geologÍa fÍsica universidad nacional de colombia sede medellín 2013
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GEOLOGÍA FÍSICA Universidad Nacional de Colombia Sede Medellín 2013. Energía y recursos minerales Generalidades Recursos energéticos Recursos minerales metálicos Recursos minerales no metálicos Prospección, exploración y explotación Recursos y tectónica de placas - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Energía y recursos minerales
- Generalidades
- Recursos energéticos
- Recursos minerales metálicos
- Recursos minerales no metálicos
- Prospección, exploración y explotación
- Recursos y tectónica de placas
- Explotación de recursos minerales y energéticos en Colombia
Generalidades
Recursos minerales: materia prima de múltiples productos, base de la civilización, ningún país es autosuficiente...
Consumo de cemento: indicador del grado de desarrollo de un país
Renovables: se recuperan en tiempos relativamente cortos (meses, años, décadas)
Energía hidroeléctrica, eólica, solar, ...
No renovables: se forma a tasas muy lentas (millones de años), por lo que no se recuperan a escalas humanas
Combustibles, metales (reciclables), aguas subterráneas, ...
Recursos energéticos
Carbón, petróleo y gas natural (combustibles fósiles) como fuente de energía
Recursos no renovables
- Carbón: combustible fósil más abundante. Energía solar almacenada por las plantas hace millones de años. Genera problemas ambientales:
Proviene de minería de gran escala (a cielo abierto o subterránea)
Su combustión favorece el desarrollo de lluvia ácida al contener pequeñas cantidades de S
Su combustión produce aumentos de CO2 atmosférico (gas de efecto invernadero)
Recursos energéticos
- Carbón:
Turba – Lignito – C. Bituminoso – Antracita
Los mantos de carbón ocurren en grupos
Su formación incluye:
Acumulación de materia vegetal parcialmente alterada en ambientes pantanosos (reductores, no oxidantes)
Enterramiento y compactación. La ausencia de oxígeno impide la descomposición de la materia orgánica
Descomposición anaeróbica por las bacterias (liberan oxígeno e hidrógeno)
Pérdida de materia volátil y agua por reacciones químicas (enterramiento), enriquecimiento en carbono fijo y aumento
de la capacidad energética
Recursos energéticos
- Carbón
Minas de carbón en Guajira y Cesar: A cielo abierto. Las más grandes del mundo, > 30E6 toneladas/año
Recursos energéticos
- Petróleo y gas natural: compuestos orgánicos (hidrocarburos + S, N, O, ...) que proceden de restos de plantas y animales en ambientes marinos
Normalmente aparecen juntos en los yacimientos
Su formación incluye:
- Acumulación de sedimentos ricos en restos de plantas y animales en ambientes reductores que impidan su descomposición
- Reacciones químicas (T) que transforman gradualmente la materia orgánica en hidrocarburos líquidos y gaseosos
(móviles)
- Migración de los hidrocarburos, hacia zonas de acumulación (trampas) o hacia la superficie (se pierden...)
Recursos energéticos
- Petróleo y gas natural:
Trampas: lutitas (o rocas poco porosas y permeables)
Roca almacén: areniscas (o rocas porosas y permeables), generalmente cenozoicas (entre más antiguas es más
probable que hayan experimentado deformación y/o erosión)
Recursos energéticos
- Arenas asfálticas y lutitas bituminosas: mezcla de arcillas, arenas, agua y bitumen (alquitrán), el petróleo es muy denso y no puede bombearse, deben explotarse en estado sólido
- Efectos ambientales de la quema de combustibles fósiles:
Aumento de la concentración de CO2 atmosférico, produce efecto invernadero (se agrava con la deforestación y el cambio de uso del suelo)
Recursos energéticos
- Efectos ambientales de la quema de combustibles fósiles
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0E+00 1E+05 2E+05 3E+05 4E+05
Edad (años AP)
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Recursos energéticos
- Efectos ambientales de la quema de combustibles fósiles
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Recursos energéticos
- Efectos ambientales de la quema de combustibles fósiles
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Colombia: 64 Mton/año
Recursos energéticos
Fuentes de energía alternativas
- Energía nuclear: aprovecha el calor generado por la descomposición radiactiva controlada de algunos elementos para generar vapor de agua y hacer girar turbinas
- Energía solar
- Energía eólica
- Energía hidroeléctica: aprovecha caídas de agua para hacer girar turbinas
La sedimentación (colmatación) en los embalses reduce su vida útil
- Energía geotérmica: aprovecha depósitos subterráneos naturales de vapor y agua caliente
- Energía mareal
Recursos minerales
Conjunto de minerales útiles disponibles comercialmente. Incluyen:
Reservas: yacimientos identificados de los que pueden extraerse provechosamente minerales + depósitos no recuperables desde el punto de vista económico o técnico
Recursos: no descubiertos aún (existen potencialmente)
Mena: minerales metálicos útiles que pueden extraerse, con beneficio, de las minas.
