los siguientes: (a) cristalización ígnea, donde la roca fundida se enfría para formar roca ígnea. Este proceso forma piedra de construcción como el granito, una variedad de piedras preciosas, mineral de azufre y minerales metálicos, que involucran densos minerales de cromo o platino que se hunden hasta el fondo del magma líquido. Los diamantes se forman en una rara roca ígnea rica en Mg llamada kimberlita que se origina como roca fundida a una profundidad de 150 a 200 km (donde se forman los diamantes) y luego se mueve muy rápidamente a la superficie, donde estalla explosivamente. El magma enfriado forma una característica estrecha en forma de zanahoria llamada tubería. Las minas de diamante en tubos de kimberlita pueden ser relativamente estrechas pero profundas (ver Figura\(\PageIndex{2}\)). b) La hidrotermal es el proceso de formación de mineral más común. Se trata de agua caliente y salada que disuelve elementos metálicos de una gran área y luego precipita minerales minerales en un área más pequeña, comúnmente a lo largo de fracturas y fallas de roca. La roca fundida comúnmente proporciona el calor y el agua proviene del agua subterránea, el océano o el magma mismo. Los minerales minerales generalmente contienen sulfuro (S ^2-) unido a metales como cobre, plomo, zinc, mercurio y plata. Los depósitos de mineral hidrotermal que se forman activamente ocurren en las cadenas montañosas submarinas, llamadas crestas oceánicas, donde se produce nueva corteza oceánica. Aquí, aguas ricas en minerales de hasta 350°C a veces se descargan de grietas en la corteza y precipitan una variedad de minerales de sulfuro metálico que hacen que el agua parezca negra; se les llama humo negro (ver Figura\(\PageIndex{3}\)). (c) El metamorfismo ocurre en lo profundo de la tierra bajo temperaturas y presiones muy altas y produce varias piedras de construcción, entre ellas mármol y pizarra, así como algunos minerales no metálicos, entre ellos amianto, talco y grafito. d) Los procesos sedimentarios ocurren en ríos que concentran arena y grava (utilizados en la construcción), así como partículas densas de oro y diamantes que se alejan del lecho rocoso. Estos cuerpos de mineral de oro y diamante se denominan depósitos de placer. Otros depósitos de mineral sedimentario incluyen el fondo marino profundo, que contiene depósitos de mineral de manganeso y cobalto y lagos evaporados o agua de mar, que producen halita y una variedad de otras sales. e) Los Procesos Biológicos implican la acción de organismos vivos y son responsables de la formación de perlas en las ostras, así como del mineral de fósforo en las heces de las aves y los huesos y dientes de los peces. f) La meteorización en ambientes de bosque lluvioso tropical involucra agua del suelo que concentra elementos insolubles como el aluminio (bauxita) disolviendo los elementos solubles.

Screen Shot 2019-04-10 a las 5.38.14 PM.png — Figura\(\**PageIndex{3}\)** A Mina de Diamante Udachnaya Pipe, una mina de diamantes a cielo abierto en Rusia, tiene más de 600 metros (1,970 pies) de profundidad, lo que la convierte en la tercera mina a cielo abierto más profunda del mundo. *Fuente: Stapanov Alexander vía Wikimedia Commons*

Screen Shot 2019-04-10 a las 5.38.52 PM.png — Figura Ahumador\(\PageIndex{3}\) Negro. Una descarga ondulante de agua rica en minerales sobrecalentada en una cresta oceánica, en el Océano Atlántico. El “humo” negro es en realidad de minerales de sulfuro metálico que forman depósitos de mineral modernos. *Fuente: P. Rona de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica de Estados Unidos vía Wikimedia Commons*

