Los recursos minerales de los fondos marinos en aguas internacionales



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LOS RECURSOS MINERALES DE LOS FONDOS MARINOS EN AGUAS INTERNACIONALES


Alejandro Sánchez Rodríguez *
INTRODUCCIÓN
Probablemente uno de los primeros minerales que se aprovechó de las aguas marinas fue la halita (sal común). Existen datos de salinas marinas solares de hace más de 4.000 años.
Volviendo a épocas más próximas y sin considerar los elementos disueltos en las aguas y los minerales concentrados en placeres costeros, los primeros datos sobre minerales de fondos marinos son las concreciones ferromanganesíferas encontradas en 1868 en el Mar de Kara. De forma más sistemática la expedición del Challenger (1873-1876) que supuso un avance notable en el desarrollo de la incipiente oceanografía, puso de manifiesto la existencia en diversos mares de esas concreciones a las que se denominó nódulos de manganeso.
A lo largo de los años continuaron las extracciones de nódulos en los dragados que se llevaban a cabo en los cruceros oceanográficos.
Ya en el S. XX, John Mero (1956) señaló la posibilidad de considerar a los nódulos ferromanganesíferos como recursos potenciales de Cu, Co, Ni e incluso de Mn. Algunas compañías minerometalúrgicas, como la Kennecott, emprendieron campañas sistemáticas de recogida de muestras.
Hasta la elaboración en los años 60 de la teoría sobre la Tectónica de Placas, los océanos estaban considerados como cuencas pasivas en las que se depositaban (por sedimentación o precipitación química) materiales que transportaban las corrientes fluviales producto de la erosión continental (Rona, P.A. 2002).
Esta interpretación era suficiente para explicar las tipologías minerales conocidas hasta la fecha. Pero el descubrimiento de surgencias termales submarinas de salmueras cargadas de metales no encajaba en un modelo de cuenca pasiva.
La teoría de la Tectónica de Placas considera que en los segmentos activos de los fondos oceánicos existe la energía necesaria para que se desarrollen los procesos termodinámicos que darán lugar a la formación de determinados yacimientos minerales, es decir a concentraciones anómalas de elementos traza (a escala cortical) procedentes tanto de la erosión continental como de la corteza oceánica y del manto superior.
En la tabla nº 1 aparecen señalados los hitos más importantes en relación con los recursos minerales del mar.


EXPEDICIÓN DEL HMS CHALLENGER, 1873-76.


TRABAJOS DE JOHN MERO, 1955-65.
ELABORACIÓN DE LA TEORÍA DE LA TECTÓNICA DE PLACAS, AÑOS 60.
DESCUBRIMIENTO DE LAS SALMUERAS METALÍFERAS EN LA FOSA ATLANTIS II DEL MAR ROJO, 1964.
MAPAMUNDI DE MC KELVEY REPRESENTANDO LOS INDICIOS DE NÓDULOS MANGANESÍFEROS EN TODOS LOS OCÉANOS, 1969
LA NATIONAL SCIENCE FOUNDATION PONE EN MARCHA UN PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN SOBRE LOS NÓDULOS POLIMETÁLICOS EN EL QUE COLABORAN MÁS DE QUINCE INSTITUCIONES CIENTÍFICAS INTERNACIONALES, 1972
EXTRACCIÓN SELECTIVA Y ESTUDIO DE LAS PRIMERAS MUESTRAS DE CORTEZAS DE FERROMANGANESO, FINALES DÉCADA 1970.
DESCUBRIMIENTO DE LAS FUMAROLAS NEGRAS EN LA ELEVACIÓN DEL PACÍFICO ORIENTAL, 1979
OCEAN DRILLING PROGRAM, SONDEOS EN LA DORSAL ATLÁNTICA, 1970
PRIMERA INVESTIGACIÓN SISTEMÁTICA DE LAS CORTEZAS DE FERROMANGANESO EN EL PACÍFICO CENTRAL, 1981
DESCUBRIMIENTO DE LAS FUMAROLAS NEGRAS EN EL CAMPO HIDROTERMAL (TAG) DE LA DORSAL ATLÁNTICA, 1985
LA AIFM ADJUDICA LOS PRIMEROS CONTRATOS DE EXPLORACIÓN PARA NÓDULOS POLIMETÁLICOS DE LA ZONA, 2001-02

Tabla nº 1. Hechos relevantes en la historia de la investigación de los minerales de los fondos marinos.




TIPOLOGÍAS MÁS IMPORTANTES DE LOS YACIMIENTOS DE LOS FONDOS MARINOS
Atendiendo a la ubicación de las ocurrencias minerales en márgenes continentales (plataforma, talud y borde) o en cuencas oceánicas, se han formado las tablas nº 2 y nº 3, simplificando las que aparecen en la publicación de P.A. Rona “Metallogenesis of Marine Mineral Resources” (2000), en las que los yacimientos aparecen clasificados en función de su génesis, morfología y estructura.
De todas estas tipologías vamos a seleccionar tres: nódulos polimetálicos, cortezas manganocobaltíferas y sulfuros polimetálicos. La razón es que todos ellos aparecen en la Zona, es decir en la parte de los fondos marinos que se sitúa fuera de los límites de las jurisdicciones de los estados y cuyos recursos se consideran patrimonio común de la humanidad, de acuerdo con la resolución 2.749 (XXV) de la Asamblea General de las Naciones Unidas (1970). La regulación de su prospección, exploración y explotación es competencia de la Autoridad Internacional de los Fondos Marinos (AIFM).

