José Ignacio Gil Ibarguchi, Dpto. de Geología y Servicio de Geocronología y Geoquímica Isotópica-SGIker, Facultad de Ciencia y Tecnología, Universidad del País Vasco UPV/EHU
Descubrimiento y primeros trabajos
El descubrimiento de la monacita gris en España podría considerarse un caso de serendipia. Fue el ingeniero de minas Carlos Vaquero Nazábal quien, realizando trabajos de muestreo mediante batea en el sector central del batolito de Los Pedroches para su tesis doctoral a principios de los años 70 del siglo pasado, halló unos minerales milimétricos de aspecto negruzco y formas redondeadas que no pudo identificar. El hallazgo, realizado en el marco de un proyecto de la Empresa Nacional Adaro de Investigaciones Mineras S.A. (ENADIMSA o ADARO), no le pasó desapercibido al doctorando, aunque no lo incluyó en la Tesis presentada en 1976 en la ETS de Ingenieros de Minas de Madrid y publicada al año siguiente por ENADIMSA (Vaquero Nazábal, 1977). Años después, el mismo autor descubrió minerales análogos tanto en concentrados de batea como en rocas del Ordovícico medio de la región de Los Ancares-Caurel (León-Lugo). En esta ocasión trabajaba en otro proyecto de la empresa ADARO para el Instituto Geológico y Minero de España (IGME) centrado en el estudio de diversos indicios metálicos (Au, Sn, W, …) incluyendo tierras raras. Sin embargo, esta vez Carlos Vaquero sí pudo identificar mediante difracción de rayos X (DRX) los cristales de aspecto elipsoidal y tonos grisáceos, amarillentos o rojizos: se trataba de monacitas de un tipo que denominó ‘facies aberrante’. También fue entonces cuando pudo confirmar mediante DRX que los minerales encontrados años atrás en el batolito de Los Pedroches correspondían al mismo tipo de monacita que el hallado en el norte de León: una variedad de monacita que en la literatura científica empezaba a denominarse monacita oscura o monacita nodular gris para diferenciarla de la monacita más común, a la que por su aspecto diferente se vino a denominar monacita amarilla (Fig. 1). El descubrimiento del Dr. Vaquero fue publicado en 1979 en el Boletín Geológico y Minero junto con algunos análisis químicos que ya revelaron una de las principales características de esta monacita nodular gris: el bajo contenido de torio en comparación con la monacita amarilla (Fig. 1). Estas diferencias composicionales fueron ampliamente documentads años despues en un trabajo de compilación publicado por el Servicio Geológico de Estados Unidos (Rosenblum y Mosier, 1983).
Fig. 1. Ejemplos de monacita gris y monacita amarilla con sus correspondientes contenidos de óxido de torio (ThO2). A. Ejemplares de monacita nodular gris de origen diagenético o de metamorfismo de grado muy bajo, procedente de los permisos conocidos como Matamulas (Ciudad Real). Nótese la forma elipsoidal o subesférica y el picoteado superficial debido al transporte de los nódulos. B. Ejemplos de monacitas amarillas de origen ígneo utilizadas como patrones en el Servicio de Geocronología y Geoquímica Isotópica-SGIker de la Universidad del País Vasco UPV/EHU para la datación U-Pb mediante ablación láser y espectrometría de masas. 1: monacita Amelia (Virginia, USA); 2: monacita IGME-6883 (Madagascar); 3: monacita Manangoutry (Madagascar); 4: monacita Petaca (Nuevo Mexico, USA). Divisiones de la cuadrícula en A y de las escalas en B: 1 mm.