En muchos casos se requieren concentraciones muy elevadas de mineral para ser económicamente viables...
Recursos minerales
Hay una relación estrecha entre la aparición de recursos minerales valiosos y el ciclo de las rocas... Enriquecimiento
- Recursos minerales y procesos ígneos
Segregación magmática y cristalización fraccionada: producen separación de minerales pesados (cromita, magnetita, platino, níquel) y enriquecimiento del fluido residual en otros elementos (pegmatitas enriquecidas,
Au, Ag, feldespatos, moscovita, cuarzo, esmeraldas)
Diamantes: formados a grandes profundidades (~200 km) y transportados hacia arriba por intrusiones de rocas ultramáficas denominadas kimberlitas
Recursos minerales
Soluciones hidrotermales: fluidos calientes ricos en metales, fase tardía de los procesos ígneos. Usualmente cristalizan como sulfuros, luego de migrar a través de la roca encajante
Filones: cristalizan en grietas (fracturas)
Diseminaciones: cristalizan en poros en la roca encajante
Recursos minerales
- Recursos minerales y procesos metamórficos
Usualmente asociado a procesos ígneos que originan metamorfismo
Las aureolas metamórficas de contacto son zonas extensas de mineralizaciones útiles: granate,
corindón,... esfalerita, galena, calcopirita, magnetita, bornita (sulfuros hidrotermales)
El CO2 que sale de los minerales favorece la migración iónica y la actividad hidrotermal
Talco y grafito (minerales industriales) se presentan en zonas de metamofirsmo regional
Recursos minerales
- Recursos minerales y procesos sedimentarios
La lixiviación (lavado) de algunos elementos y su concentración posterior crean depósitos importantes (enriquecimiento secundario)
Óxidos e hidróxidos de hierro y aluminio
Arcillas
Placeres: selección en función no sólo del tamaño de las partículas sino también en función de su peso específico. Concentración mecánica de minerales pesados en corrientes naturales: Au, Pt, diamantes, ...
HidrotermalEsfaleritaCinc
Pegmatitas, depósitos sedimentariosUraninitaUranio
Pegmatitas, metamorfismo de contacto, placeresWolframitaWolframio
Segregación magmática, placeresIlmenita Rutilo
Titanio
Hidrotermal, placeresCasiteritaEstaño
Hidrotermal, enriquecimiento por meteorizaciónAg nativaArgentita
Plata
Segregación magmática, placeresPt nativoPlatino
Segregación magmáticaPentlanditaNíquel
HidrotermalMolibdenitaMolibdeno
HidrotermalCinabrioMercurio
Residuo de la meteorizaciónPirolusitaManganeso
HidrotermalMagnesitaDolomita
Magnesio
HidrotermalGalenaPlomo
Formaciones sedimentarias, segregación magmática, meteorización(Hidr)óxidosHierro
Hidrotermal, placeresAu nativoOro
Hidrotermal, metamorfismo de contacto, residuo de meteorizaciónSulfurosCobre
Segregación magmáticaCromitaCromo
Residuo de la meteorizaciónBauxitaAluminio
Aparición geológicaMenasMetal
Recursos industriales
Minerales vitales para la mayoría de procesos industriales
Su consumo es muy superior al de minerales metálicos (15:1)
- Materiales de construcción: arenas, gravas, roca triturada, yeso (argamasa), arcilla (ladrillos), caliza + lutita (cemento)
- Minerales industriales (fuente de elementos químicos, usados en la fabricación de productos químicos o con otros usos): potasio y fósforo (fertilizantes), azufre, sal, ...
