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INFLUENCIA DE LOS FACTORES GENÉTICOS Y
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Montserrat Ríos Espejo
1 INFLUENCIA DE LOS FACTORES GENÉTICOS Y POSTGENÉTICOS EN LA CALIDAD DE LAS PIZARRAS Y EN LA DE SUS YACIMIENTOS Fernando García Bastante- Universidad de Vigo 1-I Introducción Cuando nos referimos a la calidad de una pizarra, estamos pensando en propiedades relacionadas con su uso, como por ejemplo su grado de fisibilidad, su color, su alterabilidad o estabilidad, la lisura o rugosidad de sus caras, o su tamaño de grano. En cambio, cuando hablamos de la calidad de un yacimiento de pizarras se hace referencia a la potencia de la capa, a su estado de fracturación, a la zona de alteración, y en general, a la presencia de discontinuidades sean de la naturaleza que sean; en definitiva, pensamos en lo que podemos recuperar del yacimiento, en el porcentaje útil susceptible de ser explotado, tratado y puesto en mercado. Queda entonces claro que hay una relación directa entre la calidad o ley de una pizarra y su valor de venta, y que existe una íntima relación entre la calidad de un yacimiento y las reservas contenidas en él. En el artículo anterior vimos los procesos concomitantes que intervienen en la formación de las pizarras. Cada uno de ellos va a influir en las características finales tanto del yacimiento como de la pizarra. Pero también hemos de tener en cuenta los procesos tectónicos posteriores que frecuentemente aparecen y afectan a la pizarra ya creada, menguando el valor económico del depósito mineral. En este artículo describiremos en primer lugar, las propiedades generales de las pizarras, y las especificaciones que debe cumplir según las normas UNE para ser considerada apta para su uso como elemento para cubiertas. Naturalmente, estas especificaciones técnicas están relacionadas con la finalidad funcional de su empleo como recubrimiento protector, haciendo hincapié en un aspecto tan esencial como es la durabilidad o inalterabilidad con el paso del tiempo, o más rigurosamente, la inalterabilidad frente a2 los agentes atmosféricos. También resaltaremos aquellos factores que influyen en su valor real en el mercado. En segundo lugar estudiaremos las diversas estructuras que suelen aparecer en los yacimientos de pizarra, y que rompen su continuidad. Estableceremos la importancia que tienen en la economía de la operación, al existir un tamaño mínimo del bloque de pizarra o rachón, que debe de entrar en la nave de elaboración. 2-I Propiedades de las pizarras de techar La pizarra es un material impermeable al agua, incluso con espesores de placa inferiores al milímetro (el espesor medio de las placas varía entre tres y ocho milímetros, según el modelo comercial), es incombustible, con una conductibilidad térmica y eléctrica muy baja y, además, las cubiertas de este material son ligeras; todas estas características hacen que a priori, la pizarra pueda resultar interesante como elemento para recubrimiento de tejados. La norma UNE EX (1998) enumera los requisitos exigibles a los elementos tabulares (placas y losas) de pizarras empleados en la construcción, y los ensayos a los que tienen que ser sometidos. La norma UNE EX (1998) especifica los métodos de ensayo. Veamos las propiedades y especificaciones de mayor enjundia, y el porqué de ello. Fisibilidad La fisibilidad de una pizarra es su aptitud a la exfoliación según los planos de pizarrosidad. La antigua norma UNE definía el grado de fisibilidad como: <<la mayor o menor predisposición a la exfoliación de los bloques de rocas extraídos de los niveles explotados de los yacimientos>>. Un grado de fisibilidad alto significa que se pueden obtener de forma regular placas con espesores inferiores a los cinco milímetros; medio si el espesor obtenido está entre cinco y diez milímetros; bajo si es mayor de diez milímetros. La normativa actual (año de redacción del artículo 2001) no hace mención directa a esta importante característica, sino que define un espesor individual mínimo exigido3 en función de: la resistencia a flexión, el contenido en carbonatos, los resultados del ensayo de exposición al SO 2 y las condiciones climáticas. Ya vimos en el capítulo anterior que la fisibilidad es una propiedad