Según la teoría de la tectónica de placas , la capa exterior de la Tierra está formada por una serie de placas. Estas placas se mueven e interactúan entre sí para producir terremotos , volcanes , cadenas montañosas, fosas oceánicas y otros procesos y características geológicas.
Principales placas tectónicas de la Tierra
La parte más externa de la estructura de la Tierra se conoce como litosfera. La litosfera está formada por la corteza y una pequeña porción del manto superior. La litosfera se divide en varias placas tectónicas. Estas placas se mueven e interactúan entre sí, impulsadas por fuerzas conveccionales dentro de la Tierra. El mapa en la parte superior de esta página muestra la ubicación geográfica y la extensión de 15 placas litosféricas principales.
Lista de las principales placas litosféricas
Esta es una lista de las 15 placas tectónicas principales que se muestran en el mapa en la parte superior de esta página:
Placa africana Placa
antártica Placa
árabe Placa
australiana Placa
caribeña Placa
Cocos Placa
euroasiática Placa
india Placa de
Juan de Fuca Placa de
Nazca Placa de
América del Norte Placa del
Pacífico Placa de
Filipinas Placa de
Scotia Placa
de América del Sur
Un mapa de las placas tectónicas de la tierra que muestra los diferentes tipos de límites en diferentes colores. Las ubicaciones donde las placas chocan (límites convergentes) se muestran en rojo. Las ubicaciones donde las placas se están extendiendo (límites divergentes) se muestran en amarillo. Y las ubicaciones donde las placas se deslizan unas sobre otras se muestran en naranja. Este mapa fue preparado por el Servicio de Parques Nacionales.
Límites de las placas
Los bordes de las placas litosféricas de la Tierra tienen límites bien definidos y mal definidos. Los límites bien definidos incluyen dorsales oceánicas y fosas oceánicas. Estos límites suelen estar lo suficientemente bien definidos como para poder trazarlos en un mapa en una ubicación razonablemente precisa.
Dorsales Oceánicas
Las dorsales oceánicas son límites divergentes donde las corrientes de convección en el manto elevan el fondo del océano y producen una grieta en la litosfera que sigue la cresta de la cresta. La nueva litosfera es creada por la actividad volcánica a lo largo de la cresta de la cresta, y las placas a ambos lados de la cresta se alejan unas de otras.
El límite entre la placa de América del Norte y la placa euroasiática es un ejemplo de un límite divergente en una dorsal oceánica. Todos los límites de placas que se encuentran en el centro del Océano Atlántico son límites divergentes que siguen la cresta de la Cordillera del Atlántico Medio.
Mapa que muestra la ubicación geográfica de las principales dorsales oceánicas.
Trincheras oceánicas
Las trincheras oceánicas se forman donde una placa con un borde de ataque de litosfera oceánica choca con otra placa. En estas situaciones, una placa oceánica normalmente se subduce en el manto, formando un bajo topográfico en el fondo del océano. El punto del fondo marino donde las placas en colisión están en contacto normalmente se considera la ubicación geográfica del límite de las placas
Mapa que muestra la ubicación geográfica de las principales fosas oceánicas del Océano Pacífico. Mapa del Servicio Geológico de Estados Unidos
Se han encontrado pepitas de oro en todo el mundo, pero eran particularmente abundantes en Victoria Australia, la fuente de la pepita más grande del mundo, el extraño bienvenido.
Desde la primera fiebre del oro en la década de 1850, las pepitas importantes siempre han sido una gran noticia, y provocaron una fiebre victoriana que, en 1910, resultó en el descubrimiento de unas 1200 pepitas, cada una de las cuales pesaba más de 620 g.
Todavía se encuentran grandes ejemplares en la actualidad, como el Normandy Nugget, descubierto en 1995 y conservado en The Perth Mint. Es la segunda pepita más grande que todavía existe (Crédito de la imagen: Ilustración de Anthony Calvert.)
Welcome Stranger
The Welcome Stranger es la pepita de oro aluvial más grande jamás encontrada, descubierta por los buscadores John Deason y Richard Oates, a quienes el London Chartered Bank of Australia les pagó £ 9381 por su pepita en ese momento. Una réplica de Welcome Stranger se encuentra en el Museo de la Ciudad de Melbourne y otra está en manos de los descendientes de John Deason.
Fecha: 5 de febrero de 1869
Lugar: Moliagul, VIC
Peso: 72kg
Largo: 60cm
Mineros y sus esposas posando con los buscadores de la pepita, Richard Oates, John Deason y su esposa. (Imagen: William Parker / Biblioteca Estatal de Victoria)
The Welcome
La pepita de bienvenida fue descubierta por un grupo de 22 mineros de Cornualles recién llegados en el sitio de Red Hill Mining Company en Bakery Hill en Ballarat. La pepita con forma de cabeza de caballo se vendió originalmente en Melbourne por £ 10,500 y finalmente terminó en el Crystal Palace de Londres antes de ser comprada por la Royal Mint en 1859, donde se acuñaron soberanos de oro.
