Sabbie minerali pesanti depositi di minerali

Le sabbie minerali pesanti sono una classe di deposito di minerali che è un'importante fonte di zirconio, titanio, torio, tungsteno, elementi di terre rare, minerali industriali, diamanti, zaffiri, granati e occasionalmente metalli preziosi o pietre preziose.

Le sabbie minerali pesanti sono depositi di placer che si formano più spesso negli ambienti di spiaggia per concentrazione a causa del peso specifico dei grani minerali. È altrettanto probabile che alcune concentrazioni di minerali pesanti (a parte i soliti placer d'oro) esistano all'interno di streambeds, ma la maggior parte sono di basso grado e sono relativamente piccole.

Distribuzione del grado e del tonnellaggio

Produzione stimata di ilmenite
in migliaia di tonnellate per il 2006
secondo US Geological Survey Paese Produzione Australia 1.140 Sudafrica 952 Canada 809 Cina 400 Norvegia 380 Stati Uniti 300 Ucraina 220 India 200 Brasile 130 Vietnam 100 Mozambico (750) Madagascar (700) Senegal (150) Altri paesi 120 Totale mondo 4.800

Il grado di un tipico deposito di minerale di sabbia minerale pesante è generalmente basso. Nel 21 ° secolo, i gradi più bassi di minerali pesanti, in quanto concentrati di minerali pesanti (THM) totali dalla sabbia alla rinfusa, nella maggior parte dei depositi di minerali di questo tipo sono circa l'1% di minerali pesanti, sebbene molti siano di grado più elevato.

Di questo concentrato minerale pesante totale (THM), i componenti sono in genere

• Zircone, dall'1% di THM al 50% di THM,
• Ilmenite, generalmente dal 10% al 60% di THM
• Rutilo, dal 5% al ​​25% di THM
• Leucoxene, dall'1% al 10% di THM
• Minerali di rifiuti, tipicamente quarzo, magnetite, granato, cromite e cianite, che di solito rappresentano la maggior parte rimanente del contenuto di THM
• Melme, in genere minerali come sopra e minerali argillosi pesanti, troppo fini per essere estratti economicamente.

In generale, poiché lo zircone è il componente più prezioso e un componente minerale importante, le sabbie ad alto zircone sono il più prezioso. Successivamente, rutilo, leucoxene e quindi ilmenite in termini di valore dato al minerale. In generale, in genere i componenti preziosi del concentrato THM raramente superano il 30%.

Essendo antichi sistemi di dune incagliati, il tonnellaggio della maggior parte dei depositi è superiore a diverse decine di milioni di tonnellate a diverse centinaia di milioni di tonnellate. Per esempio; il deposito medio di sabbie minerali di Coburn, nell'Australia occidentale, è di 230 milioni di tonnellate all'1,1% di minerali pesanti ed è lungo 13 km.

La miniera di Tormin, sulla costa del Capo Occidentale del Sudafrica, offre una caratteristica unica della spiaggia dell'oceano, che espone la risorsa alle onde e alle condizioni di marea che si traducono in un naturale effetto jigging. Grandi proporzioni del materiale di scarto del quarzo e dei carichi leggeri vengono rimossi dall'azione delle maree oceaniche, con conseguenti gradi di mio (ROM) alti fino all'86% di concentrato di minerali pesanti (HMC).

fonti

La sorgente di sabbie minerali pesanti si trova in una sorgente di roccia dura all'interno delle aree erosive di un fiume che trasporta il suo carico di sedimenti nell'oceano, dove i sedimenti sono catturati dalla deriva del litorale o dalla deriva della costa. Le rocce vengono occasionalmente erose direttamente dai detriti dell'azione ondulata, che viene catturata dalla deriva a terra e lavata sulle spiagge dove i minerali più leggeri sono conosciuti.

Le rocce di origine che forniscono le sabbie minerali pesanti determinano la composizione dei minerali economici. La fonte di zirconio, monazite, rutilo, a volte tungsteno e un po 'di ilmenite è di solito granito. La fonte di ilmenite, granato, zaffiro e diamante sono rocce ultramafiche e mafiche, come la kimberlite o il basalto. Il granato proviene anche comunemente da rocce metamorfiche, come scisti di anfiboliti. I metalli preziosi provengono da giacimenti di minerali ospitati all'interno di rocce metamorfiche.

Trasporto

L'accumulo di un pesante deposito di minerali richiede una fonte di sedimenti contenente minerali pesanti su un sistema di spiaggia in un volume che supera la velocità di rimozione dal sito della trappola. Per questo motivo non tutte le spiagge che sono fornite da sabbie contenenti minerali pesanti formeranno concentrazioni economiche dei minerali. Questo fattore può essere misurato qualitativamente o quantitativamente tramite l'indice ZTR.