Minería y Procesamiento de Minerales

Hay dos tipos de minas minerales, minas de superficie y minas subterráneas. El tipo de mina utilizada depende de la calidad del mineral, es decir, la concentración del mineral y su distancia a la superficie. Las minas de superficie incluyen minas a cielo abierto, que comúnmente involucran grandes agujeros que extraen mineral metálico de grado relativamente bajo (ver Figura\(\PageIndex{4}\)), minas de tiras, que extraen capas horizontales de mineral o roca, y minas de placer, donde el oro o los diamantes se extraen de sedimentos de ríos y playas recogiendo ( dragado) el sedimento y luego separar el mineral por densidad. Las minas grandes a cielo abierto pueden crear enormes pilas de roca (llamadas sobrecarga) que se eliminaron para exponer el mineral, así como enormes pilas de mineral para su procesamiento. Las minas subterráneas, que se utilizan cuando el mineral de grado relativamente alto es demasiado profundo para la minería de superficie, involucran una red de túneles para acceder y extraer el mineral. El procesamiento de mineral metálico (por ejemplo, oro, plata, hierro, cobre, zinc, níquel y plomo) puede implicar numerosas etapas que incluyen triturar, moler con agua, separar físicamente los minerales minerales de los minerales no minerales a menudo por densidad, y separar químicamente el metal de los minerales minerales usando métodos tales como fundición (calentamiento de los minerales minerales con diferentes químicos para extraer el metal) y lixiviación (utilizando productos químicos para disolver el metal de un gran volumen de roca triturada). Los residuos de grano fino producidos a partir del procesamiento del mineral se denominan relaves. La escoria es el subproducto vítreo no deseado del mineral de fundición. Muchos de los minerales no metálicos y rocas no requieren técnicas de separación química.

Screen Shot 2019-04-10 a las 5.39.28 PM.png — Figura Minas a cielo\(\PageIndex{4}\) abierto. Mina de cobre Bingham Canyon en Utah, EUA. Con 4 km de ancho y 1.2 km de profundidad, es la mina a cielo abierto más profunda del mundo. Inició operaciones en 1906. *Fuente: Tim Jarrett vía* *Wikimedia Commons*

Recursos Minerales y Sustentabilidad

Nuestra fuerte dependencia de los recursos minerales presenta a la humanidad algunos desafíos difíciles relacionados con la sustentabilidad, incluyendo cómo hacer frente a los suministros finitos y cómo mitigar los enormes impactos ambientales de la minería y el procesamiento del mineral. A medida que continúe el crecimiento de la población mundial, y quizás lo más importante, a medida que aumente el nivel de vida en todo el mundo, la demanda de productos hechos de minerales aumentará. En particular, las economías de China, India, Brasil y algunos otros países están creciendo muy rápidamente, y su demanda de recursos minerales críticos también se está acelerando. Eso significa que estamos agotando nuestros depósitos minerales conocidos a un ritmo creciente, requiriendo que se encuentren nuevos yacimientos y se pongan en producción. La figura\(\PageIndex{5}\) muestra el gran incremento en el consumo de minerales en Estados Unidos entre 1900 y 2006. Considerando que los recursos minerales no son renovables, es razonable preguntarse cuánto durarán. El Cuadro\(\PageIndex{3}\) da una respuesta muy aproximada a esa pregunta para una variedad de minerales importantes y estratégicos basados en la producción actual y las reservas minerales estimadas. Con base en este análisis simplificado, la vida estimada de estas importantes reservas minerales varía de más de 800 a 20 años. Es importante darse cuenta de que no nos quedaremos completamente sin ninguno de estos minerales sino que se agotarán los yacimientos minerales económicamente viables. Se presentan complicaciones adicionales si solo unos pocos países producen el mineral y deciden no exportarlo. Esta situación se avecina para los elementos de tierras raras, que actualmente son producidos principalmente por China, lo que amenaza con limitar las exportaciones de estos minerales estratégicos.

Screen Shot 2019-04-10 a las 5.41.09 PM.png — Figura\(\PageIndex{5}\) Demanda de Materiales Minerales No Combustibles. Consumo de minerales en Estados Unidos entre 1900 y 2006, excluyendo los minerales relacionados con la energía *Fuente:* *Servicio Geológico de Estados Unidos*