ORIGEN

TIPOLOGÍA

EJEMPLOS

Terrígeno

Playas y depósitos en placeres no consolidados de gemas, metales

nativos y minerales pesados de Ba, Cr, Fe, Sn, Ti, Th, W, Zr y t.

raras. Áridos.


Diamantes en Sudáfrica y Namibia, casiterita en

Indonesia y Tailandia, wolframio en Myanmar, oro

en Alaska, ilmenita en Sudáfrica e India, t. raras en Ma-

dagascar, cromita en Indonesia.



Biogénico

Depósitos no consolidados de fangos carbonatados, arenas conchí-

feras y coralíferas.

Depósitos consolidados de carbón, caliza, azufre e hidratos de metano.

Depósitos de petróleo y gas.



Arenas conchíferas en San Francisco (EUA), Fiji, Islandia,

India y Brasil.

Carbones en Canadá.

Numerosos.



Autigénico

Depósitos no consolidados de fangos carbonatados y arenas conchí-

feras.


Depósitos no consolidados, en placeres, de glauconitas.

Depósitos no consolidados, en placeres y capas, de fosfatos.

Depósitos consolidados: cortezas manganesíferas, fosfatos, potasas y halita.


Calizas en Florida y Brasil.

Fosfatos en California, Marruecos, Nueva Zelanda.



Diagenético

Depósitos no consolidados y consolidados de fosfatos.



Tabla nº2. Recursos minerales en márgenes continentales (modificado de Rona, P.A. 2000).




ORIGEN

TIPOLOGÍA

EJEMPLOS

Biogénico

Petróleo, gas e hidratos de metano

Numerosos

Autigénico

Nódulos ferromanganesíferos con Cu, Co y Ni.

Cortezas manganocobaltíferas.



Océanos Pacífico (Clarion-Clipperton) e Índico

Océano Pacífico



Volcanogénico

Sulfuros polimetálicos y metales preciosos diseminados

en sedimentos no consolidados.

Sulfuros masivos polimetálicos y cortezas manganesíferas.


Mar Rojo (Atlantis II)
Pacífico centro-occidental (Cuenca Manus). Atlántico

central


Magmático

Sulfuros de Cr-Ni y MGP asociados a rocas del manto

Superior.



Océano Pacífico (Cuenca Manus)

Tabla nº3. Recursos minerales en cuencas oceánicas (modificado de Rona, P.A. 2000).



LA AUTORIDAD INTERNACIONAL DE LOS FONDOS MARINOS (AIFM)
Antes de continuar con la descripción de las tipologías de los yacimientos referidos, recordaremos qué es la AIFM y cuales son sus competencias.
De forma esquemática las vicisitudes más relevantes de la Ley del Mar en relación con los minerales de los fondos marinos han sido:


  • 1970, resolución 2749(XXV) de la Asamblea General de las Naciones Unidas. Declaración de principios en la que se establece que “los fondos marinos y oceánicos y su subsuelo fuera de los límites de la jurisdicción nacional...así como los recursos de la Zona, son patrimonio común de la humanidad”.

  • 1982, Convención de las Naciones Unidas sobre el Derecho del Mar (“la Convención”).

  • 1984, entrada en vigor de la Ley del Mar e inicio de las actividades de la Autoridad Internacional de los Fondos Marinos.

  • 1994, acuerdo relativo a la aplicación de la Parte XI de la Convención de las Naciones Unidas sobre el Derecho del Mar (“el Acuerdo”).

La Autoridad Internacional de los Fondos Marinos es una organización internacional autónoma establecida de conformidad con la Convención de las Naciones Unidas sobre el Derecho del Mar de 1982 y el Acuerdo de 1994 relativo a la aplicación de la Parte XI.


Con arreglo a esas disposiciones la Autoridad es “la organización por conducto de la cual los Estados Partes organizarán y controlarán las actividades en la Zona…particularmente con miras a la administración de los recursos.”
No tiene carácter de organismo especializado y aunque sus funciones no son comparables con las de otras organizaciones internacionales especializadas, su estructura es similar: tres órganos principales, Asamblea General, Consejo Ejecutivo y Secretaría y dos accesorios, Comisión Legal y Técnica y Comité de Finanzas. Además, existe un cuarto órgano principal, la Empresa para ejercer la facultad de explorar y extraer minerales de los fondos marinos en nombre de la comunidad internacional. Por el momento permanece inactiva.
La AIFM tiene establecido un Acuerdo de Relación, aprobado en noviembre de 1997, con las Naciones Unidas que establece un mecanismo de cooperación estrecha entre las Secretarias de ambas Organizaciones, incluyendo el carácter mutuo de observadores en las respectivas Asambleas Generales.
En 2000 la Asamblea de la AIFM ha aprobado el “Reglamento sobre la Prospección y Exploración de los Nódulos Polimetálicos de la Zona” y, sin embargo, en 2006 ha tomado la decisión de elaborar reglamentos separados para los sulfuros masivos y las cortezas manganocobaltíferas.


NÓDULOS POLIMETÁLICOS O NÓDULOS DE MANGANESO

Los nódulos son concreciones formadas por capas concéntricas de hidróxidos complejos de Fe y Mn, depositadas en torno a un núcleo de composición variable. Sus tamaños oscilan entre 5 y 10 cm. Aparecen parcialmente hundidos en la superficie de los sedimentos que cubren las vastas llanuras abisales (el 70% de las cuencas oceánicas), a profundidades que oscilan de 4.000 a 6.000 m. Se encuentran en todos los océanos, pero las mayores concentraciones conocidas se sitúan en el Pacífico centro oriental y en la zona centro-ecuatorial del Índico (ISBA, 2002).


