VIII. LOS MINERALES Y LOS ENERGÉTICOS EN EL OCÉANO

LA EXPLORACIÓN de las profundidades oceánicas no se ha limitado sólo al descubrimiento de extrañas y asombrosas criaturas, o aclarar el origen y evolución geológica de nuestro planeta, sino que también se han desarrollado ciencias aplicadas cuya finalidad es aprovechar los recursos que los mares le ofrecen a la humanidad.

La geología no es sólo una ciencia teórica y especulativa, ya que también maneja técnicas de gran utilidad para el hombre, como la localización y explotación de los minerales, rocas y aguas subterráneas; el aprovechamiento de fuentes naturales de energía —carbón, petróleo, gas natural, minerales radiactivos, etcétera— el estudio de los terrenos para construir tanto en continentes como en costas, así como las investigaciones que permiten prevenir catástrofes naturales producidas por inundaciones, erupciones volcánicas y terremotos.

Un nuevo campo de la geología aplicada es el estudio de la geología del espacio; por ejemplo, el análisis de las muestras de las rocas lunares traídas por los astronautas del programa Apolo.

La geología ha servido al hombre para que aproveche los minerales, que en la tierra son cada vez más difíciles de encontrar. A medida que se agotan los yacimientos continentales, el porvenir de la minería se desplaza hacia la exploración y explotación submarinas, ya que el océano contiene casi todos los minerales conocidos.

El mar oculta, diseminados en el seno de sus aguas, miles de millones de toneladas de aproximadamente 77 elementos químicos, como el cloro, sodio, magnesio, azufre, aluminio, yodo, cobre, zinc, plomo, mercurio, oro, estaño, fosfatos y otros muchos. En la actualidad, los tres principales minerales que se extraen de manera rentable del mar son la sal, único producto que el hombre obtiene en grandes cantidades; el magnesio, junto con sus compuestos, y el bromo, pero aun falta explotar otra gran riqueza mineral del océano.

Cantidades estimadas de sustancias en el agua del mar (Según V. Romanosky)

Sustancia	Cantidad (miles de millones de toneladas)
Cloruro sódico	38 000 000
Sulfatos	3 300 000
Magnesio	1 600 000
Potasa	480 000
Bromo	83 000
Oro	10 000

Los océanos contienen 1 350 millones de kilómetros cúbicos de agua. Los técnicos calculan que en cada cuatro kilómetros cúbicos de agua del mar existen 165 millones de toneladas de minerales; sin embargo, los problemas que se presentan para aprovecharlos son innumerables, ya que estos minerales se encuentran esparcidos en concentraciones tan pequeñas que su extracción es, por el momento, impracticable.

Una de las incógnitas que más ha inquietado a los químicos es cómo extraer de las aguas oceánicas los 10 millones de toneladas de oro que, según los cálculos, están disueltos en su seno. El químico alemán Ernst Bayer, de la Universidad de Tubinga, fue el primero que extrajo oro del agua del mar. Pero su método no fue costeable. De un total de 100 litros de agua, sólo pudo extraer, después de un largo y costoso proceso, 1.4 millonésimas de gramo de ese metal, por lo que se necesitarían 97 millones de litros de agua para obtener sólo un poco más de un gramo y medio de oro.

Obtener minerales del océano no es un hecho nuevo. Se sabe que hace 4 000 años el hombre aprendió a conseguir sal común mediante la evaporación solar del agua del mar. Hace 2 000 años los polinesios arrancaban pedazos de coral de los arrecifes, y producían con ellos bloques para sus construcciones. De las conchas de los caracoles Murex los fenicios obtenían sustancias que utilizaban como colorantes.

Durante muchos años el hombre no prestó atención a la minería marina, pero conforme se incrementaron los conocimientos sobre los océanos se fueron abriendo las posibilidades de aprovechar esos recursos. Los minerales del mar se pueden dividir en: sustancias disueltas; compuestos depositados en playas; depósitos minerales de las plataformas, taludes continentales y zonas profundas del océano, y filones o masas metalíferas diseminadas.