consecuencia de la alineación planar preferencial de los componentes mineralógicos de la pizarra (principalmente de los filosilicatos); y vimos también los diferentes mecanismos que explican dicha disposición. Ahora bien, existen otros dos factores que influyen de manera positiva en esta propiedad, a saber: la homogeneidad en el tamaño de grano de los minerales no planares (del cuarzo principalmente); y en menor grado, la finura de dichos granos (<50µm) (García-Guinea et alters, 1997). Porosidad La pizarra de techar debe de tener una porosidad pequeña, ya que ésta reduce su resistencia mecánica, y la hace más alterable frente a las heladas y frente a los ataques químicos. El grado de porosidad se mide de forma indirecta a través de la determinación del grado de absorción de agua. La especificación exige un valor de absorción inferior al 0.6%. En caso de superar este valor ha de comprobarse que no hay pérdida significativa de resistencia a flexión de la pizarra, después de someterla al ensayo de hielo-deshielo (se realizan 100 ciclos de enfriamiento a 20ºC y calentamiento en baño de agua a 23ºC). Resistencia a los cambios térmicos La pizarra no debe presentar alteraciones importantes (oxidación, hinchamiento, cambios de color, manchas, etc.) después de ser sometidas al ensayo de ciclo térmico (se realizan 20 ciclos de calentamiento a 110ºC y enfriamiento en baño de agua a 23ºC). Resistencia al dióxido de azufre Ha de ser resistente a los ambientes agresivos. Esta cualidad se estima mediante un ensayo de exposición al SO 2, anotándose las alteraciones que se producen.4 Contenido en carbonatos La presencia de minerales carbonatados en la pizarra favorece su alteración en ambientes ácidos. Dichos carbonatos reaccionan con el ácido sulfúrico de la atmósfera, formándose sulfato cálcico que posteriormente se hidratará aumentando de volumen, degradando la placa de pizarra. El ensayo utilizado es el de calcimetría, y supone que todos los carbonatos están en la forma CO 3 Ca. Tolerancias La curvatura de las placas, en general, debe ser inferior al 2%, y el espesor individual de las placas estará entre el ± 35% del espesor nominal. Aspecto exterior La antigua norma UNE decía lo siguiente: los nódulos (cuarzo, metálicos, etc.) no deben sobresalir más de la mitad del espesor de las placas; las huellas o estrías no presentarán una profundidad superior a la mitad del espesor de las placas; las inclusiones metálicas no atravesarán las placas y debe indicarse su composición mineralógica; las placas no deben presentar imperfecciones o roturas, que dañen su solidez. La norma actual establece de manera general que las pizarras deberán estar libres de aquellos defectos que puedan afectar a sus prestaciones. El hecho de que una placa de pizarra cumpla las especificaciones técnicas anteriores, no es un indicador directo de su valor. Simplemente establece que dicha placa es apta para su uso en cubiertas. Su valor en un mercado viene impuesto por las exigencias funcionales y ornamentales de éste, y éstas a su vez varían de un mercado a otro. Así, podemos llegar al caso extremo de que una pizarra homologada como especial (o de primera calidad) por un determinado país, no tenga ningún valor en otro, debido a que no sea lo suficientemente fisible como para obtener los grosores requeridos por éste último.5 Veamos aquellos condicionantes que en última instancia, son los que van a determinar el valor del producto: Grado de fisibilidad Un grado de fisibilidad medio o bajo implica un número menor de placas por tonelada, o lo que es lo mismo menos metros cuadrados cubiertos por tonelada de pizarra elaborada y mayor peso de la techumbre. Por otra parte los costes unitarios de transporte ( /m 2 colocado) en la comercialización, serán también mayores; de todo ello se deduce que el mercado exigirá mayoritariamente placas de espesores reducidos. El grueso del volumen de venta de placas en los principales mercados, corresponde a los modelos comerciales con espesores inferiores a los cinco milímetros (mercado francés), seguidos por modelos con espesores entre los cinco y los siete milímetros (mercados alemán y británico). Por lo tanto es necesario que la pizarra tenga un grado de fisibilidad alto o medio-alto para poder ser puesta en el