A parte del Fe y el Mn contienen otros cationes, como puede observarse en la tabla nº 4, que les han proporcionado su atractivo como recurso. Para que un depósito sea de interés económico, se considera aceptable una densidad media de nódulos de 15 kg/m2 en un área de varias decenas de kilómetros cuadrados, a una profundidad media de 5.000 m. Se dan unas cifras de recursos hipotéticos un tanto especulativas, de 500.000 Mt.
Es en la región más prometedora del Pacífico norte, la denominada Área Clarion-Clipperton, donde la Autoridad ha delimitado los primeros bloques de exploración y ha otorgado contratos para tal fin, con vigencia de 15 años, a siete entidades consideradas como los primeros inversores. Las primeras estimaciones de recursos hipotéticos para el Área son de 34.000 Mt de nódulos, conteniendo 7.500 Mt de Mn, 340 Mt de Ni, 265 Mt de Cu y 78 Mt de Co (Rona, P.A. and Lenoble, J.P. 2004).


Elemento

Atlántico

Pacífico

Índico

Resto océanos

Mn %

13,25

20,10

15,25

18,60

Fe%

16,97

11,40

14,23

12,40

Ni%

0,32

0,76

0,43

0,66

Cu%

0,13

0,54

0,25

0,45

Co%

0,27

0,27

0,21

0,27

Zn%

0,12

0,16

0,15

0,12

Pb%

0,14

0,08

0,10

0,09

Tabla nº 4. Contenidos medios metálicos de nódulos manganesíferos procedentes de diversos océanos (modif. de Rona, P.A. 2000)


En cuanto a su origen se manejan varias hipótesis (ISBA, 2002. IFREMER, 2002):




  • Proceso autigénico (o hidrogénico). Precipitación química de los cationes de las aguas. Contenidos en Fe y Mn similares, contenidos altos en Cu+Ni+Co.

  • Hidrotermal. Ricos en Fe, pobres en Mn y Cu+Ni+Co.




  • Diagenético. El Mn vuelve a circular en la columna de sedimentos y se precipita en la interfase agua y sedimento. Alto contenido en Mn y bajo en Fe y Cu+Ni+Co.

  • Alteraciones de basaltos.

  • Biogénico. Actividad de microorganismos.

Probablemente estos procesos se combinan y en cualquier caso para que se originen los nódulos son precisos varios factores:



  • Una baja tasa de sedimentación.

  • La presencia de plancton que concentra Cu y Ni y, tras la muerte de los organismos, pueden incorporarse a los nódulos.

  • La principal fuente del Mn es la actividad hidrotermal y asimismo la alteración de las rocas basálticas.

  • Determinados microorganismos que pueden favorecer la formación de concreciones.


CORTEZAS DE FERROMANGANESO CON CONTENIDOS APRECIABLES EN OTROS METALES

Hasta finales de los años 70 no se hacía distinción entre nódulos y cortezas a las que se denominaba nódulos de montes submarinos.


Las cortezas están constituidas por un delgado recubrimiento, que puede alcanzar los 250 mm, de hidróxidos de Fe y Mn con contenidos apreciables de Co, Ni, Ti, Cu, tierras raras, metales del grupo del Pt, y otros (ver tabla nº 5).
Los cationes metálicos contenidos en las aguas frías de los fondos se depositan en todas las cuencas oceánicas por precipitación química (génesis hidrogénica), e igualmente se estima una componente biogénica, formando un pavimento sobre los afloramientos rocosos desprovistos de cubierta sedimentaria. Son lugares preferentes los montes submarinos, guyots, crestas, mesetas y también montes abisales. Estos cationes proceden de dos fuentes: erosión continental y disolución de descargas hidrotermales (Hein, J.R. 2000).



Fe%

15,1 - 22,9

Mn%

13,5 - 26,3

Ni ppm

3.255 - 5.716

Cu ppm

713 - 1.075

Co ppm

3.066 - 7.888

Zn ppm

512 - 864

Ba ppm

1.494 - 4.085

Mo ppm

334 - 569

Sr ppm

1.066 - 1.848

Ce ppm

696 - 1.684

Tabla nº 5. Contenidos medios metálicos de las cortezas de ferromanganeso procedentes de los océanos Pacífico, Atlántico e Índico (modificado de Hein, J.R. 2000)

Las zonas más prometedoras se sitúan en las elevaciones del Pacífico Oeste (ISBA, 2002), a profundidades que oscilan de los 800 m a los 2.500 m y en estructuras con unas dimensiones en la base de 120 km por 80 km.. En este océano están censados más de 50.000 montes submarinos y un buen número se localizan en aguas de ZEE. Se aporta una cifra, un tanto especulativa, de recursos en torno a los 500 Mt.
James R. Hein (2000) ha establecido 12 criterios para seleccionar zonas de interés. De ellos seis son de carácter regional y otros seis locales (específicos), a los que se pueden añadir otras recomendaciones sobre el interés del estudio de la microbiota y su papel en la formación y crecimiento de las cortezas.
Criterios regionales:


  • Edificios volcánicos superficiales de 1.000m por 1.500m.

  • Antigüedad superior a 20 m.a.

  • Estructuras volcánicas no cubiertas por grandes atolones o arrecifes

  • Áreas con corrientes de fondo fuertes y persistentes.

  • Una “Zona de Mínimo Oxígeno” (OMZ) superficial y bien desarrollada.

  • Áreas aisladas de grandes aportes fluviales y eólicos.