Los estudios de ADARO revelaron la presencia de monacita gris en diversos lugares del área Ancares-Caurel, en ocasiones en concentraciones significativas elevando su interés económico. Cabe señalar que el interés por dichos yacimientos de monacita se debía principalmente al contenido de europio en este mineral (realmente bajo pero más alto que en la monacita amarilla), elemento imprescindible para la fabricación de monitores de televisión en color y algunas otras aplicaciones tecnológicas de la época. Faltaban años para que se diese el gran salto en la aplicación de las tierras raras de forma generalizada, algunas de ellas esenciales hoy día para los desarrollos tecnológicos más variados y previsiblemente aún más en un futuro próximo que se pretende menos dependiente de los combustibles fósiles. El neodimio por ejemplo es imprescindible para los imanes de las turbinas de generación de energía eólica y el funcionamiento de los coches eléctricos (imanes permanentes de neodimio-hierro-boro), teléfonos inteligentes, ordenadores, discos duros, altavoces, equipos de resonancia magnética, motores de avión, etc. Mientras que otras tierras raras lo son para la fabricación de células de combustible, superconductures de alta temperatura (HTS), tecnologías de fibra óptica, componentes electrónicos para telecomunicaciones, baterías, aditivos de combustible, conversores catalíticos, dopaje de láseres, pantallas de cristal líquido, fabricación de fertilizantes, tratamiento de aguas, aditivos para pigmentos, joyería y muchas otras aplicaciones. Véase por ejemplo el libro de Bustillo Revuelta y Ruiz Sánchez-Porro (2019) para más información sobre aplicaciones, así como el informe de la Comisión Europea de 2017 sobre la criticidad o riesgo de suministro de materias primas, donde el más alto de todos corresponde a las tierras raras.
Prospección de monacita por equipos internacionales
Siguiendo con la búsqueda de fuentes de europio para la industria, algunos años después, a finales de los años 80 y principios de los 90 se descubrieron otras dos áreas con importantes depósitos de monacita gris en territorio español. Por un lado, en el paleocauce de Cabeza de Buey de la región del Campo de Montiel (Ciudad Real) por parte de ADARO durante la ejecución de un proyecto para la Dirección General de Minas. Por otro lado, en el área de la cabecera del río Estena (cerca de Navas de Estena, Montes de Toledo) en el marco de un proyecto multinacional con financiación de la Comunidad Europea coordinado por Minas de Almadén y Arrayanes, S.A. (MAYASA). Los estudios, entre los que cabe destacar la realización de la tesis doctoral de S. J. Windle (1994) en la universidad de Southampton, mostraron que las monacitas grises acumuladas en sedimentos recientes (placeres) también en estos casos procedían esencialmente de la erosión de pizarras ordovícicas (Calymene, Del Río) ricas en materia orgánica. Estos estudios fueron realizados en parte en colaboración con especialistas del Instituto de Mineralogía, Geoquímica y Cristaloquímica de Elementos Raros de Moscú (IMGRE). El gran valor potencial de los yacimientos de monacita gris hallados en España puede inferirse de la siguiente frase de una comunicación presentada en 1993 en un congreso sobre tierras raras en Londres: “Spain is becoming the first country in the world where payable deposits of Eu-bearing monazite with estimated reserves of hundreds of thousands of tons have been found and studied in paleo-alluvial placers.” (Kremenetski et al., 1993). Aunque se trataba de un especialista de reconocido prestigio, probablemente se trataba de una afirmación un tanto optimista dado que aún harían falta más datos para precisar el volumen de las reservas de monacita. De hecho, en las conclusiones del estudio de ADARO se indica un potencial de 46.500 t de monacita gris. Como quiera que sea, y a pesar de las buenas perspectivas económicas de estos descubrimientos, las investigaciones debieron abandonarse por falta de recursos para su continuación. Dentro del proceso generalizado de abandono de las investigaciones mineras en España, la empresa ADARO desapareció en 1995, y aunque MAYASA le sobrevivió, lo hizo cada vez más alejada de la actividad que le había llevado a descubrir el importante recurso mencionado.
Las publicaciones sobre monacita gris se fueron sucediendo durante varias décadas. Se encontró por ejemplo en concentrados de batea en Gales, Bretaña y el Pirineo francés, en contextos geológicos similares a los del Macizo Ibérico, esto es, sedimentos recientes con área fuente en pizarras del Ordovícico medio. También en zonas más alejadas y de otras edades, en particular en Siberia donde la monacita gris se conoce como kularita en la literatura rusa. Sin embargo, ninguno de estos hallazgos de depósitos de monacita gris presentaba continuidad suficiente como para ser rentables desde un punto de vista económico, por lo que la explotación de esta materia prima ha sido prácticamente nula hasta la fecha (e.g., algunos trabajos durante breve tiempo en Bretaña según Tuduri et al., 2023).