Fecha: 9 de junio de 1858
Lugar: Ballarat, VIC
Peso: 68,2kg
Largo: 53cm
Una réplica del Welcome Nugget en exhibición en el Mineral Hall del Museo de Historia Natural de Harvard en Cambridge, Massachusetts, Estados Unidos. (Imagen: Anatoli Lvov / Wikimedia)
The Hand of Faith
La Mano de la Fe es la pepita de oro más grande del mundo encontrada con un detector de metales. Kevin Hillier lo descubrió descansando en posición vertical a solo 30 cm por debajo de la superficie y lo vendió a un casino en Las Vegas, Nevada, donde actualmente se exhibe al público.
Fecha: 26 de septiembre de 1980
Lugar: Kingower, VIC
Peso: 27,2kg
Largo: 45cm
La mano de la fe se exhibe actualmente en un casino en Las Vegas, EE. UU. (Imagen: FF23-fr / Wikimedia)
The Poseidon
La pepita de oro de Poseidón lleva el nombre del caballo de carreras ganador de la Copa Melbourne de ese año. El área en la que se descubrió, llamada Poseidon Lead, pasó a producir una concentración significativa de pepitas de oro.
Fecha: 18 de diciembre de 1906
Lugar: Tarnagulla, VIC
Peso: 29,6kg
Largo: 39cm
Normandy Nugget
Normandy Nugget, la segunda pepita de oro más grande del mundo que aún existe, fue descubierta en el lecho de un arroyo seco cerca de Kalgoorlie, WA, en 1995. La pepita es propiedad de Newmont Mining Corporation y actualmente se exhibe en Perth Mint.
Fecha: 1995 (mes desconocido)
Lugar: Kalgoorlie, WA
Peso: 25,5kg.
Largo: 27cm
Normandy Nugget es la segunda pepita de oro más grande que existe. Se han encontrado muchas pepitas más grandes, especialmente durante la era de la fiebre del oro, sin embargo, la mayoría se han fundido o procesado. (Imagen: James St. John / Wikimedia)
The Kum Tow
A veces llamada Kum Fow y Rum Ton, esta pepita de oro fue descubierta por el buscador Loo Ching y un grupo a una profundidad de 3,81 m en Catto’s Paddock, Berlin Flat.
Fecha: 17 de abril de 1871
Lugar: Kangderaar, VIC
Peso: 22,5kg
Largo: 36.5cm
Réplica de la pepita de oro Kum Tow. (Imagen: Museo Victoria)
Latrobe Nugget
El Latrobe Nugget es más significativo por su estructura que por su tamaño: es uno de los grupos más grandes de grupos de oro cúbicos del mundo. Fue levantado en presencia de Charles La Trobe, gobernador de Victoria, y nombrado en su honor. La pepita ahora se conserva en el Museo de Historia Natural de Londres.
Fecha: 1 de mayo de 1853
Lugar: Monte McIvor, VIC
Peso: 717g
Largo: 11cm
La pepita de oro Latrobe en exhibición en la Bóveda, Museo de Historia Natural de Londres, Reino Unido. (Imagen: Gump Stump / Wikimedia)
Los depósitos de oro del tipo Placer es la fuente de oro más importante del mundo; sin embargo, con el precio del oro subiendo vertiginosamente, otros depósitos se han convertido en un objetivo de exploración atractivo. Según un informe publicado por el Servicio Geológico de Alaska en la década de 1990, la extracción de depósitos de oro aluvial se convirtió en un medio económicamente viable para extraer oro siempre que el precio del metal estuviera por encima de los 245 dólares la onza. Si bien la inflación y los costos de la minería han aumentado durante la última década, el valor del oro se ha elevado a un máximo histórico. La minería de oro de Placer, que alguna vez fue una empresa aficionada, puede ser un negocio rentable tanto para los buscadores individuales como para las empresas mineras.
Los depósitos de oro de Placer consisten en oro que ha sido erosionado, transportado y depositado a un lugar diferente de donde se encontró originalmente el metal. Los buscadores originales de la «Fiebre del oro» extraían oro de placer utilizando recipientes de oro y cajas de esclusas para buscar oro a lo largo de los lechos de los arroyos. La explotación de los depósitos de oro aluvial se ha convertido en un avance tecnológico a medida que las empresas han desarrollado técnicas más sofisticadas para explorar lechos de ríos y valles de drenaje. Desde grandes sistemas de dragado hasta vehículos submarinos no tripulados que pueden explorar el fondo del océano, los valiosos depósitos de placeres ahora son más fáciles de localizar y desenterrar.