Tabla Minerales\(\PageIndex{3}\) estratégicosUsos, producción mundial en 2010, y vida útil estimada proyectada de las reservas (mineral que es rentable para minar en las condiciones actuales) para minerales seleccionados *Fuente: US Geological Survey Mineral Commodity Summary, 2011*
Mineral	Usos	Producción 2010 (miles de toneladas métricas)	2010 Reservas (miles de toneladas métricas)	Vida estimada de las reservas (años)
Tierras raras	catalizadores, aleaciones, electrónica, fósforos, imanes	130	110,000	846
Litio	cerámica, vidrio, baterías de iones de litio en electrónica y autos eléctricos	25.3	13,000	514
Roca de fosfato	fertilizante, suplemento de alimentación animal	176,000	65.000.000	369
Grupo Platino	catalizadores, electrónica, vidrio, joyería	0.4	66	178
Mineral de aluminio	Al latas, aviones, edificio, eléctrico	211,000	28,000,000	133
Minerales de titanio	pigmento blanco, metal en aviones y reemplazos de articulaciones humanas	6,300	690,000	110
Cobalto	motores de avión, metales, productos químicos	88	7,300	83
Mineral de hierro	ingrediente principal en acero	2,400,000	180,000,000	75
Níquel	aleación importante en acero, galvanoplastia	1,550	76,000	49
Manganeso	aleación importante en acero	13,000	630,000	48
Cobre	cable eléctrico, electrónica, tuberías, ingrediente en latón	16,200	630,000	39
Plata	industria, monedas, joyería, fotografía	22.2	510	23
Zinc	acero galvanizado, aleaciones, latón	12,000	250,000	21
Plomo	baterías	4,100	80,000	20
Estaño	eléctrico, latas, construcción,	261	5,200	20
Oro	joyería, artes, electrónica, dental	2.5	51	20

Un análisis más complejo del agotamiento futuro de nuestros suministros minerales predice que 20 de los 23 minerales estudiados probablemente experimentarán un déficit permanente en la oferta global para 2030, donde la producción global es menor que la demanda global (Clugston, 2010). Específicamente, este estudio concluye lo siguiente: para el cadmio, el oro, el mercurio, el teluro y el tungsteno, ya han superado su pico de producción global, su producción futura solo disminuirá, y es casi seguro que habrá un déficit permanente de suministro global para 2030; para cobalto, plomo, molibdeno, metales del grupo del platino, roca fosfato, plata, titanio y zinc—es probable que estén en o cerca de su pico de producción global y hay una probabilidad muy alta de que haya un déficit permanente de suministro global para 2030; para cromo, cobre, indio, mineral de hierro, litio, compuestos de magnesio, níquel, y roca fosfato—se espera que alcancen su pico de producción global entre 2010 y 2030 y existe una alta probabilidad de que haya un déficit permanente de suministro global para 2030; y para la bauxita, minerales de tierras raras y estaño, no se espera que alcancen su pico de producción global antes de 2030 y hay una baja probabilidad de que haya un déficit permanente de oferta global para 2030. Es importante señalar que este tipo de predicciones de futuras carencias minerales son difíciles y polémicas. Otros científicos no están de acuerdo con las predicciones de Clugston sobre la escasez de minerales en un futuro cercano. Predicciones similares a Clugston se hicieron en la década de 1970 y se equivocaron. Es difícil conocer exactamente la demanda futura de minerales y el tamaño de las futuras reservas minerales. La vida restante de minerales específicos disminuirá si aumenta la demanda futura. Por otro lado, las reservas minerales pueden aumentar si se encuentran nuevos yacimientos minerales (aumentando la cantidad conocida de mineral) o si actualmente los depósitos minerales no rentables se vuelven rentables debido ya sea a un aumento del precio del mineral o a mejoras tecnológicas que hacen que la minería o el procesamiento sean más baratos. Los recursos minerales, una categoría mucho mayor que las reservas minerales, son la cantidad total de un mineral que no necesariamente es rentable para minar hoy en día pero que tiene algún tipo de potencial económico.

