La minería en la Argentina

El presente artículo presenta al Capítulo N°5 y la parte 1 del Capítulo N°6 del trabajo realizado por el Centro Argentino de Ingenierios (CAI) y la Academia Nacional de Ingeniería. En cada edición se hará entrega de un nuevo capítulo hasta completar el informe.

CAPÍTULO 5
Operaciones a cielo abierto y subterráneas
Introducción
En la minería metalífera los métodos de extracción pueden separarse en dos categorías:
• Minería a cielo abierto: consiste en la excavación de rajos, que son grandes cavidades a cielo abierto de unos 50 hasta 500 metros de profundidad, con algunos casos de más de 1.000 metros de profundidad; se emplea cuando el techo del cuerpo mineralizado está ubicado cerca de la superficie.
• Minería subterránea: consiste en la excavación de túneles y cavernas para extracción de mineral; se emplea cuando el cuerpo mineralizado está ubicado en profundidad o, en casos puntuales y si la ecuación económica lo permite, en cuerpos mineralizados poco profundos, cuando hay restricciones para la operación a cielo abierto.
La elección del método de extracción depende de las características propias del depósito y el entorno donde se encuentra, incluyendo:
• Geometría del cuerpo mineralizado: tamaño, forma y profundidad.
• Ley y tipo de mineralización.
• El marco geológico, hidrogeológico y estructural.
• Las características mecánicas del cuerpo mineralizado y de la roca de caja.
• Factores ambientales.
• Factores tecnológicos y económicos.
Los cuerpos de roca mineralizados tienen formas irregulares y están siempre rodeados por rocas que no contienen mineral, denominadas genéricamente “roca estéril”. Durante el proceso de extracción de la roca mineralizada, o mena, también se extrae estéril, que se separa y deposita en grandes rellenos denominados “botaderos”.
Algunas veces, parte de este material se emplea para volver a rellenar las cavidades producidas en el terreno por el proceso de extracción de mena.
La mena, a su vez, es una mezcla íntima de mineral con valor económico y roca estéril, en una proporción que define la “ley”. La separación de ambos es un proceso industrial cuyo residuo es el “relave”, que es una harina de roca mezclada con residuos de los agentes químicos empleados para la extracción del mineral. Los relaves se depositan de diferentes maneras, incluyendo presas de relaves, terraplenes de relaves compactados, o como relleno de cavidades producidas para la extracción de mena.
De manera sucinta, la comparación entre minería a cielo abierto y subterránea muestra:
• La minería a cielo abierto presenta menores costos por tonelada de roca excavada y mayor productividad que la subterránea, por lo que permite la explotación de zonas marginales del cuerpo mineralizado, con baja ley.
• La minería a cielo abierto produce mayores desechos, en forma de escombreras de roca estéril. Como se procesa mineral con menor ley, también hay una mayor producción de relaves.
• Como parte del proceso de excavación y sostenimiento algunas minas subterráneas rellenan las cavidades excavadas con material estéril o relaves cementados, lo que reduce el volumen de desechos depositados en superficie.
Minería a cielo abierto
La mena se expone mediante la eliminación de las capas superiores de suelo y roca estéril que lo cubre, se lo extrae mediante técnicas que pueden incluir el uso de explosivos, martillos neumáticos, excavadoras de balde, u otros, y se lo transporta mediante grandes camiones fuera de ruta hasta las plantas de proceso.
Dentro de las operaciones de la minería en superficie están:
• Rajos mineros: se aplican típicamente a la explotación de minerales metalíferos que requieren un proceso de concentración posterior (ej. oro, plata, cobre) y pueden abarcar grandes extensiones y profundidad.
• Canteras: se aplican a la explotación de minerales industriales, ornamentales y áridos que no requieren concentración (ej. mármol, caliza, granito, arena), por lo que suelen ser de menor tamaño y complejidad técnica.
El tamaño, forma y profundidad de un rajo minero depende de consideraciones técnicas, logísticas y económicas. Por ejemplo:
• La forma del cuerpo mineralizado y la distribución de su ley.
• La calidad del macizo rocoso, que puede ser diferente en diferentes sectores del rajo. • La máxima relación entre estéril y mineral que permiten los costos de producción. En los últimos 50 años se ha generalizado el uso de equipos de alta eficiencia y de gran porte, incluso autónomos, que han reducido significativamente los costos de excavación, carga y transporte en la minería a cielo abierto. Estos avances han permitido la excavación de rajos de profundidades superiores a los 1.000 metros (Chuquicamata en Chile, Grasberg en Indonesia y Bingham Canyon en Estados Unidos). En algunas operaciones, una vez alcanzada la máxima profundidad económica a cielo abierto se ha continuado la explotación mediante labores subterráneas.
Minería subterránea
En la minería subterránea el mineral se extrae en forma localizada mediante la excavación de cámaras, túneles y galerías de acceso. Un túnel-rampa, excavado en la roca estéril, permite acceder a un lateral del cuerpo mineralizado. Desde allí se excavan galerías cortas que penetran en el cuerpo mineralizado, donde se excavan cavernas para retirar la mena.
Los métodos de excavación subterránea se eligen en función del tamaño y forma del cuerpo mineralizado y de la resistencia relativa entre la roca estéril y el mineral. Sucintamente pueden subdividirse en:
•Cámaras y pilares: el mineral se extrae de cavernas que tienen forma y posición controladas, que se mantienen abiertas y estables por la acción de pilares de roca que no se excavan, aunque contengan mineral; por ejemplo, el método de cámaras y pilares (room and pillar) y método de subniveles (sub-level stoping). Esta técnica tiene un impacto mínimo en superficie.