Hoy en día, la probabilidad de encontrar una pepita enorme en un arroyo no es tan alta como antes; sin embargo, existen muchas oportunidades para encontrar oro en otros tipos más grandes de depósitos de placer.
El tipo más común de depósitos de oro aluvial son aluviales.. Los depósitos aluviales se refieren a cualquier tipo de depósito que haya sido formado por agua. Un subconjunto de depósitos aluviales son depósitos fluviales, que se refieren estrictamente a depósitos formados por un río. El oro de placer fluvial se encuentra a menudo en depósitos de bancos o terrazas. Este tipo de depósitos se forman a través de llanuras aluviales creadas con el tiempo debido al retroceso de los niveles de agua del río. Los ríos siempre «persiguen» el nivel del mar, y el nivel del mar es dinámico. Cuando el nivel del mar desciende, un río se erosiona hasta su lecho mientras «persigue» el nuevo nivel del mar. Si se erosiona lo suficiente y luego se estabiliza, dejará su antigua llanura aluvial en una elevación más alta y comenzará a formar una nueva llanura aluvial en su nuevo nivel. Este proceso puede suceder muchas veces, dejando atrás lo que parecen “bancos”. ”Estos bancos pueden contener depósitos de oro de oro erosionado en algún momento durante el recorrido del río y depositado en la antigua llanura aluvial. Más allá de las terrazas, los depósitos de oro aluvial de placer también se pueden encontrar en las llanuras aluviales actuales e incluso en los lechos de arroyos / ríos. Dependiendo de la antigüedad del depósito y de la geografía local, el oro aluvial se puede encontrar mezclado con sedimentos sueltos o cementado. Los depósitos de oro de sedimentos marinos podrían clasificarse en la categoría aluvial / fluvial; sin embargo, merecen una mención específica. El oro que es transportado por los ríos que no se deposita ni en la llanura de inundación ni en el lecho de un arroyo a menudo se deposita donde el río se encuentra con el océano. Cuando un río se encuentra con un océano, deposita todo el material recolectado y transportado a lo largo de su viaje a través del continente. Además, el oro y otros minerales que se encuentran en el océano podrían haber sido depositados en el pasado en un entorno terrestre. Si el nivel del mar sube, puede enterrar lo que alguna vez fue un área terrestre. Estas playas sumergidas pueden contener grandes cantidades de oro y otros minerales.
Los depósitos de oro residual son depósitos minerales poco profundos que se forman directamente por la intemperie y la desintegración química de una veta de calidad aurífera cerca de la superficie. Los depósitos residuales tienden a ser ricos, pero de ocurrencia localizada. Los depósitos de oro eluvial no se forman mediante procesos hidráulicos; en cambio, deben su origen a la gravedad y al viento. Los depósitos eluviales se encuentran comúnmente entre la erosión de la veta y el sistema de drenaje. El oro residual tiende a formar acumulaciones en el suelo o coluvión al «arrastrarse» junto con el material por la ladera de una colina. Como ejemplo de un depósito eluvial común, cuando ves una pendiente típica en forma de cono de sedimentos no consolidados al pie de una montaña, comúnmente estás mirando un «abanico eluvial «.
El macizo de Kondyor en la región de Khabarovsk tiene una forma de anillo casi perfecta. Es la única cadena montañosa circular del mundo, que no tiene origen a partir de un volcan ni de un cráter de meteorito.
Si bien es cierto que aquí es muy pintoresco, no se ha convertido en una atracción turística. El clima severo es probablemente un factor, pero también hay otra razón importante. Dentro del anillo de 8 km de rocas desnudas, desprovisto de vegetación, se encuentra el depósito más grande del mundo de uno de los metales preciosos más raros de la Tierra, el platino aluvial, así como varios otros metales y minerales preciosos.
Inicialmente, en la década de 1970, se extraía Oro pero los buscadores también encontraban platino en los depósitos del río Kondyor y resultó que la fuente del platino no estaba muy lejos.
La extracción de platino comenzó en 1984, y desde entonces, los trabajadores de Amur Artel, la asociación de buscadores locales y parte de la Federación de Platinum Holding Group, han encontrado pepitas que pesan entre 1,5 y 3,5 kg en el macizo de Kondyor. En total, aquí se han extraído 100 toneladas de este preciado metal desde que se inició el desarrollo del yacimiento.
Para la extracción de platino aluvial se utilizan maquinas de dragado y chutes. El material que contiene platino es alimentado por una excavadora a la bandeja de recepción de un «gran tamiz», donde se rompe y se lava con un chorro de agua. El material más ligero se desecha, mientras que las partículas finas y pesadas permanecen.
Además del platino, también se extraen aquí el granate negro, la calcita azul, la konderita metálica (una aleación única de cobre, plomo, rodio, platino e iridio).
