Cuencas sedimentarias: Las reservas de uranio más grandes del mundo

Las cuencas sedimentarias acogen la mayoría de los recursos de uranio conocidos del mundo. Estas depresiones geológicas recogen sedimentos de decenas a cientos de millones de años, creando secuencias gruesas de arenisca, conglomerado y piedra de barro. La mineralización de uranio dentro de estas cuencas suele ocurrir cuando las aguas subterráneas oxidadas y portadoras de uranio se encuentran reduciendo las condiciones, causando que el uranio se precipita fuera de la solución. Los depósitos resultantes son a menudo extensos, continuos laterales y económicamente viables para las minas utilizando técnicas de recuperación in situ (ISR).

Depósitos de uranio con piedras preciosas

El tipo de depósito de uranio más importante económicamente dentro de las cuencas sedimentarias es la variedad anfitriona de arenisca. Estos depósitos forman capas de arenisca permeable que actúan como acuíferos naturales. El agua subterránea que transporta uranio disuelto pasa por la arenisca hasta alcanzar una barrera geoquímica, como material orgánico, pirita o acumulaciones de hidrocarburos, que reducen el uranio y lo hacen precipitar como uraninita o ataúd. Los cuerpos de mineral suelen ocurrir en tres geometrías distintas:

  • Depósitos frontales – Zonas de mineral en forma de Crescent que se forman en el límite entre las condiciones de agua subterránea oxidada y reducida. Estos depósitos son comunes en las cuencas de Wyoming de los Estados Unidos y en Kazajstán.
  • Depósitos tabulares – Cuerpos horizontales en forma de lente que forman dentro de zonas reducidas de la arenisca. La región de Colorado Plateau del suroeste de Estados Unidos contiene numerosos depósitos de uranio tabular, incluidos los de la Formación Morrison.
  • Depósitos de canal basal – Concentraciones de uranio dentro de canales antiguos del río que están llenos de arena permeable y grava. Estos depósitos se encuentran en la cuenca del río Powder de Wyoming y partes del Níger.

Sólo Kazajstán posee vastos recursos de uranio anfitriones de arenisca, principalmente en las cuencas de Chu-Sarysu y Syrdarya. Estos depósitos se explotan utilizando ISR, donde se inyecta una solución de lixiviación en el acuífero para disolver el uranio, que luego se bombea a la superficie para su procesamiento. Este método representa más del 40% de la producción mundial de uranio y tiene una huella ambiental más baja que la minería convencional.

Depósitos no relacionados con la conformidad

Entre los depósitos de uranio de más alto grado en la Tierra están los asociados con las inconformidades—superficies de erosión científica que separan las rocas basales más antiguas y metamorfos de las secuencias sedimentarias sobrecargadas. Los ejemplos más famosos se presentan en la Cuenca de Athabasca de Saskatchewan, Canadá, donde los grados de mineral pueden superar el 20% de óxido de uranio, aproximadamente 100 veces el grado de depósitos típicos de arenisca. Los cuerpos de mineral se forman a lo largo de las zonas de fractura y reactivaciones de fallas cerca de la superficie de inconformidad, donde fluidos ricos en uranio de la cuenca mezclados con la reducción de agentes de las rocas del sótano. Estos depósitos se miden utilizando métodos subterráneos en sitios como el río McArthur y el lago Cigar, que tienen algunas de las mayores tasas anuales de producción de uranio del mundo. Existen depósitos similares relacionados con la inconformidad en la Cuenca de Thelon de los Territorios del Noroeste de Canadá y en la zona de Kommildie de Australia.

Intrusiones granitas e igneas

Las rocas granito se enriquecen naturalmente en uranio en comparación con la corteza continental media. El granito típico contiene entre 4 y 6 partes por millón de uranio, pero algunos cuerpos de granito especializados, conocidos como granitos de alta producción de trigo, pueden superar 20 partes por millón. El uranio en estas rocas es hospedado principalmente en minerales accesorios como uraninita, zircon, monazite y alanita. Cuando tales granitos están expuestos a la meteorización o a fluidos hidrotermales circulantes, el uranio puede ser lixiviado y concentrado en depósitos económicos.