Criterios específicos:



  • Topografía suave a pequeña escala.

  • Cumbres aplanadas.

  • Taludes estables

  • Ausencia de volcanismo local.

  • Contenido medio de cobalto superior a 0,8%.

  • Espesor medio de corteza superior a 40mm.



SULFUROS POLIMETÁLICOS

Su mecanismo de formación está íntimamente asociado a los de generación de corteza oceánica, es decir zonas de “rift” en bordes de placas convergentes, bordes divergentes, de expansión rápida o lenta, bordes transformantes, cuencas de arco isla e inclusive puntos calientes intraplaca.


En los procesos eruptivos ligados a estas situaciones tectónicas el agua fría de los fondos penetra en la corteza oceánica, por la fracturación, y experimenta una serie de transformaciones: aumento de la temperatura y disminución de los Eh y pH (Herzig, P.M., Petersen, S. and Hannington, M.D. 2000). Se generan unos fluidos hidrotermales y un sistema convectivo de circulación en función de los diversos gradientes. Estos fluidos adquieren un fuerte poder lixiviante y se cargan de cationes metálicos del basamento oceánico, e incluso del manto superior, que son transportados como cloruros complejos (Hutchinson, R.W. et al. 1980). En su movimiento ascensional estas soluciones son expulsadas por las chimeneas, y estructuras menores, y al entrar en contacto con las aguas frías se provocan cambios fisicoquímicos que generan las fumarolas negras y las precipitaciones de sulfuros metálicos.
Un modelo de depósito submarino de sulfuros masivos (Herzig, P.M. and Hannington, M.D. 1995) estaría constituido por un túmulo, o montículo, volcánico consolidado con fracturas rellenas de sulfuros polimetálicos (“stockwork”), sobre un substrato de rocas volcánicas y con abundantes estructuras menores en forma de chimeneas, fisuras, cortezas etc. que también contienen sulfuros. En los taludes aparecen fragmentos de rocas y sulfuros, y en la parte externa sedimentos con diseminación de sulfuros. En las zonas más alejadas de los focos se depositan capas de sílice amorfa, óxidos e hidróxidos de Fe y Mn (Hutchinson, R.W. et al. 1980).
La circulación de los fluidos genera un crecimiento continuo del túmulo y las chimeneas asociadas que frecuentemente se derrumban y son reemplazadas por otras nuevas. La corriente hidrotermal deposita sulfuros en las fracturas de las rocas consolidadas en su ascenso, pero la mayor parte sale en la fumarola y después se deposita sobre los flancos y el fondo.
La actividad de las chimeneas es intermitente, en periodos muy cortos de decenas de años con pausas de centenares de años, en un conjunto de unos 20.000 años para toda una estructura volcánica. En el TAG (Trans Atlantic Geotraverse), por ejemplo, la actividad hidrotermal se inició hace unos 130.000 años, el período de más temperatura, con emisión de sulfuros se alcanzó hace 40-50.000 años. Actualmente los pulsos de actividad se producen cada 5.000-6.000 años desde los últimos 20.000 años, es decir los períodos inactivos son de 4.000 años (Herzig, P.M. and Hannington, M.D. 1995).

Los contenidos en metales verían según océanos y ámbitos tectónicos. En las tablas nº 6 y nº 7 se contemplan algunas características de los yacimientos mejor conocidos.


Los depósitos de sedimentos metalíferos en el mar Rojo, singularmente el de la fosa Atlantis II, son excepcionales tanto por su morfología como por su tamaño. Fueron los primeros indicios conocidos de sulfuros hidrotermales en un contexto de placas divergentes.
El proceso genético implica la circulación de salmueras a través de sedimentos evaporíticos del Mioceno y de la corteza oceánica (porosa y permeable). Estas salmueras tras unas reacciones complejas de oxidación reducción se cargan de metales de las rocas volcánicas (hipoabisales), en forma de cloruros metálicos complejos, y finalmente se transforman en soluciones ascendentes exhalativas que depositarán sulfuros, óxidos e hidróxidos, diseminados y en delgadas capas en los sedimentos no consolidados de la interfase agua-sedimentos Herzig, P.M. 1999).
El yacimiento Atlantis II se encuentra en aguas de las zonas económicas exclusivas (ZEE) de Arabia Saudí y de Sudán. Ocupa una superficie de 40 km2 , a 2,000 m de profundidad. Contiene unas reservas de 94 Mt (secas), con leyes de 2% Zn, 0,5 % Cu y 39ppm Ag y 0,5 ppm Au (Nawab, Z. 1999).
Las zonas más prometedoras, con los datos disponibles de sólo un 5% de los aproximadamente 55.000 km de cadenas volcánicas submarinas, se localizan en arcos islas del Pacífico Centro-Oeste, una buena parte en ZEE. De los aproximadamente 200 indicios de sulfuros conocidos, sólo 11 tienen leyes y recursos suficientes para llegar a ser considerados, en el futuro, como depósitos. De estos, sólo 2 se ubican en aguas internacionales y el resto en áreas marítimas de jurisdicciones nacionales (Rona, P.A. and Lenoble, J.P. 2004).
Las profundidades oscilan de 1.400 a 3.500 m y es aceptable para una posible explotación la de 2.500 m. Las dimensiones reducidas de los objetivos, desde 200m x 200m hasta 1.000m x 1.000m, contribuyen a su interés económico.
Recientemente se han llevado a cabo descubrimientos de yacimientos con altos contenidos en Au (desde 15 gr/t hasta 55gr/t) en cuencas tras-arco del Pacífico centro-occidental, por ejemplo el depósito Pacmanus de la cuenca tras-arco Manus oriental, en aguas de Papua-Nueva Guinea.