mercado. Consecuentemente, la pizarra debe tener una resistencia a la flexión elevada que asegure su integridad en esos espesores tan reducidos, cuando sea sometida a tales solicitaciones. Un inconveniente añadido que tiene la disminución del grado de fisibilidad, es que se obtienen peores rendimientos en la operación de labrado de la pizarra. Presencia de minerales alterables Los efectos negativos que estos materiales producen en la placa de pizarra, van desde la aparición de manchas antiestéticas (v.g. oxidaciones), hasta la rotura de la misma cuando se producen hidrataciones con aumento de volumen (v.g. sulfato cálcico). Los minerales alterables con una presencia significativa en la pizarra como para restarle valor comercial son: los sulfuros con tendencia a oxidarse (la pirrotina, la marcasita y la pirita principalmente), y los carbonatos que, o bien se disuelven produciendo manchas blancas, o bien se transforman en sulfato cálcico hidratado produciendo escamaciones o roturas en la placa.6 Otros componentes alterables son las arcillas y la materia carbonosa, pero su participación en la composición de las pizarras de techar suele ser pequeña. La importancia sobre el valor de la pizarra que tiene el contenido de estos minerales, dependerá de las condiciones atmosféricas del lugar de destino de aquélla. Presencia de microestructuras Nos referimos aquí a pequeñas laminaciones arenosas, nódulos de naturaleza diversa, venillas de cuarzo, u otras estructuras de origen tensional tales como microfracturas, microcrenulaciones y microkind-bands (hablaremos de éstas en el apartado siguiente), que causan problemas funcionales y estéticos, al alterar la fisibilidad de la pizarra, su resistencia y la textura lisa y plana de la placa. Obviamente, un desarrollo importante de estas estructuras inutiliza a la pizarra para su uso como placa de techar. Color El color y sobre todo su homogeneidad, son también factores de peso. Los colores básicos son el negro, gris y verde, con multitud de tonalidades intermedias. Para terminar este apartado ofrecemos en la Tabla 1 un extracto simplificado de la normativa francesa. Clase Densidad (gr/cm 3 ) Absorción de agua (%) Resistencia a la flexión (MPa) Pizarras secas Espesor promedio mínimo (mm) Piritas oxidables % CaCO 3 No atraviesan la placa No colorean Colorean la placa Con pirita oxidable Sin pirita oxidable A Admitido Excluido <1.5 3 B Admitido Admitido <5 <10 C Admitido Admitido <5 <10 Tabla 1. Extracto de la norma francesa P (1989) Observamos que establece unas clases que definen la calidad de las pizarras, en función de algunos de los parámetros mencionados anteriormente. Ni la normativa española, ni la británica, ni la alemana han llegado todavía a esta definición.7 3-I Estructuras asociadas a los yacimientos de pizarra Como consecuencia de los esfuerzos tectónicos, tanto de aquellos generadores del metamorfismo de la pelita como de los surgidos posteriormente, surgen asociados a los yacimientos de pizarra un conjunto de estructuras de carácter no penetrativo (al menos a escala microscópica), que rompen la continuidad de la fábrica pizarrosa. Éstas son: fallas, diaclasas, kink-bands y crenulaciones. A estas estructuras hay que añadir también, la aparición de diques de cuarzo, de laminaciones arenosas y de intercalaciones de cuarcitas o areniscas como elementos habituales de destrucción de dicha continuidad. Desde el punto de vista minero, interesa observar cómo influyen dichas estructuras en la recuperación de la capa o capas de pizarra útiles. Las fallas, fracturas en las que ha habido un desplazamiento relativo entre los bloques rocosos que delimitan, presentan por lo general grandes continuidades, afectando a grandes volúmenes de roca. Como consecuencia de la fricción sufrida en los bordes de contacto, el material se tritura formándose una franja de material inservible de espesor variable. Por ejemplo, tomando una potencia de la capa útil de 10 m, y un espesor de la zona inutilizada entre 0.5 m y 2 m, obtenemos que entre un 5% y un 20% de la potencia de la capa no es aprovechable en la zona del yacimiento intersectada por una falla. Las diaclasas fragmentan al macizo en bloques irregulares de dimensiones variables. Podemos suponerlas como estructuras bidimensionales con continuidades