Los elementos de tierras raras (elementos como el escandio, el neodimio y el disprosio) se han introducido en todos los aspectos de nuestra vida diaria, desde los más visibles, como los teléfonos inteligentes y las lámparas fluorescentes, hasta los aparentemente invisibles: automóviles híbridos, baterías recargables y turbinas eólicas. . Incluso existen tratamientos contra el cáncer que requieren elementos de tierras raras.
Sin embargo, contrariamente a su nombre, los metales de tierras raras no son realmente raros. O al menos, no exactamente. En promedio, son tan comunes como el cobre o el níquel en la corteza terrestre. Pero, a diferencia del cobre o el níquel, los elementos de tierras raras no se encuentran en las zonas minables, lo que significa que obtenerlos es mucho más costoso y requiere mucha mano de obra.
Además de eso, cuando los encuentras en minerales, están todos mezclados y separarlos puede ser un desafío: todos tienen aproximadamente el mismo tamaño, tienen puntos de fusión similares y tienden a formar cationes trivalentes (lo que significa que también parecen idénticos electroquímicamente). De hecho, tomó décadas identificar y separar correctamente los elementos de tierras raras entre sí. En la década de 1800, hubo docenas de descubrimientos falsos, quizás más de 100.
En la actualidad, estos elementos desempeñan un papel fundamental en una serie de industrias tecnológicas rentables y en auge. La Unión Europea y los Estados Unidos han etiquetado a los elementos de tierras raras como «materiales críticos», un título en la nariz, pero siniestro. Hasta la fecha, solo unos pocos países han podido extraerlos; China ha dominado el mercado desde la década de 1990 y hoy suministra alrededor del 85 por ciento de los materiales de tierras raras del mundo.
Esto ha empujado a los investigadores a buscar formas nuevas y creativas de obtener un suministro más estable de elementos de tierras raras, desde el reciclaje de productos electrónicos hasta los productos de desecho de otras industrias.
Un equipo de investigadores de Japón llevó recientemente su búsqueda al fondo del mar. Al perforar núcleos de sedimentos de 10 metros de profundidad en el fondo del mar y mapear esos datos en mapas GIS, el grupo identificó un área de aproximadamente 2500 kilómetros cuadrados (aproximadamente 960 millas cuadradas) ubicada directamente en la Zona Económica Exclusiva Japonesa que contiene más de 16 millones de toneladas de elementos de tierras raras. Esto es cinco veces la cantidad total de elementos de tierras raras que hemos producido a nivel mundial desde 1900, según los registros del USGS .
Miname Torishima
El sitio es bastante remoto, a más de 150 millas al sur de la isla de Minamitori, el cuerpo de tierra más cercano, lo que significa que extraer los elementos de tierras raras, enterrados de 6 a 12 pies de profundidad en sedimentos bajo cuatro millas de agua, no será fácil. Averiguar cómo hacerlo es lo próximo para los japoneses y, según un estudio de Nature’s Scientific Reports , se realizarán estudios de viabilidad durante los próximos cinco años.
Mientras tanto, los investigadores en los Estados Unidos han tomado un rumbo diferente: buscar elementos de tierras raras en las cenizas volantes de carbón, un subproducto de la quema de carbón para obtener energía.
Las cenizas volantes de carbón tienen la desagradable costumbre de filtrar toxinas como el plomo, el cadmio y el arsénico en las aguas subterráneas, lo que daña a las comunidades cercanas si no se almacenan adecuadamente. Parte de esto se debe a que estas toxinas se hiperconcentran en la ceniza. No los dejamos escapar a la atmósfera con los gases, y los sólidos tienen que terminar en alguna parte.
Sin embargo, lo que es más importante, al igual que las cosas malas se hiperconcentran, también lo hacen los elementos de tierras raras. Se ha descubierto que algunas cenizas están tan concentradas en elementos de tierras raras como los minerales que extraemos, lo que las convierte en una fuente potencialmente viable de estos elementos de tierras raras. Es decir, si podemos encontrar una buena manera de eliminar los elementos de tierras raras que sea económicamente factible. En el barro japonés, los elementos se han adsorbido (piense en Velcro-d) en granos minerales de las conchas de organismos marinos antiguos; en las cenizas volantes de carbón, sin embargo, los elementos de tierras raras están incrustados en las propias partículas de ceniza. Aquí no es fácil despegar con velcro.
Existen algunos métodos de extracción que funcionan, pero involucran componentes o condiciones duras como ácidos fuertes, calor y presión altos, factores que hacen que este proceso no sea factible a escala industrial (nadie quiere una cuba gigante de ácido alrededor). También utilizan una gran cantidad de productos químicos, lo que genera aún más desechos, ya que la mayoría de los agentes de extracción no se pueden reutilizar. Ha habido un gran impulso en los EE. UU. Para mejorar estos métodos, por una suma de más de $ 17 millones de dólares, e incluso hay cierto éxito inicial .