Estudios posteriores más detallados
Bastante tiempo después fue una pequeña empresa, Economía Recursos Naturales, S.L. (ecoNatura), quien tomó el testigo de Adaro para investigar en el Campo de Montiel. Y posteriormente sería Quantum Minería S.L. quien, a partir de 2013 y a través de los permisos de investigación conocidos como Matamulas, se encargaría de realizar los trabajos de exploración más completos que se han realizado hasta la fecha y que han permitido cuantificar con mayor exactitud la importancia del yacimiento de monacita gris; si bien aún queda mucho terreno por explorar. Así, mediante el estudio de más de 1000 muestras de nuevos pocillos de sondeo y calicatas se caracterizó una zona rica en monacita gris que abarca unos 9 km de longitud con una anchura variable entre 500 m y 2 km, y una potencia media de 2,5 m de profundidad. Se trata de un depósito aluvial de época plio-cuaternaria, con una ley media de monacita de 2,25 kg/m3, situado sobre pizarras del Ordovícico, al norte y oeste de la Sierra Cabeza de Buey, que podría proporcionar unas 30.000 tonelada de óxidos de tierras raras (véase Vergara Espuelas, 2015, 2019 para más información). Por desgracia la exploración de monacita gris también ha tenido sus fracasos. Así, la Compañía Minera Río Tirón S.A., perteneciente al grupo industrial Crimidesa (Burgos), también se dedicó a la prospección de esta materia prima en Ciudad Real a partir de 2013 (al N y E de los permisos de Matamulas), pero a la vista de que los yacimientos encontrados no eran explotables industrialmente abandonó los trabajos en 2016.
Principales características de la monacita gris
Una descripción pormenorizada, con abundantes fotografías en luz transmitida y luz reflejada, de la monacita gris del yacimiento de Ciudad Real puede encontrarse en el libro de Ricardo Castroviejo (2023; pp. 505-515) sobre microscopía de menas. Aparte del hábito esferoidal o elipsoidal, en ocasiones con maclas incipientes en sector, se trata de un mineral petrográficamente muy diferente de la monacita amarilla debido a la presencia de abundantes inclusiones de otros minerales, en particular cuarzo, micas, clorita y opacos procedentes de la matriz pizarrosa en la que se formó, inclusiones que pueden llegar a constituir hasta más de un 50 % del volumen del mineral (cf. Figs. 1 y 2). Las dataciones realizadas tanto en monacita gris de España como de Bretaña indican que la formación del mineral se produjo durante un corto periodo de tiempo hace unos 400 millones de años (Beranoaguirre et al., 2023; Tuduri et al., 2023), esto es, durante un episodio de edad casi intermedia entre la del depósito de los sedimentos ordovícicos y la del desarrollo del metamorfismo regional varisco (Carbonífero). Por lo tanto, la monacitas se habrían formado durante la diagénesis y enterramiento de los materiales sedimentados en el Ordovícico.
Fig. 2. Zonación composicional en monacita gris del yacimiento de Matamulas. Se observa el enriquecimiento en neodimio en la parte central y en lantano hacia los bordes. Los espacios de color negro en las imágenes de monacita corresponden a inclusiones de silicatos y opacos. Imágenes de rayos-X mediante microsonda electrónica (Beranoaguirre et al., 2023).
Los minerales del grupo de la monacita son fosfatos de tierras raras con contenidos variables de Ce, Gd, La, Nd y Sm, lo que permite su clasificación dentro del grupo. Sin embargo, la monacita gris suele presentar una zonación composicional notable, con núcleos ricos en tierras raras medias y pesadas (Nd, Sm, Gd, …) y bordes ricos en tierras raras ligeras (La, Ce) (Fig. 2), por lo que la clasificación puede variar a escala de un solo mineral.
Los fosfatos del grupo de la monacita pueden formar soluciones sólidas con cheralita, un fosfato rico en Ca y Th o con huttonita, un silicato de torio. Por ello, el contenido de este elemento radioactivo en las monacitas puede ser muy elevado, hasta más del 20 % de ThO2 en las monacitas amarillas presentes en rocas ígneas y metamórficas (Förster, 2021; cf. Fig. 1B). Tanto es así que la información sobre las reservas y la exportación de monacita estuvo prohibida durante mucho tiempo en algunos países por su interés estratégico para la industria nuclear y de armamento. Aunque esta prohibición ya no está vigente, lo que sí es cierto es que la composición de la monacita amarilla tiene un impacto negativo en el medioambiente durante su uso industrial debido a la acumulación de residuos radioactivos en los lugares de procesado. Esto ha llevado a muchas administraciones a tomar medidas drásticas e incluso a prohibir la explotación de los yacimientos de monacita amarilla.