Recursos industriales
Yacimientos metamórficosPinturas, cosméticos, papelTalco
Depósitos de evaporitasFertilizantesSilvina
Sedimentario, hidrotermalProductos químicos, fertilizantesAzufre
Intrusiones, sedimentarioVidrioCuarzo
PegmatitasAislante eléctricoMoscovita
Evaporitas, domos de salSal de mesa, productos químicosHalita
Depósitos de evaporitasArgamasa (construcción)Yeso
Yacimientos metamórficosLápices, lubricantes, refractariosGrafito
Yacimientos metamórficosGemas, abrasivosGranate
HidrotermalAcero, beneficio aluminio, vidrio, productos químicos
Fluorita
Kimberlitas, placeresGemas, abrasivosDiamante
Yacimientos metamórficosGemas, abrasivosCorindón
Residuo de meteorizaciónCerámicaArcillas (caolinita)
Depósitos sedimentariosAgregados, acero, tratamiento de suelos, productos químicos, cemento, construcción
Calcita
Alteración metamórficaFibras incombustiblesAsbestos (crisotilo)
Depósitos sedimentariosFertilizantesApatito
ApariciónUsosMineral
Prospección, exploración y explotación
Sensores remotos: fotografías aéreas e imágenes satelitales
Cartografía geológica
Métodos geofísicos: gravimetría y magnetometría
Muestreo y análisis geoquímicos
Métodos geoeléctricos
Métodos sísmicos
Refracción (poco detalle, barato)
Reflexión (detallado, costoso)
Perforación – muestreo de núcleos y pozos
Prospección, exploración y explotación
Factores económicos en minería
Riqueza de la mena (tenor, g/ton)
Cantidad de mena (reservas)
Costo inicial del desarrollo minero
Equipos, excavaciones, compra de derechos
Costos de operación: salarios, impuestos, mantenimiento, utilidades, ...
Precio del producto
Fluctuaciones del precio...
Recursos y tectónica de placas
MOR = dorsal mesooceánica, melange: mezcla heterogénea de rocas cartografiables como una sola unidad (origen tectónico), BIF: formaciones de hierro bandeadas
Explotación de recursos en Colombia
Carbón
Cuencas sedimentarias en la Guajira (44%), Cesar (48%), algunas zonas de los Santanderes (3%), Córdoba, Antioquia, Cauca, Boyacá y Cundinamarca (5%)
Principales empresas: Carbones del Cerrejón y Drummond
70% de la producción de América Latina, 1% de la producción mundial
Producción anual de carbón en millones de toneladas
Explotación de recursos en Colombia
Petróleo
3% de la producción de América Latina
Reservas a 2005: 1.45E9 barriles de 42 galones, es decir, 8 años
Principales empresas: Ecopetrol, BP, Occidental
2006: 192 millones
2007: 194 millones
2008: 213 millones
Explotación de recursos en Colombia
Petróleo
3% de la producción de América Latina
Reservas a 2005: 1.45E9 barriles de 42 galones, es decir, 8 años
Principales empresas: Ecopetrol, BP, Occidental
2006: 192 millones
2007: 194 millones
2008: 213 millones
Producción anual de petróleo en barriles por día
Explotación de recursos en Colombia
Gas natural
Plataformas en la Guajira (75% de la producción nacional)
Principales empresas: Chevron Texaco Colombia y Ecopetrol
Producción anual de gas natural en metros cúbicos
Explotación de recursos en Colombia
Oro
Antioquia (68%), Chocó (7%), Bolívar (6%), Caldas (5%)
Principales empresas: Frontino Gold Mines, Grupo de Bullet, Mineros de Antioquia
8% de la producción de América Latina, 1% de la producción mundial
Producción anual de metales preciosos en millones de gramos
Explotación de recursos en Colombia
Plata
Antioquia (61%), Caldas (27%), Bolívar (4%)
Producción anual de metales preciosos en millones de gramos
Explotación de recursos en Colombia
Platino
Único productor en América Latina. Chocó (~100%)
Producción anual de metales preciosos en millones de gramos
Explotación de recursos en Colombia
Ferroníquel (lateritas)
51% de la producción de América Latina, segundo productor mundial. Cerromatoso SA, Montelíbano, Córdoba (100%)
Reservas estimadas en 61 millones de toneladas con 1.67% de FeNi, es decir, 20 años con la producción actual
Producción anual de ferroníquel en millones de libras
Explotación de recursos en Colombia
Cemento
Cuarto productor en América Latina (después de Brasil, México y Venezuela)
Principales empresas: Argos (50%), CEMEX (30%)
2007, 2008: 9.2 millones
Explotación de recursos en Colombia
Esmeraldas
Primer productor mundial. Boyacá (~100%). MINERALCO S.A.
Producción anual de esmeraldas en millones de quilates
Explotación de recursos en Colombia
Sal (En roca y marina)
En 2002 se pasó de importador neto a exportador neto
Explotación de recursos en Colombia
Otros minerales importantes
Cobre: 1300 ton/año. Mina El Roble (Chocó)
Hierro: 500000 ton/año. Acerías Paz del Río (Boyacá)
Arcillas: 17000 ton/año. Cerámicas del Valle
Feldespato: 100000 ton/año
Yeso: 700000 ton/año
Roca fosfatada: 43000 ton/año. Fosfatos de Colombia, ...
Arena: 925000 ton/año
Mármol: 190000 ton/año
Azufre: 80000 ton/año. Industrias Puracé y Ecopetrol
Talco: 15000 ton/año