La minería y el procesamiento del mineral pueden tener un impacto considerable en el medio ambiente. Las minas de superficie pueden crear enormes fosas (ver Figura Mina a cielo abierto) en el suelo así como grandes montones de sobrecarga y relaves que necesitan ser recuperados, es decir, restaurados a un paisaje útil. Desde 1977 se requiere que las minas de superficie en Estados Unidos sean recuperadas, y comúnmente la recuperación está relativamente bien hecha en este país. Desafortunadamente, la recuperación de minas de superficie no se realiza en todas partes, especialmente en los países subdesarrollados, debido a la falta de regulaciones o a la aplicación laxa de las regulaciones. Las minas de superficie no recuperadas y las minas de superficie activas pueden ser las principales fuentes de contaminación del agua y los sedimentos. Los minerales metálicos (por ejemplo, cobre, plomo, zinc, mercurio y plata) comúnmente incluyen sulfuro abundante, y muchos depósitos de mineral metálico contienen abundante pirita (sulfuro de hierro). El sulfuro en estos minerales se oxida rápidamente cuando se expone al aire en la superficie produciendo ácido sulfúrico, llamado drenaje ácido de mina. Como resultado, los arroyos, estanques y el agua del suelo contaminada con este drenaje pueden ser altamente ácidos, alcanzando valores de pH de cero o menos (ver Figura Drenaje de Mina Ácida)! El agua ácida puede lixiviar metales pesados como níquel, cobre, plomo, arsénico, aluminio y manganeso de relaves y escorias de minas. El agua contaminada ácida puede ser altamente tóxica para el ecosistema. Las plantas generalmente no volverán a crecer en agua tan ácida del suelo y, por lo tanto, las tasas de erosión del suelo se disparan debido a la persistencia de superficies desnudas y no vegetadas. Con una menor cantidad de relaves y sin sobrecarga, las minas subterráneas suelen ser mucho más fáciles de recuperar y producen mucho menos drenaje ácido en las minas. El principal problema ambiental con la minería subterránea es el ambiente de trabajo peligroso para los mineros causado principalmente por derrumbes y enfermedades pulmonares debido a la inhalación prolongada de partículas de polvo. Los derrumbes subterráneos también pueden dañar la superficie por hundimiento. La fundición puede ser una fuente importante de contaminación del aire, especialmente el gas SO ₂. El historial de casos a continuación examina el impacto ambiental de la extracción y procesamiento de mineral de oro.

Screen Shot 2019-04-10 a las 5.44.54 PM.png — Figura Drenaje\(\PageIndex{6}\) Ácido Mina. El agua en Río Tinto, España es altamente ácida (pH = ~2) y el color naranja es del hierro en el agua. Una ubicación a lo largo de este río se ha minado a partir de hace unos 5.000 años principalmente para el cobre y más recientemente para la plata y el oro. *Fuente: Sean Mack de la NASA vía* *Wikimedia Commons*

¿Soluciones sustentables a la crisis de los minerales?

Dar soluciones sustentables al problema de la disminución del suministro de un recurso no renovable como los minerales parece contradictorio. Sin embargo, es extremadamente importante considerar estrategias que avancen hacia la sustentabilidad aunque la verdadera sustentabilidad no sea posible para la mayoría de los minerales. El enfoque general hacia la sustentabilidad mineral debe incluir la conservación de minerales en la parte superior de la lista. También necesitamos maximizar la exploración de nuevos recursos minerales y al mismo tiempo minimizar el impacto ambiental de la minería y procesamiento de minerales.

La conservación de los recursos minerales incluye la mejora de la eficiencia, la sustitución y las 3 R de sustentabilidad, reducción, reutilización y reciclaje. La eficiencia mejorada se aplica a todas las características del uso de minerales, incluida la minería, el procesamiento y la creación de productos minerales. Sustituir un recurso poco común no renovable con un recurso no renovable más abundante o un recurso renovable puede ayudar. Los ejemplos incluyen sustituir cables de fibra óptica de vidrio por cobre en cables telefónicos y madera por aluminio en construcción. Reducir la demanda global de recursos minerales será un reto, considerando proyecciones de crecimiento continuo de la población y el rápido crecimiento económico de países muy grandes como China, India y Brasil. Históricamente, el crecimiento económico está íntimamente ligado al aumento del consumo de minerales, por lo que será difícil para aquellos países en rápido desarrollo disminuir su demanda futura de minerales. En teoría, debería ser más fácil para los países con una alta tasa de consumo de minerales como Estados Unidos reducir su demanda de minerales pero se necesitará un cambio significativo en la mentalidad para lograrlo. La tecnología puede ayudar a algunos con algunas vías para reducir el consumo de minerales. Por ejemplo, las cámaras digitales prácticamente han eliminado la demanda fotográfica de plata, que se utiliza para el desarrollo de películas. El uso de aleaciones de acero más fuertes y duraderas puede traducirse en menos materiales de construcción necesarios. Ejemplos de reutilización de recursos naturales incluyen todo en una tienda de antigüedades y venta de patio. El reciclaje puede extender la vida útil de las reservas minerales, especialmente los metales. El reciclaje es más fácil para metales puros como tuberías de cobre y latas de aluminio, pero mucho más difícil para aleaciones (mezclas de metales) y bienes manufacturados complejos, como computadoras. Muchos no metales no se pueden reciclar; ejemplos incluyen sal de carretera y fertilizantes. Reciclar es más fácil para un país rico porque hay más recursos financieros para usar para reciclar y más bienes para reciclar. Los beneficios adicionales significativos de la conservación de los recursos minerales son la menor contaminación y degradación ambiental de la nueva minería y procesamiento de minerales, así como reducciones en el uso de energía y la producción de desechos.