Entre las sustancias disueltas se encuentra azufre, bromo, litio, magnesio, fosfatos, potasio y sodio. Actualmente se han empezado a diseñar técnicas de explotación rentable, por lo que ya es posible extraer azufre, bromo, magnesio, potasio y sodio de las aguas oceánicas. Por ejemplo, una fábrica de Texas extrae el magnesio, valioso y liviano metal. Se ha calculado que en cada cuatro metros cúbicos de mar hay 5.75 millones de toneladas de este mineral, que se utiliza en la construcción de aviones y en vehículos espaciales, ya que es 35 por ciento más ligero que el aluminio y alcanza una solidez mayor en aleaciones. También se emplea para producir medicinas, dentífricos y tintas de imprenta. La misma fabrica obtiene del agua del mar el 80 por ciento del suministro nacional de bromo, contenido en gasolina refinada y en medicinas.

El cloro y el sodio, que forman la sal común, han sido aprovechados desde tiempo inmemorial. Actualmente se producen y se consumen 130 millones de toneladas anuales de sal en el mundo. Una de las salinas más grandes es la de Guerrero Negro, en Baja California Sur, que tiene una extensión de 22 mil hectáreas de concentración y 3 000 de cristalización de sal. Esta salina produce cinco millones de toneladas anuales, y le sigue en tamaño y producción la de Japón, que elabora tres millones de toneladas. En Australia hay cuatro salinas, de donde se sacan cinco millones de toneladas. Estos tres países producen al año 13 millones de toneladas de sal de exportación, así como 117 millones que sirven para consumo local.

Las salinas se sitúan en zonas cálidas y secas. El agua del mar se conduce por canales a los estanques de concentración, en donde se ve aclarada como consecuencia de la sedimentación de las partículas que contiene. Después se lleva a estanques más pequeños y poco profundos, llamados de cristalización. Aquí el agua se evapora y da lugar a unos cristales de sal que forman una costra en el fondo, la cual se recoge, se lava, se seca y se almacena. El resto del agua se regresa al mar, sin separar otros minerales como el bromo y el potasio, que podrían ser utilizados.

El rendimiento general de las salinas es de 1.3 toneladas de sal por cada 1 000 metros cúbicos de agua procesada. La sal, según la cantidad de cloruro de sodio que contiene, se clasifica en: de primera calidad, que tiene 96 por ciento de sal y se usa para la alimentación; de segunda, que contiene de 94 a 95 por ciento, y se emplea en la industria química, y de tercera, con 90 a 91 por ciento, que se utiliza en la refrigeración y en otras áreas industriales.

El bromo es un metal que abunda en el mar, donde por cada metro cúbico de agua se encuentran 65 gramos. Cuando empezaron a emplearse los combustibles líquidos en los motores surgió la necesidad de usar el bromo como antidetonante. Por esta razón se incrementó su consumo de tal manera que se construyeron fábricas de extracción en Europa, África y América. Entre las principales destacan las rusas, situadas en el Mar Negro, y las inglesas, en el Mar Muerto.

La obtención de las sustancias minerales disueltas en el agua del mar requiere de métodos complicados, pero ya existen técnicas de extracción. Se ha observado que los organismos marinos aprovechan para su uso algunas sustancias. Los caracoles, las ostras y los corales emplean el calcio para formar su vivienda; ciertas algas fijan el yodo, y el fitoplancton absorbe fosfatos y nitratos.

El hombre ha podido obtener minerales con la ayuda de los seres vivos del océano. Por ejemplo, casi todo el suministro mundial de yodo se ha podido obtener mediante el procesamiento de algas marinas, sobre todo de los depósitos antiguos de las que están en tierra.