Trappola

I minerali pesanti all'interno dei sedimenti di origine raggiungono una concentrazione economica attraverso l'accumulo all'interno di ambienti a bassa energia nei torrenti e più spesso sulle spiagge. Nei depositi di placer da spiaggia la zona di energia più bassa sulla spiaggia è la zona di swash, dove il surf turbolento si lava sulla faccia della spiaggia e perde energia. In questa zona i grani più pesanti si accumulano e si incagliano perché sono più densi dei grani di quarzo che accompagnano. È per questo motivo che i depositi di placer da spiaggia sono spesso indicati come "depositi a filo".

Le dimensioni e la posizione di un pesante giacimento di minerali dipendono dall'energia delle onde che raggiungono la spiaggia, dalla media grana dei sedimenti della spiaggia e dall'altezza attuale dell'oceano.

Rapporti aneddotici di alcuni placer di spiaggia che si formano nei tempi moderni suggeriscono che il più grande arricchimento tendeva a verificarsi in eventi di tempesta abbastanza energici da rimuovere la maggior parte del carico di sedimenti della spiaggia, un processo che favorisce i minerali più leggeri. Le risultanti sabbie di "clinker" lasciate alle spalle sono state estratte durante la bassa marea in seguito a grandi eventi di tempesta, suggerendo che la maggior parte dei depositi di placer da spiaggia si formano durante tali cicli.

I sistemi di dune fossilizzate sono spesso sfruttati per le sabbie minerali pesanti perché provengono dall'oceano e perché sono spesso resti di precedenti altipiani intraglaciali.

L'attività tettonica, che provoca l'innalzamento delle coste dall'oceano, può anche far arenare un sistema di spiagge al di sopra del livello dell'acqua alta e bloccare le pesanti sabbie minerali. Allo stesso modo, un sistema di spiaggia che è annegato dalla subsidenza di una costa può essere preservato, spesso per milioni di anni, fino a quando non è coperto da sedimentazione o sorge dall'oceano.

Siti specifici di trappole per depositi di placer di sabbia minerale pesante si trovano nelle spiagge sul lato sottovento dei promontori, dove zone a bassa energia intrappolano i sedimenti trasportati dalla deriva lungo la costa. Inoltre, le barre di sabbia sviluppate alla foce dei fiumi che alimentano i depositi di placer sono ricchi siti di trappole in cui l'azione delle onde è più efficiente, perché i minerali pesanti troppo pesanti per essere spostati si depositeranno in un istmo preferibilmente alla deriva più in basso spiaggia.

Sabbie diamantate

La costa della Namibia ospita sabbie costiere economiche, che vengono sfruttate costruendo pareti marine e isolando tratti di costa. Le spiagge sono così isolate che a volte vengono elaborate nella loro interezza, fino alla roccia, alla ricerca di diamanti. Tali depositi sono stati cercati in tutto il mondo, con sporadiche segnalazioni di pietre di alto valore ma nessun caso di quantità economiche di sedimenti.

Preoccupazioni ambientali

L'estrazione di sabbie da spiaggia e di placer fossili di spiagge è spesso controversa perché l'operazione richiede l'estrazione di strisce di grandi aree. Spesso questa terra si trova in un ambiente ecologicamente sensibile e contiene fragili ecosistemi costruiti su terreni sabbiosi poveri.

Il processo di estrazione è idealmente modellato sulle operazioni di estrazione in corso in Australia, dove l'estrazione delle strisce è seguita dalla riabilitazione delle aree minate, tra cui una rigogliosa vegetazione intensiva con specie ecologicamente simili, il rimodellamento del terreno alla sua forma originale, tra cui le dune, e gestione delle risorse idriche sotterranee. Le moderne pratiche di estrazione tendono a favorire le attività di estrazione a secco piuttosto che le operazioni di dragaggio, a causa dell'avvento dei processi di separazione dei minerali elettrostatici.

In pratica, non tutte le attività di estrazione di depositi dell'Africa subsahariana vengono svolte in modo così ecologicamente responsabile, sebbene alcune miniere sudafricane pratichino la riabilitazione delle dune. L'estrazione della costa del Sud America, in particolare Cile ed Ecuador, viene effettuata in modo ecologicamente responsabile.

Esempi di operazioni di estrazione di sabbia minerale sensibili dal punto di vista ambientale e politicamente sensibili che hanno attirato l'attenzione del pubblico e hanno galvanizzato le risposte dell'attivismo ambientale alle proposte minerarie includono la miniera di sabbie minerali Tuart-Ludlow, Australia occidentale, e il culmine degli sforzi ambientalisti per preservare Rainbow Beach e Fraser Island, Queensland, Australia. Queste ultime campagne hanno esercitato pressioni sul governo e hanno visto Fraser Island e Rainbow Beach protette dall'Alta Corte d'Australia; tuttavia, la campagna Tuart-Ludlow non riuscì a prevenire i lavori di estrazione nelle foreste Tuart nell'Australia occidentale costiera.

Simili operazioni di estrazione di sabbia minerale sono state eseguite per 35 anni all'interno e adiacente ai Parchi Nazionali di Hawks Nest, nel Nuovo Galles del Sud, e continuano a Stradbroke Island, nel Queensland.