Sin encontrar nuevas fuentes de elementos de tierras raras, no son solo las tecnologías que nos facilitan la vida, como los teléfonos inteligentes y las pantallas elegantes, las que están en riesgo, sino nuestra transición a tecnologías de energía verde. Los elementos de tierras raras son fundamentales para obtener mejores baterías e imanes permanentes, ambos componentes importantes para innovaciones como los automóviles eléctricos (cada Prius contiene dos libras de neodimio y alrededor de 25 libras de lantano) y turbinas eólicas ( se necesitan más de 450 libras de neodimio por megavatio de capacidad). ).
Si nos tomamos en serio el cambio climático y la energía limpia, no podemos ignorar el problema de la escasez de elementos de tierras raras. Con suerte, buscaremos la respuesta en alguna parte, ya sea que esté enterrada en barro o ceniza.
Un cráter de impacto es una depresión aproximadamente circular en la superficie de un planeta , luna u otro cuerpo sólido en el Sistema Solar o en cualquier otro lugar, formada por el impacto a hipervelocidad de un cuerpo más pequeño. En contraste con los cráteres volcánicos , que resultan de una explosión o colapso interno, los cráteres de impacto típicamente tienen bordes elevados y pisos que son más bajos en elevación que el terreno circundante. Los cráteres de impacto varían desde pequeñas depresiones simples en forma de cuenco hasta cuencas de impacto grandes, complejas y de múltiples anillos . Cráter de meteorito es un ejemplo bien conocido de un pequeño cráter de impacto en la Tierra.
Los cráteres de impacto son las características geográficas dominantes en muchos objetos sólidos del Sistema Solar, como la Luna , Mercurio , Calisto , Ganímedes y la mayoría de las lunas pequeñas y asteroides . En otros planetas y lunas que experimentan procesos geológicos superficiales más activos, como la Tierra , Venus , Marte , Europa , Ío y Titán , los cráteres de impacto visibles son menos comunes porque se erosionan , entierran o transforman por la tectónica con el tiempo. Donde tales procesos han destruido la mayor parte de la topografía original del cráter,. La estructura de impacto o el astroblema se utilizan con mayor frecuencia. En la literatura temprana, antes de que la importancia de la formación de cráteres de impacto fue ampliamente reconocido, los términos cryptoexplosion o estructura cryptovolcanic menudo se utiliza para describir lo que ahora se reconoce como características relacionadas con el impacto en la Tierra.
Los registros de cráteres de superficies muy antiguas, como Mercurio, la Luna y las tierras altas del sur de Marte, registran un período de intenso bombardeo temprano en el Sistema Solar interior hace unos 3.900 millones de años. Desde entonces, la tasa de producción de cráteres en la Tierra ha sido considerablemente menor, pero de todos modos es apreciable; La Tierra experimenta de uno a tres impactos lo suficientemente grandes como para producir un cráter de 20 kilómetros de diámetro (12 millas) aproximadamente una vez cada millón de años en promedio. Esto indica que debería haber muchos más cráteres relativamente jóvenes en el planeta de los que se han descubierto hasta ahora. La tasa de cráteres en el sistema solar interior fluctúa como consecuencia de las colisiones en el cinturón de asteroides que crean una familia de fragmentos que a menudo se envían en cascada hacia el sistema solar interior. Formada en una colisión hace 80 millones de años, se cree que la familia de asteroides Baptistina causó un gran aumento en la tasa de impacto. Tenga en cuenta que la tasa de formación de cráteres de impacto en el Sistema Solar exterior podría ser diferente a la del Sistema Solar interior.
Aunque los procesos de superficie activa de la Tierra destruyen rápidamente el registro de impacto, se han identificado alrededor de 190 cráteres de impacto terrestre. Estos varían en diámetro desde unas pocas decenas de metros hasta aproximadamente 300 km (190 millas), y varían en edad desde tiempos recientes (por ejemplo, los cráteres Sikhote-Alin en Rusia, cuya creación fue presenciada en 1947) hasta más de dos mil millones de años, aunque la mayoría tienen menos de 500 millones de años porque los procesos geológicos tienden a borrar los cráteres más antiguos. También se encuentran selectivamente en las regiones interiores estables de los continentes. Se han descubierto pocos cráteres submarinos debido a la dificultad de examinar el fondo del mar, la rápida tasa de cambio del fondo del océano y lasubducción del suelo oceánico hacia el interior de la Tierra mediante procesos de tectónica de placas.