Los compuestos depositados en las playas, llamados placeres, son como tesoros ocultos del fondo marino. Dichas sustancias proceden de los continentes. Por ejemplo, las aguas de los ríos erosionan las rocas y arrastran los minerales que éstas contienen hasta la playa, donde se empiezan a formar nuevos yacimientos. Posteriormente, las mareas y el oleaje separan los diferentes componentes. Los más pesados quedan entonces en las capas inferiores, formándose así los yacimientos definitivos.

Algunos de los placeres de oro más importantes se encuentran en Nome, al oeste de Alaska, los cuales son considerados como de los más grandes, comparables con los que se explotaron hace un siglo en Canadá, Australia y California.

Los yacimientos costeros que además de ser extensos suelen ser muy ricos, se hallan repartidos a lo largo y a lo ancho de las costas, debido a que el nivel del agua ha cambiado en el transcurso de los años. Así, debido a que los minerales en la playa no se encuentran a grandes profundidades, su explotación resulta relativamente fácil. Ello ha permitido el descubrimiento de gran cantidad de yacimientos, lo que ha estimulado el desarrollo de la minería marina.

En muchos países, la explotación de los minerales de las playas está proporcionando grandes ingresos anuales. Por ejemplo, Australia obtiene alrededor de 50 millones de dólares por la explotación de los minerales que se extraen de sus costas. El 93 por ciento de la producción del mineral de rutilo que obtiene ese país, mineral que contiene altas cantidades de titanio, proviene de los yacimientos australianos. De estos mismos lugares se extrae zircón en abundancia, que se utiliza para producir el zirconio, indispensable en la construcción de turbinas, reactores nucleares y en la industria eléctrica.

En las costas africanas se descubrieron grandes yacimientos de diamantes. Estas piedras preciosas son comparables en calidad a las que se extraen de la tierra. Las actividades de esta clase de extracción fueron iniciadas por el barco-fábrica Diamantkus que filtra 300 toneladas de barro cada hora para obtener alrededor de 700 kilates de diamantes en un día. En la actualidad funciona en África una flota de barcos extractores de diamantes.

En las costas de México se han encontrado placeres, como los de ilmenita, magnetita, rutilo y zircón, situados en las playas de Colima; de cobre y cinc, localizados en Guaymas y Santa Rosalía, Baja California Sur; de oro, ubicados en la desembocadura de los ríos de Sinaloa; y de fosforita, que están en las costas de la península de Baja California. Algunos de éstos como la fosforita, ya se encuentran en producción.

Recientemente se han descubierto muchas riquezas minerales en el Antártico. En Tierra Victoria, cerca del glacial de Rennick, han encontrado molibdeno, torio, uranio, cobalto y platino. En el glacial de Lille se localizó molibdeno, y en el glacial de Scott, en los montes Transantárticos centrales se localizó un depósito de uranio.

El hallazgo más importante de esa región corrió a cargo del geólogo Edward J. Zeller —de la Universidad de Kansas, Estados Unidos—, quien encontró un gran depósito de torio en el glacial de Darwin, en la sierra Transantártica. El torio es un elemento radiactivo capaz de sustituir al uranio en la producción de energía nuclear.

Se han descubierto asimismo otros minerales más escasos llamados tierras raras, como el cerio, el itrio, el lantano, el estaño, el niobio y el zirconio, elementos que tienen múltiples usos en la industria farmacéutica y en la petrolera, entre otras.

Los yacimientos de las plataformas continentales se formaron durante las glaciaciones ocurridas en el Pleistoceno, cuando el nivel del mar era de 90 a 150 metros más bajo que el actual. Por lo tanto, las playas de aquel entonces, en donde se depositaron los minerales, actualmente forman parte de la plataforma continental cubierta por agua. Los principales minerales que se encuentran en las plataformas continentales son la fosforita, la glauconita, el carbón y el petróleo y sus derivados.