Las cifras de recursos son muy especulativas y en cualquier caso no es posible la comparación, salvo en el caso de la fosa Atlantis II, con los depósitos conocidos en los continentes (ver tabla nº 8).





Localización cuenca

Prof.m

%Cu

%Zn

%Pb

ppmAu

ppmAg

Mt

Rocas

Japón, Myojin-sho




2,10

36,60

6,08

1,6

260

5,7




,, Suiyo




12,60

28,80

0,80

28.9

203







Pacmanus

1.675

10,90

26,90

1,70

15

230




dacita

,, Susu




15,00

3,00




21

130







Okinawa

1.610

1,77

22,00

14,27

4,6

2.100




riolita/sedimento

,, Minami-Ensei

1.400

3,70

20,10

9,30

4,8

1.900







,, Izena




4,70

26,40

15,30

4,9

1.645







Fiji




7,45

6,64

0,06

1,10

151







Lau

1.710

4,56

16,10

0,33

1,4

256




andesita

,, White Church




3,32

11,17

0,23

2

107






Tabla nº 6. Depósitos de sulfuros masivos en cuencas tras-arco. Algunas características (modif. de Rona, P.A. and Lenoble, J.P. 2004)





Localización

Prof.m

%Cu

%Zn

%Pb

ppmAu

ppmAg

Mt

Rocas

Explorer, Pacífico NE

1.800

3,23

4,85

0,11

0,8

122

3

basalto

Middle Valley, Pacífico NE

2.500

2,55

5,90

-

-

-

8

basalto/sedimento

Juan de Fuca, Pacífico NE

3.300

0,16

36,72

0,26

0,1

178

5

basalto/sedimento

Guaymas, California

2.000

0,20

0,90

0,40

-

78

23

-

Galápagos

2.700

4,10

2,10

-

0,2

35

10

basalto

TAG, Atlántico medio

3.650

6,21

11,71

-

2,2

80

30

mantélicas

Snake Pit, Atlántico medio

3.465

12,42

7,00

-

2,1

111

3

basalto

Logatchev, Atlántico medio

3.000

24,98

2,58

-

7,7

27

2,5

ultramáficas

Atlantis II, Mar Rojo

2.000

0,5

2

-

0,6

39

49

sedimentos

Tabla nº 7. Depósitos de sulfuros masivos en dorsales y océanos recientes. Algunas características (modif. de Rona, P.A. and Lenoble, J.P. 2004)




ZONA

N

Tamaño

(Mt)

Cu

(Mt)

Pb

(Mt)

Zn

(Mt)

Au

(mt)

Ag

(mt)

Australia (Arqueano-Permiano)

  • Mount Read Belt, Tasmania (Cambriano)


Canadá (Superior province, Arqueano)

  • Abitibi (Arqueano)

  • Rouyn-Noranda y Val d´Or (Arqueano)


Península Ibérica Faja Pirítica (Devoniano-Carbonífero)

  • Río Tinto

  • Tharsis

  • Neves Corvo


30

6
87

40

20
85



5

6

5



334,9

148,6
769

500,3

394,3
1.765



334,5

130,4


261,5


4,2

1,5
11,8

9,9

5,8
14,6



1,3

0,5


3,44

4,1

2,5
0,6

0,4

-
13



0,4

0,6


0,.6

12,8

6,1
25,9

18,2

6,2
34,9



1,1

3

3,74



13,4

7,4
28,4

20,9

5,6
46,1



7,4

2,4


3

0,58

0,16
0,71

0,66

0,56
0,89



0,12

0,07


-

Tabla nº 8. Principales provincias metalogenéticas mundiales de sulfuros masivos volcanogénicos.




PROTECCIÓN DEL MEDIO MARINO. AFECCIONES DE LAS ACTIVIDADES DE EXPLORACIÓN Y EXPLOTACIÓN

Los efectos sobre el medio ambiente de las actividades de prospección, exploración y explotación de los recursos minerales marinos pueden alcanzar mayores dimensiones que las referidas a los yacimientos terrestres. No sólo porque el conocimiento sobre la biodiversidad marina es incompleto, sino que además la información sobre las posibles afecciones es muy escasa.


La Convención de las Naciones Unidas sobre el Derecho del Mar dedica su Parte XII a la protección del medio marino. A tal fin establece medidas para prevenir, reducir y controlar la contaminación y exhorta a la cooperación mundial y regional. Los estados tienen el derecho soberano de explotar sus recursos, y asimismo el deber de proteger y preservar el medio marino conforme a esas disposiciones.
En su Parte XI, encomienda a la Autoridad Internacional de los Fondos Marinos a establecer normas y procedimientos, en sus reglamentos, para prevenir, reducir y controlar la contaminación del medio marino por las actividades que se realicen en la Zona, y que pueden resumirse en las siguientes actuaciones (ISBA, 2002-2006):


  • Determinar las actividades de exploración que pueden tener repercusiones negativas sobre el medio y en qué grado.

  • Definir los parámetros de referencia que deben utilizarse para medir el estado del medio ambiente antes del inicio de la actividad.

  • Cómo se deben vigilar los cambios posteriores.

  • Qué investigaciones se deberían realizar sobre los procesos naturales y antropogénicos.