en general reducidas, aunque con un amplio intervalo de variación (decímetros a decámetros). Si los bloques naturales que forman las diaclasas no son de unas dimensiones mínimas determinadas (del orden del medio metro cúbico), la baja recuperación obtenida en el proceso de aserrado en la nave y el elevado coste por unidad de tocho producido en el corte, hacen no rentable su explotación. El tamaño mínimo de bloque explotable depende de los parámetros técnicos y económicos de la explotación en cuestión y, por tanto, debería ser función de la calidad de la pizarra.8 Los kink-bands (fig. nº 1) son estructuras planas de continuidad variable que se forman como consecuencia de los esfuerzos cortantes que actúan sobre el macizo rocoso. Se suelen presentar en bandas subparalelas de espesor centimétrico. fig. nº 1. Kink-bands Su influencia en la recuperación del yacimiento es una combinación de las dos anteriores, aunque en el caso de presentarse a escala milimétrica (fig. nº 1- izquierda) la zona afectada puede ser explotable, pero con menor valor comercial. Puede ocurrir que las tensiones repliegen la pizarrosidad, originándose entonces un clivaje de crenulación (fig. nº 2). Los planos de anisotropía se forman en los puntos de inflexión de los flancos pronunciados de los pliegues (fig. nº 3), o en el caso de pliegues en acordeón en los planos axiales ( fig. nº 2- derecha). fig. nº 2. Crenulaciones Si la crenulación es débil la pizarrosidad se curva sigmoidalmente y consecuentemente las superficies de rotura aparecen onduladas en vez de planas. Otras veces ocurre que el ángulo formado entre la pizarrosidad y la crenulación es pequeño, y la pizarra se exfolia en forma de cuña en vez de dar caras paralelas (pizarras quemadas).9 fig. nº 3. Lámina delgada de una pizarra afectada por crenulación, x 50 La lineación producida por la intersección entre los planos de pizarrosidad y los de crenulación es llamada panilla por los canteros pizarreros. Si la crenulación es intensa la pizarra se parte por los planos de debilidad. En este caso la lineación se llama rayela. En cualquier caso la crenulación ha de ser de muy baja intensidad para que la banda de pizarra afectada sea explotable. La influencia que tienen en la recuperación final del yacimiento las laminaciones arenosas (rucio), las venas de cuarzo (xeixo) y las intercalaciones de cuarcitas y areniscas (ferreño), varía según el modo en que se presenten, de acuerdo con alguno de los modelos descritos anteriormente. Por ejemplo, si aparecen en bandas estrechas (centimétricas) aisladas o espaciadas su efecto se asemejará al de las diaclasas, o si se manifiestan como intercalaciones continuas en la pizarra, a las fallas, ya que hay que desechar toda la zona atravesada. Otros elementos puntuales que afectan en menor escala a la recuperación del yacimiento son los bolos o cantos de cuarzo y cuarcita, que suelen aparecer con carácter puntual doblando a las pizarras de las zonas adyacentes. También vamos a citar como causa destructora de la pizarrosidad a la existencia de metamorfismo de contacto. Desarrollado formando aureolas en torno a los plutones graníticos que lo originan, provoca el crecimiento de minerales de gran tamaño impidiendo el exfoliado regular de la pizarra (pizarras mosqueadas). Otro factor interesante con el que hay que contar es la situación de la capa con respecto al pliegue. Los yacimientos españoles de pizarra de techar están situados dentro del Macizo Hercínico. Habitualmente las capas se encuentran fuertemente plegadas10 presentando una morfología similar con engrosamiento en las charnelas (fig. nº 4). Por tanto, en estas zonas dispondremos de mayores recursos. En cambio en los flancos de los pliegues el espesor de la capa se ha reducido, pero al ser menor el ángulo formado entre la estratificación y la pizarrosidad, esta última puede estar mejor desarrollada dando lugar a superficies de rotura de las placas más lisas. fig. nº 4. Engrosamiento en la charnela de los pliegues similares Referencia GARCÍA-GUINEA, J., LOMBARDERO, M., ROBERTS, B. y TABOADA, J. (1997) Spanish roofing slate deposits. London. Trans. Instn. Mining and Metallurgy (Sect. B: Appl. earth sci.). Vol 106. Documentos relacionados
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