Debido a que la demanda de nuevos minerales probablemente aumentará en el futuro, debemos continuar buscando nuevos minerales, aunque probablemente ya hayamos encontrado muchos de los objetivos “fáciles”, es decir, depósitos de mineral de alta calidad cerca de la superficie y en ubicaciones convenientes. Para encontrar objetivos de mineral más difíciles, necesitaremos aplicar muchas tecnologías, incluidos métodos geofísicos (mediciones sísmicas, gravitacionales, magnéticas y eléctricas, así como la teledetección, que utiliza mediciones basadas en satélites de la radiación electromagnética de la superficie de la Tierra), métodos geoquímicos (mirando para enriquecimientos químicos en suelos, agua, aire y plantas), e información geológica incluyendo el conocimiento de la teoría de la tectónica de placas. También es posible que debamos considerar explorar y extraer áreas no convencionales como los márgenes continentales (bordes sumergidos de los continentes), el fondo oceánico (donde hay grandes depósitos de mineral de manganeso y otros metales en rocas llamadas nódulos de manganeso) y crestas oceánicas (montañas submarinas que tienen cobre, zinc, y cuerpos de mineral de plomo).

Finalmente, necesitamos explorar, extraer y procesar nuevos minerales mientras minimizamos la contaminación y otros impactos ambientales. Los reglamentos y las buenas prácticas de ingeniería son necesarios para garantizar la recuperación adecuada de minas y la reducción de la contaminación, incluido el drenaje ácido de la mina El campo emergente de la biotecnología puede proporcionar algunas soluciones sustentables para la extracción de metales. Los métodos específicos incluyen biooxidación (enriquecimiento microbiano de metales en fase sólida), biolixiviación (disolución microbiana de metales), biosorción (unión de metales a células) e ingeniería genética de microbios (creación de microorganismos especializados en extraer metal del mineral).

Preguntas de revisión

Nombra algunas formas importantes en que se utilizan los recursos minerales. ¿Por qué son importantes para la sociedad?
¿Cuáles son los principales problemas ambientales asociados a los recursos minerales?
¿Qué debería aprender la sociedad de la historia del caso del oro?
¿Por qué la sociedad enfrenta una crisis de suministro de minerales y cómo podríamos trabajar para resolverla?

Referencias

Clugston, C. (2010) Aumento de la escasez mundial de recursos naturales no renovables - Un análisis, El tambor de aceite. Recuperado a partir de http://www.theoildrum.com/node/6345

Craig J, Vaughan D y Skinner B (2011) Earth Resources and the Environment (4ta ed.). Pearson Prentice Hall, p. 92

Notas al pie

Los estadounidenses también consumieron más de 21 mil libras de recursos energéticos de la Tierra, incluyendo carbón, petróleo, gas natural y uranio.
El valor de concentración económica para el oro proviene de Craig, Vaughan, Skinner (2011).

Glosario

Drenaje ácido de mina: Aguas superficiales o subterráneas que son altamente ácidas debido a la oxidación de minerales de sulfuro en una mina mineral.

biolixiviación de minerales: Disolución microbiana de metales.

procesos biológicos: Procesos de formación de mineral que implican la acción de organismos vivos. Los ejemplos incluyen la formación de perlas en ostras, así como mineral de fósforo en las heces de las aves y los huesos y dientes de los peces.

biooxidación de minerales: Enriquecimiento microbiano de metales en fase sólida.

biosorción de minerales: Fijación de metales a celdas.