Arizona’s Meteor Crater
es un cráter de impacto de meteorito aproximadamente a 37 millas (60 km) al este de Flagstaff y 18 millas (29 km) al oeste de Winslow en el desierto del norte de Arizona de los Estados Unidos . El sitio tenía varios nombres anteriores, y los fragmentos del meteorito se denominan oficialmente Meteorito Canyon Diablo , en honor al Cañón Diablo adyacente. Debido a que la Junta de Nombres Geográficos de los Estados Unidos reconoce nombres de accidentes naturales derivados de la oficina de correos más cercana , la función adquirió el nombre de «Meteor Crater» de la oficina de correos cercana llamada Meteor.
El cráter Meteor se encuentra a una altura de 5,640 pies (1,719 m) sobre el nivel del mar. Tiene unos 1.200 m (3.900 pies) de diámetro, unos 170 m (560 pies) de profundidad y está rodeado por un borde que se eleva 45 m (148 pies) sobre las llanuras circundantes. El centro del cráter está lleno de 210 a 240 m (690 a 790 pies) de escombros que se encuentran sobre el lecho rocoso del cráter. Una de las características interesantes del cráter es su contorno cuadrado, que se cree que es causado por juntas regionales existentes (grietas) en los estratos en el sitio del impacto.
A pesar de los intentos históricos de convertir el cráter en un hito público, el cráter sigue siendo propiedad privada de la familia Barringer hasta el día de hoy. El cráter es propiedad privada de la familia Barringer a través de su Barringer Crater Company, que lo proclama como el «cráter de meteorito mejor conservado de la Tierra». Dado que el cráter es de propiedad privada, no está protegido como monumento nacional , un estado que requeriría propiedad federal. Fue designado Monumento Natural Nacional en noviembre de 1967.
Este documento describe la base técnica del módulo de Optimización Simultánea Avanzada (SIMO Avanzada) en GEOVIA Whittle ™. El módulo SIMO avanzado permite a los planificadores de minas crear programas óptimos a largo plazo para la operación de minas a cielo abierto. 1 SIMO avanzado utiliza el motor ProberB que se desarrolló por Whittle Development Pty Ltd. El método para encontrar el programa óptimo se descompone en tres pasos: 1) agregar bloques en retrocesos, paneles y contenedores de mezcla para reducir el tamaño del problema; 2) expresar el problema de programación en un sistema lineal que se puede resolver mediante programación lineal y utiliza un enfoque iterativo para encontrar un horario óptimo; y 3) iterar de forma semialeatoria a través del espacio de la solución para asegurar que el programa obtenido esté cerca de la solución óptima.
INTRODUCCIÓN
Los métodos tradicionales utilizados en la planificación estratégica de minas tienden a optimizar un parámetro a la vez, mientras que la Optimización Simultánea Avanzada (SIMO Avanzada) considera todos los parámetros y alternativas simultáneamente, por lo que proporciona una solución casi óptima. Soluciones anteriores que utilizaban Milawa para la optimización del cronograma, Stockpile & Cut-off Optimization (SPCO) para la optimización de cut-off, y múltiples escenarios de mezclas extractivas para optimizar la mezcla se reemplazan mediante el uso de Advanced SIMO, que optimiza todos estos parámetros para maximizar las ganancias.
La optimización tradicional de pit shell (Lerch-Grossman o Pseudoflow) todavía es necesaria para crear pit shell óptimo. Los pit shell son en su mayoría independientes del cronograma y el almacenamiento y, por lo tanto, se pueden realizar independientemente de una optimización SIMO avanzada. Si bien se podría argumentar esta afirmación, las restricciones de pendiente y la economía siguen siendo, con mucho, los principales impulsores de la forma del pit Shell en el cronograma.
Una ejecución de optimización simultánea (SIMO) optimizará uno y solo un escenario de la estrategia de retroceso. Si se desea optimizar la selección y la estrategia de retroceso, esa optimización podría realizarse por separado utilizando el selector de retroceso, o mejor, con suficientes recursos informáticos evaluando manualmente las diferentes estrategias, a través del análisis de la piel, por ejemplo.
A partir de un conjunto de parámetros de entrada (modelo de bloque, restricciones económicas y mineras, etc.), un usuario desea calcular un programa que maximice las ganancias a través del valor actual neto (VPN). El VPN se formula en función de esos parámetros de entrada, el programa y todas las demás variables. El cronograma es la variable que tiene más grados de libertad y tiene el mayor impacto en el VPN. El cronograma proporciona una descripción de qué bloque extraer y cuándo con el detalle de sus destinos (es decir, si se va a procesar, almacenar o descartar). Encontrar el plan de mina óptimo se puede reducir básicamente a encontrar el cronograma óptimo.
El programa óptimo para una mina se puede describir con un conjunto de ecuaciones lineales e inecuaciones con una función objetivo que representa el VPN después de la vida de la mina. El objetivo de la optimización es resolver todas las variables y parámetros de entrada que maximizan la función objetivo. Si dicho sistema es lineal y lo suficientemente pequeño, se puede resolver utilizando un solucionador de programación lineal (LP) tradicional y se garantiza una solución óptima. Desafortunadamente, en el caso de la mayoría de los programas de mina, el sistema no es ni lo suficientemente pequeño ni lineal.