Depósitos de uranio no relacionados con el uranio

El depósito de Rossing en Namibia es la mina de uranio abierto más grande del mundo y ejemplifica la mineralización de uranio asociada a la intrusión de granito. Aquí, el uranio se produce dentro de un cuerpo leucogranito que introdujeron rocas metamorfóricas antiguas. Las concentraciones de uranio son relativamente bajas, alrededor del 0,03% al 0,05% de óxido de uranio, pero el depósito es extremadamente grande, lo que lo hace económicamente viable. El uranio es acogido por uraninita y betafito, que se difunden a lo largo del granito.

Otros depósitos notables relacionados con la intrusión incluyen el complejo Ilimaussaq en Groenlandia, donde el uranio se asocia con granito peralkaino y sienita, y la zona de Bancroft en Ontario, Canadá, donde se miman los pegmatitos ricos en uranio. En los Estados Unidos, el depósito de Coles Hill en Virginia es acogido por una roca sótano de granito-gneiss y representa un recurso no desarrollado significativo.

Depósitos de uranio empobrecido de Pegmatite

Los pegmatitas son rocas ígneas de grano extremadamente grueso que se forman durante las etapas finales de la cristalización magma. A menudo se enriquecen en elementos incompatibles, incluido el uranio y el torio. Los depósitos de uranio anfitriones de pegmatita son típicamente pequeños pero pueden contener mineralización de muy alto grado. La mina Moss en Noruega, el depósito de White Nancy en Bikita en Zimbabwe, y varios campos de pegmatita en el escudo canadiense han producido uranio en el pasado. Si bien los pegmatites no son la principal fuente de producción mundial de uranio, siguen siendo objetivos de exploración, especialmente en las regiones donde no se han identificado otros tipos de depósito.

Sistemas volcánicos e hidrotermales

Las rocas volcánicas y los sistemas hidrotermales asociados crean algunos de los depósitos de uranio más concentrados conocidos. El calor de la actividad volcánica impulsa la circulación de las aguas subterráneas y los líquidos magmáticos, que pueden disolver uranio de vidrio volcánico, feldespares y otros minerales. A medida que estos fluidos calientes se mueven a través de fracturas y horizontes porosos, depositan uranio cuando las condiciones físicas o químicas cambian, como por ejemplo enfriando o encontrando agentes de reducción.

Depósitos de uranio Relacionados con Caldera

Los complejos de caldera volcánica son especialmente favorables para la mineralización de uranio. El McDermitt Caldera en Nevada y Oregon alberga el depósito de uranio Aurora, donde el uranio se produce en rocas volcánicas y sedimentos en la fosa de la caldera. El uranio fue movilizado por fluidos hidrotermales asociados al sistema geotérmico post-collapso de la caldera y depositado en sedimentos y tuffs de lago ricos en orgánico. Se producen depósitos similares en la Caldera de Streltsovka en Rusia, que contiene una de las acumulaciones de uranio más grandes del mundo, con recursos que se aproximan a 150.000 toneladas de óxido de uranio.

Depósitos hidrotérmicos de Veinte

Las venas hidrotermales que transportan minerales de uranio se encuentran en muchas partes del mundo. Estos depósitos se forman cuando los fluidos ricos en uranio viajan a través de fracturas y fallas en la corteza terrestre, depositando uraninita, pitchblende y otros minerales de uranio mientras los fluidos se enfrían o reaccionan con las rocas de la pared. La región de Erzgebirge de Alemania y la República Checa tiene una larga historia de minería de uranio de vena hidrotermal, siendo el yacimiento de Jachymov el lugar donde Marie Curie obtuvo la caseta utilizada en su descubrimiento de radio. Otros depósitos de venas importantes incluyen la mina Shinkolobwe en la República Democrática del Congo, que produjo mineral de calidad excepcional durante los años 40 y 1950, y la mina Eldorado en el Gran Lago de Osos en los Territorios del Noroeste de Canadá.

En los Estados Unidos, la mina de Midnite en Washington State y el depósito de Sherwood en Washington e Idaho son ejemplos de venas de uranio hidrotermal asociadas con fallas en rocas metamorfóricas y ínicas. Estos depósitos suelen tener niveles altos pero limitados, lo que los hace más adecuados para las operaciones mineras subterráneas.