ahumador negro: Descarga de aguas ricas en minerales hasta 350°C de grietas en la corteza oceánica; estas aguas precipitan una variedad de minerales de sulfuro metálico que hacen que el agua parezca negra.

factor de enriquecimiento: Relación de la concentración de metal necesaria para un depósito económico de mineral sobre la abundancia promedio de ese metal en la corteza terrestre.

ingeniería genética de microbios (aplicación mineral): Creando microorganismos especializados en extraer metal del mineral.

hidrotermal: Proceso de formación de mineral que involucra agua salada caliente que disuelve elementos metálicos de un área grande y luego precipita minerales en un área más pequeña, comúnmente a lo largo de fracturas y fallas de roca.

cristalización ígnea: Proceso de formación de mineral donde la roca fundida se enfría para formar roca ígnea.

roca ígnea: Formas por enfriamiento y solidificación de roca fundida caliente.

lixiviación: Uso de productos químicos para disolver el metal de un gran volumen de roca triturada.

roca metamórfica: Se forma cuando una roca preexistente cambia la forma o el tipo de minerales debido al calor intenso y la presión en las profundidades de la Tierra.

metamorfismo: Proceso de formación de mineral que ocurre profundamente en la tierra bajo temperatura y presión muy altas y produce varias piedras de construcción, incluyendo mármol y pizarra, así como algunos minerales no metálicos, incluyendo asbesto, talco y grafito.

mineral: Sólido inorgánico natural con una composición química definida y estructura cristalina.

conservación de minerales: Método para extender el suministro de minerales que incluye la mejora de la eficiencia, sustitución, reducción, reutilización y reciclaje.

reciclaje de minerales: Método de extender el suministro de minerales que implica procesar los Minerales usados en nuevos productos para evitar el desperdicio de materiales potencialmente útiles.

reservas minerales: La cantidad conocida de mineral en el mundo.

recursos minerales: Cantidad total de un mineral utilizado por la sociedad que no es necesariamente rentable para Minar hoy en día sino que tiene algún tipo de potencial económico.

reutilización de minerales: Método de extender el suministro mineral que implica el uso de un mineral múltiples veces.

sustitución de minerales: Método para extender el suministro mineral; implica sustituir un recurso poco común no renovable por un recurso no renovable más abundante o un recurso renovable.

mina a cielo abierto: Tipo de mina mineral superficial que comúnmente involucra grandes agujeros que extraen mineral metálico de grado relativamente bajo.

mineral: Roca con un enriquecimiento de minerales que se pueden extraer con fines de lucro.

depósito de mineral: Ubicación con abundante mineral.

depósito de placer: Proceso de formación de mineral donde las partículas densas de oro y los diamantes se concentran mediante el flujo de agua en ríos y playas.

mina de placer: Tipo de mina mineral de superficie que extrae oro o diamantes de río y playa. sedimento recogiendo el sedimento y luego separando el mineral por densidad.

mina recuperada: Mina mineral restaurada a un paisaje útil.

roca: Una pieza sólida y coherente del planeta Tierra.

procesos sedimentarios: Procesos de formación de mineral que ocurren en ríos y concentran arena y grava (utilizados en la construcción), así como densas partículas de oro y diamantes que se alejaron del lecho rocoso.

roca sedimentaria: Se forma por endurecimiento de capas de sedimento (granos sueltos como arena o lodo) depositados en la superficie de la Tierra o por precipitación mineral, es decir, formación de minerales en agua a partir de materia mineral disuelta.

escoria: Subproducto vítreo no deseado del mineral de fundición.

fundición: Calentar minerales minerales con diferentes químicos para extraer el metal.

mineral estratégico: Mineral considerado esencial para un país para algún propósito militar, industrial o comercial pero el país debe importar el mineral para satisfacer sus necesidades.

despojar a la mina: Tipo de mina mineral superficial que extrae capas horizontales de mineral o roca.

mina de superficie: Mina mineral que ocurre en la superficie de la Tierra.

relaves: Residuos de grano fino producidos a partir del procesamiento de mineral.

mina subterránea: Mina mineral que involucra una red de túneles para acceder y extraer el mineral.

meteorización: Proceso de formación de mineral donde el agua del suelo en un ambiente de selva tropical concentra elementos insolubles como el aluminio (bauxita) disolviendo los elementos solubles.