La Autoridad tiene asimismo la obligación general de promover e impulsar la realización de investigaciones científicas marinas en la Zona y difundir los resultados de tales investigaciones, y la obligación específica de asegurar la protección efectiva del medio marino contra las consecuencias nocivas a que puedan dar lugar la exploración y, posteriormente, la explotación de sus recursos. La investigación científica marina de la Zona deberá realizarse con arreglo a lo dispuesto en la Parte XI de la Convención y en pro de toda la humanidad (ISBA, 2004).


Siguiendo estas orientaciones la Autoridad ha emprendido tareas determinadas como:


  • El desarrollo de un programa de seminarios técnicos.

  • La colaboración con el Proyecto Kaplan, con el Chimosynthetic Ecosystems Group (ChEss) y con el Seamounts Group (CenSeam).

  • La evaluación en curso de los datos disponibles relativos a la prospección y exploración de nódulos polimetálicos en el área Clarion-Clipperton.

  • La recopilación de información y el establecimiento y desarrollo de bases de datos científicos y técnicos de características únicas, con miras a lograr un mejor conocimiento del medio de las profundidades oceánicas.

  • El fomento de investigaciones sobre las futuras actividades de explotación por parte de las compañías fabricantes de maquinaria.

Son poco previsibles los impactos adversos de la exploración con las técnicas actuales, sus potenciales mejoras y las precauciones contempladas en los reglamentos vigentes, y en los futuros por supuesto.
Sin embargo, la explotación a escala industrial, o a escala piloto, sí producirá alteraciones significativas. Los estudios del medio, llevados en paralelo con la exploración, se ocupan entre otros asuntos de las medidas de recolonización y remediación.
La dificultad está en predecir la extensión del efecto desde el momento en que aún no se ha tomado la decisión de qué tecnología se utilizará. Como norma general, para cualquier tipo de yacimiento, antes de autorizar las actividades, se deben establecer los siguientes parámetros para el establecimiento de valores ambientales de referencia (Rona, P. A. and Lenoble, J.P. 2004):


  • Identificación de las comunidades en el área que va a ser explotada.

  • Caracterización ecológica del habitat.

  • Análisis de las similaridades entre comunidades de diferentes localizaciones.

  • Tasa de respiración sedimentos-comunidades y tasa de bioturbación

BIODIVERSIDAD ASOCIADA A LAS DIVERSAS TIPOLOGÍAS DE YACIMIENTOS

Nódulos polimetálicos o nódulos de manganeso
Probablemente sea la más estudiada, desde el punto de vista de la extracción del recurso mineral, por haber comenzado antes las investigaciones y existir el Reglamento para su prospección y exploración. En uno de los primeros seminarios organizados por la Autoridad se definieron los valores ambientales de referencia.
Las características principales del ecosistema abisal donde se encuentran los nódulos son (Smith, C.R. 1998):
Áreas de baja productividad

  • Baja abundancia de animales.

  • Baja tasa biológica.

  • Baja tasa de actividad.

  • Animales macroscópicos. Ingestión de nutrientes en la superficie de los depósitos y digestión de bacterias y otros orgánicos.

  • Otros nutrientes bajo la interfase agua-sedimentos.

Áreas de baja energía física



  • Las tasas de erosión y redeposición son muy bajas. Ambiente muy controlado por los procesos biológicos.

  • Nutrientes en suspensión muy escasos, predominan los animales que recogen los nutrientes fuera de la columna.

  • La remoción de los nódulos remueve a la comunidad asociada.

Alta diversidad de especies



  • De 1 a 10 millones de especies. Combinado con la baja densidad de población puede favorecer la desaparición de especies con alteraciones grandes.

El habitat es amplio y continuo pero con gradientes ambientales y biológicos. Aunque aparentemente muestra una monotonía ecológica en grandes zonas, como es la Clarion-Clipperton, existen gradientes en los contenidos de materia orgánica procedente de la superficie, en el contenido de nódulos y en las estructuras de las comunidades del fondo.


Los posibles impactos de las actividades mineras serían: interferencias de los nutrientes de la superficie con los en suspensión; remoción de los sedimentos, nódulos y animales asociados; plumas de dispersión de grandes dimensiones en correlación con el gran tamaño de los yacimientos; enterramiento de comunidades.
Hay dos elementos fundamentales en el arranque y carga, el recolector y el vehículo, que pueden provocar efectos dañinos tales como la dispersión de sedimentos, la compresión del lecho de sedimentos y la redeposición de los sedimentos a distancia.
El material transportado moverá un considerable volumen de agua. Las consecuencias serán el desplazamiento de aguas profundas, con sus nutrientes, a la superficie y la mezcla de nutrientes.
Cortezas de ferromanganeso
Las características de los montes submarinos son muy variables entre océanos. Se dispone de pocos datos sobre las relaciones entre corrientes y biología. Los más estudiados son los del Pacífico central por ser las zonas más prometedoras desde el punto de vista de las cortezas que soportan.
Se han estudiado con más detalle las comunidades situadas en los montes con cubierta de sedimentos. Por el contrario los montes con afloramientos rocosos están mucho menos estudiados y es en estos donde existe la posibilidad de extraer cortezas manganesíferas. Se conocen foraminíferos y están muy poco estudiados las bacterias y los procesos microbiológicos que han participado en la formación de las cortezas (Hein, J.R. 2000).
Generalmente muestran poca diversidad y baja densidad en los lugares de cortezas gruesas, a causa de la tasa baja de oxígeno en la Zona de Mínimo Oxígeno (OMZ) que hace decrecer la población. Por encima o por debajo de la OMZ la población puede ser mucho mayor. Es decir, se producen gradientes biológicos de las comunidades del fondo en función de la magnitud de la OMZ.
La importancia de los procesos físicos (sistemas de corrientes interferidos) en la columna de agua se manifiesta en variaciones de las comunidades entre montes adyacentes (Hein, J.R. 2000). En cimas con aceleración de las corrientes son abundantes los corales y los desplazamientos de aguas frías, ricas en nutrientes, hacia niveles menos profundos hacen de los montes submarinos zonas favorables para la pesca.