Quartz-Pebble Conglomerates: Antiguo Placer Depósitos

Algunos de los depósitos de uranio más antiguos de la Tierra se producen en conglomerados de cuarzo-pebble que fueron depositados antes del evento de gran oxidación, hace aproximadamente 2.4 billones de años. Antes de que el oxígeno atmosférico fuera abundante, los minerales de uranio como la uraninita y la pirita estaban estables en la superficie de la Tierra y podían ser transportados por ríos y arroyos como granos minerales pesados. Estos minerales se acumularon en los canales del río antiguo como depósitos de placer, similar a cómo el oro se concentra en las camas de corriente modernas.

El depósito de uranio conglomerado de cuarzo más famoso es la cuenca Witwatersrand en Sudáfrica, donde el uranio se recupera como subproducto de la minería de oro. El uranio se produce en rocallas redondeadas de uraninita dentro de capas de conglomerado que también albergan oro. La región de Elliot Lake de Ontario, Canadá, es otro ejemplo significativo, donde las minas Prisque, Nordic y Stanrock produjeron uranio de conglomerados del Supergrupo Huroniano. Aunque la producción de estos depósitos ha disminuido, representan una importante fuente histórica y contienen importantes recursos restantes.

Depósitos de tubería de Breccia

Las tuberías de Breccia son estructuras verticales, parecidas a las tuberías llenas de fragmentos de roca rotos que forman cuando los fluidos subterráneos disuelven las cavidades y provocan que la roca sobrecaliente colapse. En la región del Gran Cañón de Arizona, los depósitos de uranio se producen dentro de tubos de breccia que penetran la secuencia sedimentaria paleozoica. Estas tuberías son típicamente de 30 a 200 metros de diámetro y pueden extenderse por cientos de metros verticalmente.

Se cree que el uranio en estos depósitos ha sido movilizado por aguas subterráneas oxidadas que se mueven a través de la tubería, que luego encontró condiciones de reducción dentro de los fragmentos de breccia o materia orgánica, causando precipitación de uranio. Las minas Huérfanas, Hack Canyon y Pigeon son ejemplos de depósitos de uranio de tubo de breccia en la zona del Gran Cañón. Estos depósitos son relativamente pequeños pero pueden tener grados de 0,5% a 1,0% de óxido de uranio, haciéndolos económicamente atractivos para las operaciones mineras en pequeña escala.

Depósitos Calcretos y Surficiales

En regiones áridas y semiáridas, el uranio puede acumularse cerca de la superficie del calcreto, que es un horizonte rico en carbonato de calcio que se forma en suelos y sedimentos poco profundos. En Australia Occidental y Namibia se encuentran depósitos de uranio calcreto, también conocidos como depósitos de calcreto de relleno valle. El uranio suele ser hospedado por la carnotita, un mineral amarillo brillante de uranio-vanadio que precipita desde las aguas subterráneas en las capas de calcreto.

El depósito de Yeelirrie en Australia Occidental es uno de los mayores depósitos de uranio calcreto del mundo, con recursos superiores a 50.000 toneladas de óxido de uranio. El depósito se formó en un sistema de palaeodrainage donde las aguas subterráneas ricas en uranio de los campos de granito templado del Yilgarn Craton se movieron a través de los sedimentos ricos en calcreto, causando que la carnotita se precipitara. Se han identificado depósitos similares en el lago Maitland, Lake Way y Centipede Lake en Australia Occidental. En Namibia, la mina de uranio de Heinrich Langer explota un depósito de calcreto en el desierto de Namib, donde las aguas subterráneas de uranio de las tierras altas de granito circundantes han concentrado la carnotita en sedimentos de canales de río antiguos.

Depósitos de Shale Negro y Fisforita

El uranio también se encuentra en bajas concentraciones en afeitadas negras y depósitos de fosforita en todo el mundo. Las afeitadas negras son sedimentos marinos ricos en orgánico que pueden acumular uranio del agua marina, donde la concentración de uranio es de aproximadamente 3 partes por mil millones. Con el tiempo geológico, el uranio puede concentrarse en niveles de 20 a 200 partes por millón en estas capas.