La fosforita fue localizada en yacimientos formados por nódulos hasta de 60 centímetros de diámetro situados en los bordes de las plataformas y en bancos submarinos.

La glauconita es común en las plataformas, donde se encuentra en capas de arena de color verdoso. Estos dos minerales sirven para preparar abonos.

Los yacimientos de carbón que existen en la plataforma continental son semejantes a los que se encuentran en el continente, y muchos de ellos son continuación de éstos. La explotación de los mismos se efectúa ya en plataformas de poca profundidad, como sucede en las costas de Japón, Taiwán, Turquía, Reino Unido, Canadá y Chile, en donde se extrae carbón con un valor anual de 350 millones de dólares.

Figura 17. Distribución de minerales en las costas.

Los yacimientos de petróleo que se encuentran exclusivamente debajo de los sedimentos del fondo oceánico, se localizan a profundidades que varían de cientos a miles de metros. Sin embargo, en la actualidad sólo se explotan los de la plataforma continental.

El petróleo, a diferencia de los otros minerales, es de origen orgánico. Los restos de vegetales y animales de los periodos Cretásico y Terciario se mezclaron con otros sedimentos, como arena, limo y arcilla, y se transformaron conforme se fueron enterrando a raíz de la erosión continental; debido a esta descomposición la materia orgánica alcanzó un estado en que el carbono y el hidrógeno se combinaron, en ausencia total de oxígeno, formando los hidrocarburos.

El número de átomos de carbono que integran las moléculas de los hidrocarburos son variables constituyendo compuestos que reciben el nombre común de productos del petróleo. Tal es el caso del petróleo crudo y el gas.

Productos del petróleo*

Producto	No. de átomos de carbono	usos
Gas	1 - 4	Gas combustible
Gasolina	4 - 12	Combustible para motores
Nafta	7 - 12	Solvente
Kerosina	12 - 15	Combustible para motores diesel, calefacciones, tinta para imprenta
Combustóleo	15 - 18	Combustible para motores diesel
Aceite lubricante	16 - 20	Lubricación
Parafina asfalto	20 - 34	Impermeabilizantes, revestimiento de caminos

*Tomado del American Society Testing Materials.

Para que estos productos del petróleo se acumulen en cantidades explotables, es necesario que se depositen en secciones espesas de estratos sedimentarios, los cuales están formados por rocas de estructura laminar orgánica que constituyen las principales fuentes de hidrocarburos; en capas permeables de reservorio, como la piedra arenisca; y en capas impermeables consistentes en láminas compactas; estructuras abovedadas, de estratos permeables, que dan cabida al petróleo crudo. Así, el petróleo y sus derivados quedan depositados dentro de estas capas de reservorio o rocas-almacenes, de naturaleza porosa.

En las plataformas continentales hay un sinnúmero de yacimientos de petróleo, cuyas características son semejantes a las de la zona continental. Estos depósitos son explotados en países como Estados Unidos, Gran Bretaña, Unión Soviética, los países árabes, México y Venezuela, donde se perforan pozos a una distancia hasta de 100 kilómetros de la costa.

Todos los recursos minerales hallados en playas, plataformas y taludes continentales quedan superados en cantidad por los gigantescos campos de nódulos metalíferos, que cubren amplias zonas del fondo marino profundo.

A partir de 1870 el buque Challenger comenzó a descubrir nódulos o acumulaciones de minerales en el fondo del Océano Atlántico. Los estudios oceanográficos posteriores han demostrado que aproximadamente 40 millones de kilómetros cuadrados del fondo del océano están cubiertos por esos nódulos, lo que representa el 10 por ciento del área total del fondo de los mares, calculada en 360 millones de kilómetros cuadrados.

Estos nódulos miden desde unos cuantos milímetros hasta 30 centímetros de diámetro, con un tamaño promedio de tres centímetros. Sin embargo, existen algunos nódulos de mayor tamaño, como el que se obtuvo al este de Filipinas en 1958 y el cual pesó 850 kilogramos. Según otros autores, llegó a encontrarse un nódulo de cuatro toneladas.