Los posibles efectos de las actividades de la exploración y la explotación están poco estudiado. Son previsibles la bioturbación, la remoción de los escasos sedimentos y las mezclas de aguas y nutrientes. Las operaciones de arranque son más enérgicas que en el caso de los nódulos y será importante conocer el régimen de corrientes par predecir los desplazamientos de los materiales dispersados.


Sulfuros polimetálicos
La fauna asociada a las chimeneas hidrotermales era hasta hace poco desconocida. Se caracteriza por el bajo número de especies, pero alta diversidad de grupos mayores y alta densidad superficial. Se han clasificado unas 500 especies, muchas de ellas novedosas y algunas exclusivas de determinados campos hidrotermales. Se producen inusuales simbiosis de invertebrados y bacterias quimolitoautotróficas (Kim Juniper, S. 2000).
La abundancia de microbios extremófilos en las fumarolas submarinas ha proporcionado una valiosa información para las investigaciones sobre el origen de la vida.
Las bacterias termófilas presentes, asociadas a las chimeneas, sintetizan los carbohidratos con la energía de la surgencia hidrotermal. Se trata de bacterias subsistentes en ambiente de SH2. Estos microorganismos son de gran interés para la investigación científica y en particular en el campo de la biotecnología, y constituyen los llamados recursos biológicos.
Los efectos de las actividades de la exploración y la explotación están algo más estudiados que en el caso de las cortezas de manganeso. Los efectos del arranque serían parecidos a los las cortezas: pluma de contaminación, pero de menor extensión y más rápida precipitación por la densidad de los materiales y bioturbación. La transformación de los sulfuros a sulfatos por su rápida dilución sería un problema mucho menor que en el caso de la minería de sulfuros en tierra. Por otra parte, el tamaño reducido de los objetivos favorables, respecto a otras tipologías de yacimientos, favorecería una explotación con efectos reducidos.
Dada la aparente facilidad de recolonización se deberían emprender investigaciones en ese sentido, pero una zona activa nunca debería ser explotada. Las zonas inactivas presentan unas “comunidades normales de zonas profundas”.
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INVESTIGACIÓN MINERA

La investigación minera se puede definir como el conjunto de actividades que tienden a crear o a aumentar un tonelaje de reservas de mineral (Chazan, 1981). Comporta tres tipos de riesgos económicos (Azcárate, 1982): riesgo de inexistencia, riesgo de indetectabilidad y riesgo de inexplotabilidad.


Estos conceptos son válidos tanto en la investigación en tierra como marina y siguiendo el modelo de la investigación terrestre, se establecen cuatro etapas (Locutura Rupérez, J.F. 1986), que a su vez pueden agruparse en dos fases: prospección y exploración, de acuerdo con la terminología de la Convención.
Prospección:

  • Fase previa. Identificación de un proyecto.

  • Reconocimiento regional. Definición de objetivos para la exploración. Reducción de área. Etapa de riesgo alto.

Exploración:



  • Exploración de detalle. Localización de mineralizaciones. Estimación previa de su potencialidad económica. Reducción de objetivos a coste variable. Atracción de inversores. Etapa de riesgo.

  • Caracterización del yacimiento. Determinación de sus recursos económicos. Costes muy altos. Riesgo moderado.

Los métodos de la exploración minera en aguas oceánicas se amoldan, en general, a los de la investigación oceanográfica. Es decir, se emplean métodos geofísicos, geoquímicos, hidroquímicos y biológicos. En las etapas más avanzadas se utilizan métodos específicos, como pueden ser determinadas técnicas geofísicas, vehículos submarinos y los sondeos con gran lámina de agua.


La investigación minera marina se había especializado durante bastantes años en la tipología de los primeros yacimientos conocidos, los nódulos polimetálicos, y por otra parte para la exploración en los fondos internacionales sólo existe el reglamento para nódulos polimetálicos e igualmente los únicos bloques de exploración ofertados por la Autoridad se refieren a estos yacimientos.
Sin embargo, los avances en el conocimiento de los sulfuros masivos, los descubrimientos en las cuencas de arco-isla del Pacífico occidental de yacimientos con leyes elevadas en metales básicos y preciosos, han conducido a un avance considerable en las técnicas de exploración para este tipo de yacimientos, bien que, hasta la fecha, las exploraciones con objetivos económicos se están llevando a cabo en aguas de ZEE.
Como ejemplo, podemos ver (tabla nº 9) la secuencia de operaciones sobre una extensa zona, en el campo hidrotermal del Atlántico Central (Trans Atlantic Geotraverse), con probabilidades de contener depósitos de sulfuros masivos. Está tomado de P.A. Rona (en Rona, P. A. and Lenoble, J.P. 2004). Se obtuvieron resultados positivos.



DISTANCIA

OBJETIVO


PLATAFORMA

Y MÉTODOS



1.000km-10km

Buque. Análisis aguas. Gradientes

concentración Fe-Mn y gases. Análisis sedimentos. Gradientes concentración Fe-Mn



10km-1km

Buque. Batimetría, magnético, gravimétrico,

sónar lateral alto alcance.