El Chattanooga Shale en el este de Estados Unidos y el depósito de Ronneburg en Alemania son ejemplos de concentraciones de uranio en afeitadas negras. Mientras estos depósitos son muy bajos, el inmenso volumen de roca que los contiene significa que el recurso total de uranio es enorme. Se han llevado a cabo investigaciones sobre la extracción de uranio de afeitadas negras como posible recurso futuro, aunque hasta la fecha la producción se ha limitado por los bajos grados y altos costos de procesamiento.

Los depósitos de fosforita, que son rocas sedimentarias ricas en minerales fosfatos, también contienen cantidades significativas de uranio. Durante la formación de fosforitas, el uranio sustituye al calcio en la estructura mineral apatita. El contenido de uranio de fosforitas suele oscilar entre 50 y 200 partes por millón, y los depósitos en Florida, Marruecos y Oriente Medio contienen importantes recursos de uranio. Actualmente, el uranio se recupera como subproducto de la producción de ácido fósforo en algunas instalaciones de los Estados Unidos y Europa.

Depósitos de aluvión y placertero

Los depósitos aluviales, formados por el transporte y la deposición de sedimentos por ríos y arroyos, también pueden contener concentraciones de uranio. Estos depósitos son típicamente pequeños y localizados, pero pueden ser significativos en regiones donde las rocas ricas en uranio son templadas y erosionadas. Los depósitos de uranio aluvial se encuentran más comúnmente en gravillas y arenas derivadas de cuerpos cercanos de granito o pegmatita portadores de uranio.

La zona del Valle de Jimi en Japón y la región de Mayou en la República Centroafricana han producido uranio procedente de depósitos aluviales. En Sri Lanka, las arenas monazitas portadoras de uranio se producen a lo largo de las playas costeras y en los sedimentos fluviales. Estos depósitos se miden típicamente por su raro contenido de elementos de tierra, con uranio recuperado como subproducto. Los depósitos aluviales generalmente no son un objetivo primario para la exploración de uranio debido a su pequeño tamaño y bajos grados, pero pueden contribuir a la producción general en algunas regiones.

Distribución geográfica y consecuencias mundiales

La distribución de los depósitos de uranio no es uniforme en todo el mundo. Los recursos más importantes se concentran en determinadas provincias geológicas. Australia posee los mayores recursos de uranio conocidos, principalmente en el depósito de la presa olímpica (un complejo de breccia polimetállica), los depósitos Ranger en la Geosyncline Pine Creek y los depósitos de calcreto de Australia Occidental. Kazajstán tiene los recursos más grandes, dominados por depósitos de piedra arenisca en las cuencas Chu-Sarysu y Syrdarya. El Canadá sigue, con sus depósitos de inconformidad de alto grado en la cuenca de Athabasca.

Comprender las características geológicas que albergan depósitos de uranio es esencial no sólo para la exploración sino también para evaluar los impactos ambientales de la minería. Los diferentes tipos de depósito presentan diferentes retos para la extracción. Los depósitos anfitriones de arenisca son susceptibles a métodos de ISR de bajo impacto, mientras que los depósitos de inconformidad requieren minería subterránea profunda con cuidadosa gestión de gas de radón y aguas subterráneas. Los depósitos calcretos y superficiales son relativamente poco profundos y fáciles de extraer, pero pueden requerir recursos hídricos significativos en regiones áridas.

La demanda global de uranio es impulsada por la generación de energía nuclear, que actualmente proporciona alrededor del 10% de la electricidad mundial. A medida que los países persiguen objetivos de descarbonización, la energía nuclear recibe renovada atención, y aumenta la necesidad de suministros de uranio fiables. La exploración de nuevos depósitos continúa en terrenos geológicos prometedores, incluyendo la Cuenca de Athabasca, el cinturón de Damara Africano, la región de Erzgebirge Central y el escudo brasileño. Los avances en la encuesta geofísica, el análisis geoquímico y el modelado geológico están mejorando la eficiencia de la exploración de uranio y permitiendo el descubrimiento de depósitos a mayor profundidad y en entornos más difíciles.