Los nódulos se componen principalmente de manganeso así como de hierro, níquel, cobre y cobalto dispuestos en capas concéntricas. Se estima que los depósitos más ricos pueden producir hasta 45 por ciento de manganeso, metal indispensable en la producción de acero. En el centro llevan algún objeto duro, como pequeñas piedras de lapilli o pómez volcánica, dientes antiguos de tiburones, pedazos de hueso de ballena, trozos de corales y de esponjas calcáreas. Sus capas se distribuyen de tal modo que les dan una consistencia porosa y ligera.

Sobre el origen de los nódulos se ha discutido mucho, y todavía se sigue investigando al respecto. Algunos piensan que la formación de los mismos se inicia cuando los objetos duros, que generalmente se encuentran en el fondo, comienzan a recubrirse de los minerales debido a la atracción eléctrica, de manera semejante a como las otras producen sus perlas. Como se han encontrado algunos sin centro duro, se ha pensado que los nódulos se formaron a partir de un pequeño nódulo más antiguo. Se cree también que en su formación intervienen ciertas bacterias que transforman los elementos metálicos del agua del mar.

Estas acumulaciones, que tardan miles de años en formarse, provienen de materias suspendidas en las aguas oceánicas. Se calcula que 10 millones de toneladas de estos compuestos son transformados cada año en nódulos de manganeso.

Existen depósitos muy ricos de manganeso, como la llamada "provincia de mineral", situada en el Pacífico norte, desde el Ecuador hasta las islas Hawai. Con cerca de 6 millones de kilómetros cuadrados, este depósito contiene cuando menos 26 mil millones de toneladas de mineral.

La principal dificultad para su aprovechamiento es que los valiosos nódulos se encuentran a una profundidad de 4 300 metros, lo que representa numerosos problemas para su explotación. Su extracción costeable depende de que se diseñen técnicas eficaces de recuperación para llevarlos a la superficie y transportarlos a tierra para su posterior elaboración.

En México, se han localizado depósitos de nódulos en el Océano Pacífico con mayor volumen y concentración en el área de las fallas Clarion y Clipperton dentro de su zona económica submarina.

Otro tipo de nódulos encontrados en el fondo del mar, generalmente en las cercanías de los taludes continentales son los formados por altas concentraciones de fosfato, hasta un 30 por ciento, y pequeñas cantidades de compuestos metálicos, originados por la descomposición de restos de seres vivos.

Frente a las costas de California, se localizó una zona de 15 000 kilómetros cuadrados que contiene 1 000 millones de toneladas de nódulos de fosfatos; éstos llegan a pesar hasta 100 kilogramos, sin embargo, su diámetro promedio es de 5 centímetros.

La antigua esperanza de la humanidad de extraer tesoros del mar se ha empezado a convertir en realidad al aprovechar los minerales de los océanos. La máxima importancia la tienen los depósitos submarinos de petróleo y gas natural, descubiertos hasta la fecha, que son y seguirán siendo la fuente principal de energía de que dispone el hombre.

También se están obteniendo, a partir de los sedimentos marinos, diferentes materias primas: mineral de hierro frente a las costas japonesas; zinc en las aguas del archipiélago malayo; diamantes en las aguas de África del Sudoeste y existen ya, instalaciones costeras dedicadas a la extracción de sodio, magnesio, níquel, cobalto y cobre.

Sin embargo, falta que la ciencia y la industria elaboren tecnologías costeables para la explotación de los 15 000 millones de toneladas de cobre; igual cantidad de toneladas de manganeso; 20 000 millones de toneladas de uranio; 10 000 millones de toneladas de oro; o 500 millones de toneladas de plata, además de otras valiosísimas sustancias que se hallan en las aguas marinas.