¿POR QUÉ LA OPTIMIZACIÓN SIMULTÁNEA ES MEJOR QUE LOS MÉTODOS TRADICIONALES?
La suposición básica que se hace al optimizar un parámetro por separado de otros es que los parámetros son independientes entre sí. Por ejemplo, la optimización de corte supone que las leyes de corte se pueden optimizar independientemente del cronograma. Sin embargo, cambiar el límite a menudo significa que el programa que alguna vez fue óptimo puede no serlo para un límite diferente.
Cuando se optimiza en pasos separados, una decisión tomada en una etapa temprana (por ejemplo, Programa en la Figura 1) impacta las decisiones posteriores, por lo tanto, reduce o enmascara las posibilidades de una mejor solución por completo.
Las siguientes secciones, Pasos 1 al 3, describirán brevemente la lógica para derivar un cronograma de minería óptimo con SIMO.
PASO 1: AGREGACIÓN PARA “BLEND BINS”
La descripción de este problema de programación en un sistema de ecuaciones es demasiado grande para que la resuelva cualquier computadora. Para reducir el tamaño del sistema, GEOVIA Whittle utiliza «contenedores de mezcla» como metodología de agregación. Dado que los bloques que tienen grados de material similares tendrán un resultado similar, agregar esos bloques reducirá significativamente el tamaño del problema sin afectar los resultados (a expensas de la entrada adicional del usuario para especificar los contenedores de mezcla).
Los pits se subdividen en retrocesos (pushbacks) y en bancos (benches). Un panel designa un banco específico dentro de un retroceso (ver Figura 2), y los bloques de un retroceso y un banco específicos se asignan a un panel. La definición de contenedores de mezcla permitirá agrupar los bloques de un panel que tienen características de grado similares en un solo contenedor (Figura 3).
El usuario define los contenedores de mezcla especificando el rango de grado para cada contenedor. Tenga en cuenta que los rangos de grado del depósito, si se eligen incorrectamente, tendrán un impacto significativo en la optimización. Proporcionar suficientes contenedores de mezcla alrededor de los límites sensibles es fundamental para el proceso. Los usuarios generalmente comienzan con un mayor número de contenedores de mezcla para determinar dónde se encuentra el límite de mineral o desmonte, qué grupos de contenedores se procesan, almacenan o recuperan juntos, y luego los consolidan para que los contenedores se conviertan en clases de materiales para la programación.
Una vez que los bloques se han agregado a pushback, panel y contenedores, el tamaño del sistema ahora se reduce a un tamaño aceptable. El beneficio adicional de subdividir por retroceso (pushback) y panel es que la estructura ahora puede seguir implícitamente las restricciones mineras relacionadas con el perfil de la pendiente y la precedencia del bloque.
PASO 2: ENCONTRAR UNA SOLUCIÓN ÓPTIMA
Para describir el enfoque, echemos un vistazo primero al caso sin existencias.
Caso sin stockpile
Un cronograma puede expresarse mediante un vector Xi, j que especifica la profundidad total extraída para el retroceso iy el período j, de modo que, para cada período de un cronograma, se puede saber cuánto de cada retroceso se extrae. Por ejemplo, en un caso simple de un pozo con un retroceso, seis bancos y tres períodos, el vector X = (0.5, 3.2, 5.8) indica que al final del período 1, la mitad del primer banco (banco 0) es minado; al final del período 2, la minería alcanzó el 20% del cuarto banco (banco 3); y al final del período 3 sólo queda el 20% del último banco.
Si el problema del cronograma se expresa utilizando el principio anterior mientras se agregan restricciones de minería, mezcla y procesamiento, la resolución de Xi, j proporcionará la solución óptima para el problema.
Sin embargo, el sistema no se puede resolver como está. Debe ser lineal para que se pueda resolver con los solucionadores LP tradicionales. Si los bancos y los retrocesos que se extraerán dentro de cada período son fijos, se puede hacer que el sistema sea lineal y encontrar el programa óptimo para este caso específico utilizando un solucionador de LP.
El solucionador de LP podrá calcular cuál es la fracción óptima del banco para extraer.