Afortunadamente para la población española, la monacita gris tiene contenidos mucho más bajos de Th y U que la monacita amarilla (Figs. 1A, 1B). El análisis de una población representativa de monacita gris de Matamulas mediante fusión y fluorescencia de Rayos X ha dado un contenido de 0,18 % de ThO2 y 0,02 % de UO2 (Vergara Espuelas, 2015). Este contenido no está repartido de modo uniforme en la monacita nodular pues los estudios microanalíticos de García Tenorio et al. (2016, 2018, mediante PIXE) o de Higueras et al. (2021, mediante microsonda electrónica) han demostrado que el contenido de torio no es uniforme a escala micrométrica. Dentro de un mismo nódulo se encuentran zonas con 0 % (en realidad por debajo del límite de detección del instrumental utilizado) y otras que pueden llegar hasta el 1 % de ThO2. En cualquier caso, siempre muy por debajo de los valores registrados en la monacita común o amarilla (Figs. 1A, 1B). García Tenorio et al. también efectuaron un análisis de la exposición a la radioactividad emitida por la monacita en comparación con la radioactividad de fondo en la región de Campo de Montiel. Los datos obtenidos mediante espectrometría gamma y alfa proporcionaron niveles de actividad de 232Th y 238U por debajo de 1 Bq/g, el umbral establecido por la directiva de la Unión Europea (2013) para la exención de riesgo radiológico. Teniendo en cuenta estos datos, el Consejo de Seguridad Nuclear (CSN) avaló en el 2017 la propuesta realizada para los trabajos de extracción y transporte de monacita gris en dicha región por la empresa concesionaria de los permisos de exploración (CSN, 2017). Dichas tareas se podrían realizar, según el CSN, sin requerir medidas especiales de protección pues no implicarían riesgos radiológicos de ningún tipo, ni para los trabajadores ni para la población del entorno.
De las monacitas a las tierras raras
La separación química de los elementos de las tierras raras implica el procesado de los minerales que las contienen (monacita, loparita, bastnaesita y arcillas iónicas, principalmente). Se trata de un proceso complejo que pocos países están en condiciones de realizar. De ahí, entre otras cosas, la dependencia generalizada en Europa del suministro de tierras raras desde terceros países, en particular de China. El reto es encontrar las formas de explotar los recursos de las tierras raras de una manera viable, económica y medioambientalmente. El desarrollo de la tecnología necesaria para tal explotación se está llevando a cabo con éxito dentro de proyectos estadounidenses de apertura de minas en su territorio, así como en Australia y la UE (Keith-Roach et al., 2016). Con respecto a la monacita nodular, para llevar a cabo esa parte del ciclo de explotación sería necesaria una infraestructura industrial adaptada específicamente al caso de la monacita gris, no de grandes dimensiones, pero sí extremadamente limpia y precisa debido al alto valor que tienen las tierras raras y a la complejidad de su tratamiento. Tal infraestructura está al alcance de las empresas españolas que trabajan en el sector de la minería por lo que su implementación técnica no debería ser un problema mayor. Por supuesto, una instalación de este tipo debería estar sometida a vigilancia y control por parte de las entidades responsables de la protección de los trabajadores, la población y el medioambiente local. La legislación vigente en España a tal fin es muy restrictiva, mucho más que la existente en algunos países donde se extraen minerales de las tierras raras como Rusia o China de los cuales depende el suministro europeo. Este estricto control sobre el proceso completo de extracción y beneficio permitiría acabar con la ironía apuntada por Pitron (2019) del desplazamiento de la contaminación en las aglomeraciones urbanas, gracias a los coches eléctricos, hacia zonas mineras fuera de la Unión Europea donde se extraen los recursos indispensables para la fabricación de dichos vehículos.
Bibliografía
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