1km-100m

Vehículos ROV o AUV.

Sónar lateral bajo alcance.



1km-10m

Vehículos ROV o AUV. Imágenes del fondo.

100m-10m

Buque. Dragado. Vehículos HOV, ROV o AUV.

Recogida muestras rocas y sedimentos. Imágenes.



10m-1m

Vehículos HOV o ROV. Muestras. Medidas in situ

Tabla nº 9. Estrategia de aproximación a un depósito de sulfuros masivos. ROV: Remotely Operated Vehicle. AUV: Autonomous Underwater Vehicle. HOV: Human Occupied Vehicle.


EXPLOTACIÓN MINERA

Las actividades básicas de una operación minera son: arranque, carga, transporte y beneficio. En el caso de los yacimientos que se han descrito, las tres primeras tienen que desarrollarse en el medio marino y por lo tanto en un entorno difícil, sometidas a condicionantes físicos y biológicos desconocidos para la minería en tierra firme. En cuanto al beneficio, o concentración de minerales, su ejecución sobre navíos o plataformas conllevaría unos riesgos elevados de afección al medio marino.


Hoy por hoy, no existen explotaciones en aguas profundas. A parte de sondeos petrolíferos con gran lámina de agua, las explotaciones activas están en la plataforma y en algunos casos, como ocurre con los diamantes, han desarrollado tecnologías avanzadas.
Los yacimientos de nódulos polimetálicos se consideran bidimensionales y su arranque se reduciría a una “cosecha” o dragado del material, su trituración en caso necesario, y su transporte a la plataforma de servicio. En cierto modo su explotación participaría de las técnicas de la minería en aguas superficiales.
Al tratarse de yacimientos sobre los que se ha investigado durante más tiempo, existen numerosas patentes sobre mecanismos de recogida y transporte (Schwarz, W.1999). Pero la evolución ha sido muy lenta, tanto por los altos costes del desarrollo de las tecnologías, como por el escaso interés que despertaban los yacimientos en los sectores minero y metalúrgico.
Las nuevas tipologías de yacimientos, nódulos y cortezas, han supuesto un nuevo reto a la adaptación de las tecnologías al medio marino. En estos yacimientos sí existe la actividad de arranque, salvo en los sulfuros no consolidados, y a tal fin se han diseñado adaptaciones de los recolectores de nódulos. El arranque, sobre rocas rozables o friables, debería producir materiales de granulometría adaptable al bombeo hacia la superficie, aunque también se podría prever una etapa intermedia de trituración.
Paralelamente al desarrollo de vehículos autónomos ROV para la exploración se ha proyectado su adaptación a las tareas de laboreo (Schwarz, W.1999), bien con los mecanismos de arranque incorporados (minadores autopropulsados) o como plataforma de manipulación automática del correspondiente mecanismo.
Probablemente el primer proyecto que se ponga en marcha será el de la fosa Atlantis II, en el Mar Rojo. Al tratarse de sedimentos no consolidados el bombeo se llevará a cabo directamente sobre los lodos cargados de salmueras metalíferas (Nawab, Z. 1999).

CONSIDERACIONES FINALES

El conocimiento del que se dispone hoy día sobre los recursos geológicos de los fondos oceánicos ha experimentado un progreso considerable en los últimos 20 años.


Los avances de la investigación oceanográfica en sus aspectos metalogenéticos, y por encadenamiento en los biológicos, han sido motivados por el interés económico que han despertado determinados recursos en los sectores mineros y metalúrgicos. Se puede hacer una observación parecida con respecto a los recursos energéticos submarinos.
La investigación de los fondos oceánicos constituye un reto de futuro para la comunidad científica, pero la exploración tiene un factor de variabilidad según las oportunidades de los mercados. Debería evitarse el arrastre de la investigación por ese factor.
Los proyectos con más posibilidades de llegar a su puesta en actividad, son los de la fosa Atlantis II, en el Mar Rojo, y alguno de los que se están definiendo en las cuencas tras-arco del Pacífico Centro-Occidental. Todos ellos en fondos de aguas nacionales. En un plazo más lejano pueden ver la luz alguno de los de la zona Clarion-Clipperton. La demanda de metales y las innovaciones tecnológicas tendrán la última palabra.
La Autoridad Internacional de los Fondos Marinos continuará elaborando los reglamentos para la exploración de los recursos minerales de la Zona, y más tarde los de explotación. Todas las normas que establezca en sus reglamentos para la protección del medio marino se fundamentarán en la Convención de las Naciones Unidas sobre el Derecho del Mar, así como en cualquier otro convenio que sobre este asunto aprobara la Organización, tal es el caso del Convenio sobre la Biodiversidad.
Nuestro país participa activamente en las actividades de la AIFM, sin embargo realiza muy poca investigación en los fondos de la Zona. Tampoco los sectores de la minería, la energía o la construcción naval han mostrado, hasta la fecha, interés en desarrollar actividades relacionadas con los recursos minerales de los fondos marinos.
BIBLIOGRAFÍA

Azcárate Martín, J. E. 1982. Introducción a la metodología de la investigación minera. Ed. Instituto Geológico y Minero de España.


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Smith, C.R. 1998. The biological environment in nodule provinces of the deep sea. Chapter 2, 29 pp. Deep-Seabed Polymetallic Nodules Exploration: Development of Environmental Guidelines. Proceedings of the International Seabed Authority’s Workshop in Sanya, Hainan Island, China.


* Investigador. Dirección de Recursos Minerales y Geoambiente. Instituto Geológico y Minero de España. Madrid





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