En nuestro ejemplo anterior, si (0.5, 3.2, 5.8) fuera un cronograma óptimo, esa solución se habría encontrado cuando arreglaríamos el banco 0 para el período 1, el banco 3 para el período 2 y el banco 5 para el período 3. En otras palabras, al proporcionar el valor inicial X = (0, 3, 5), el solucionador podrá encontrar la solución óptima (0.5, 3.2, 5.8) para ese caso. Arreglar los bancos y los retrocesos a la mía en cada período es una limitación seria, y no es práctico ni útil solicitar que información del usuario. Dado que el usuario no sabe a priori qué bancos y retrocesos extraer dentro de cada período, uno tendría que iterar a través de todas las combinaciones de bancos y retrocesos que se pueden extraer en todos los períodos para encontrar la solución óptima. En el ejemplo anterior, con un retroceso, cinco bancos y tres períodos, el software necesitaría iterar a través de 56 combinaciones.2 Ese número crecerá exponencialmente a medida que se agreguen más retrocesos, bancos y períodos. Con solo 10 bancas, 10 períodos y 5 retrocesos, el número de combinaciones se acerca a 6,7 × 10 24, por lo que, para un problema de tamaño normal, esto produce demasiadas combinaciones para evaluar. Para resolver este problema, se utiliza un enfoque iterativo análogo al método de Newton (Recetas numéricas. El arte de la computación científica, 3ª edición, 2007) para encontrar un óptimo local (consulte la Figura 4 en la página siguiente).
Como se muestra en la Figura 4, a partir de cualquier solución factible inicial (el conjunto fijo de bancos y retrocesos para extraer para cada período), el solucionador de LP calcula el programa óptimo; si la solución está dentro de los límites del programa inicial (es decir, no ha alcanzado los límites de los bancos y los retrocesos que se arreglaron), entonces el programa ha encontrado un máximo local; de lo contrario, el programa reinicia el proceso utilizando esta última solución como una solución inicial factible para la siguiente iteración. Este proceso puede comenzar desde cualquier solución inicial factible, permitiendo encontrar un máximo local en el espacio de la solución.
Caso con Stockpile
El uso de existencias agrega un nivel de complejidad al algoritmo general. Es decir, el sistema de ecuaciones descrito anteriormente vuelve a ser no lineal. Las variables de entrada agregadas que se necesitan para las existencias requerirán cambiar las restricciones de ley y tonelaje, y deberán expresarse como un producto de dos variables (por ejemplo, ax1x2 +… = k, donde x1 y x2 representan la ley de la pila y la cantidad de material que sale de la reserva, respectivamente). El sistema ahora es cuadrático no convexo y no se puede resolver con un solucionador de LP. Entonces, el enfoque adoptado es resolver por separado las leyes de las pilas y los movimientos de las pilas. Primero, las leyes de la reserva (x1) se estiman iterativamente; luego, el grado de la pila se fija para permitir que el solucionador de LP resuelva el programa.
Tenga en cuenta que este enfoque no optimiza las leyes de la pila de existencias y el cronograma juntos, por lo que las leyes de la pila de existencias pueden no ser óptimas para el cronograma. Sin embargo, dado que muchos bloques contribuyen a las reservas, la calidad de la pila no tiende a cambiar significativamente con el cronograma.
Este enfoque es una mejora significativa en comparación con SPCO, que solo optimiza las leyes de corte. Aquí, el movimiento del material de la pila y las calidades de la pila se optimizan para ofrecer el mejor VAN posible.
PASO 3: ENCONTRAR LA SOLUCIÓN ÓPTIMA
El enfoque iterativo descrito anteriormente no garantiza que la solución encontrada sea la solución óptima. La Figura 5 ilustra el concepto en el que partir de diferentes programas iniciales factibles puede conducir a diferentes máximos locales, y ese enfoque podría devolver un máximo local en lugar de la solución óptima.
Utilizando un método análogo al método de Monte-Carlo, el procedimiento se repite un gran número de veces a partir de diferentes soluciones factibles iniciales. Como un alpinista que llega a la cima de un pico, solo para descubrir que estaban rodeados por otros puntos más altos de la montaña, este método coloca a muchos alpinistas al azar a través de la cordillera y la solución final se obtiene del escalador que llega a la cima en la cima más alta. cima.
Se ha tenido cuidado para asegurar que el espacio de solución completo se muestrea aleatoriamente para que se encuentren todos los máximos locales. Las iteraciones se pueden dejar durante mucho tiempo, sin embargo, la velocidad a la que se encuentra un mejor máximo disminuye rápidamente y el algoritmo se detiene cuando la posibilidad de encontrar una solución significativamente mejor se vuelve muy improbable. (Ver Figura 6.)
CONCLUSIÓN
El enfoque de optimización simultánea avanzada de GEOVIA Whittle puede encontrar mejores resultados en comparación con los métodos tradicionales. Hemos demostrado que el plan de mina óptimo para un problema a cielo abierto se puede reducir a encontrar el cronograma óptimo mediante la optimización de mezclas, acopios y estrategias de procesamiento dentro de un enfoque iterativo. El algoritmo consiste en iterar a través del espacio de posibles horarios para encontrar el casi óptimo horario que obedece a las limitaciones de minería y procesamiento.
*this is a traslation of original article «GEOVIA-Whittle-SIMO-WhitePaper»
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