•Cámaras sostenidas: cuando, para garantizar la estabilidad de las cámaras, se emplean elementos de soporte o el relleno de las cámaras con material estéril, por ejemplo, corte y relleno (cut and fill); si el relleno es cementado, la técnica permite la extracción de los pilares. Esta técnica también tiene un impacto mínimo en superficie.
•Métodos de hundimiento: en estos métodos se induce el colapso del techo y paredes de las cavernas mediante la extracción controlada del mineral desde puntos de extracción ubicados en túneles. Las cavernas se rellenan progresivamente con la roca que cae desde el techo, triturada por las tensiones naturales del terreno, con lo que puede formarse un cráter en superficie. Los métodos más usados son el hundimiento por subniveles (sublevel caving) y por bloques (block caving).
Indicadores clave de desempeño
El diseño geomecánico de una operación minera se nutre del marco geológico, hidrogeológico y estructural a escala regional y a escala mina para determinar:
•El tamaño de la operación.
•La configuración óptima de los taludes a nivel banco-berma, interrampa y global en minas a cielo abierto.
•La posición y dimensiones de cámaras, pilares y galerías, los métodos de sostenimiento y la secuencia de extracción en las minas subterráneas.
El comportamiento del macizo se controla a través de sistemas de monitoreo que permiten:
•Garantizar condiciones operativas seguras para el personal y equipos.
•Detectar zonas de inestabilidad y tomar medidas correctivas tempranas.
•Validar, refinar y actualizar los parámetros de diseño de la mina para optimizar su operación.
Los indicadores clave de desempeño geomecánico son:
•Subsidencia y desplazamiento de paredes.
•Caída de rocas, carga de mallas, deterioro de roca expuesta.
•Flujo de agua y presiones de poro.
•Estallido de rocas, actividad micro-sísmica, fracturamiento no controlado.
Control de riesgos de la minería a cielo abierto
Independientemente de las medidas de minimización siempre existen riesgos de origen geológico-geotécnico en las operaciones a cielo abierto.
Control de riesgos de la minería subterránea
La minería subterránea posee riesgos operativos específicos, adicionales a los de la minería a cielo abierto.
Conclusiones y recomendaciones, el aporte de la ingeniería
Los ingenieros y geólogos evalúan los elementos técnicos, económicos y regulatorios durante las etapas del planeamiento, diseño, operación y cierre de minas:
•La geología provee la exploración e identificación de recursos minerales.
•La ingeniería de minas provee el análisis económico, la determinación de reservas,
la selección del método de explotación y el planeamiento económico del proyecto,
desde la selección del rajo óptimo hasta el diseño del parque de equipos.
•La ingeniería civil provee los diseños geométricos de las labores, de los sostenimientos, de los servicios (agua, ventilación, iluminación, etc.), y de los recintos de deposición de residuos, como escombreras y depósitos de relaves.
•La ingeniería mecánica e industrial provee los equipos necesarios para todas las etapas del proceso.
•La geoquímica y la ingeniería química provee los procesos de extracción y concentración en planta.
•La ingeniería ambiental provee los controles e indicadores de desempeño que aseguran que las operaciones mineras se ajustan a las regulaciones gubernamentales y de la industria.
En la minería metalífera los métodos de extracción pueden separarse en dos categorías: minería a cielo abierto y minería subterránea. En ambos métodos se excava roca, se producen desechos y se consumen recursos naturales para la producción de minerales, elementos valiosos para la sociedad.
La elección de las técnicas de explotación de los recursos minerales es una decisión altamente técnica y especializada que debe ser efectuada por ingenieros y geólogos. Son los ingenieros y los geólogos quienes están capacitados para evaluar las ventajas de cada opción técnica, y quienes pueden maximizar el valor industrial y social de la actividad minera.
CAPÍTULO 6
Glaciares, ambiente periglaciar
Introducción
En las últimas décadas el interés por las consecuencias de la interacción entre las distintas actividades del hombre y el ambiente en que se desarrollan dejaron de ser una externalidad de estas para ser una parte integral de cualquier tipo de proyecto o actividad humana.
En este sentido es que se han desarrollado e implementado diferentes normativas, estándares y buenas prácticas que, en última instancia, tienen como objetivo final lograr un equilibrio sustentable en el tiempo entre los servicios ambientales que presta un ecosistema y la actividad que en él se desarrolla.
Este principio rector es inherente y aplicable a cualquier tipo de ambiente y ecosistema existente ya que todos ellos se encuentran de una manera u otra interrelacionados, muchas veces en forma directa y otras en forma indirecta, y teniendo siempre en consideración que el conjunto de todos ellos a nivel planetario conforma la biosfera.
Otro aspecto relevante que involucra a todos los ambientes es que son dinámicos y cambiantes por múltiples y variados motivos40. Los glaciares y el ambiente que los contiene o les da origen, denominado criogénico (ambiente con temperaturas de 0°C o menores), no son ajenos a esta dinámica.
Proceso de glaciación
Al analizar la evolución reciente de nuestro planeta se observa que, aproximadamente hace 2,6 millones de años atrás, se profundizó la tendencia de enfriamiento global que había comenzado hace 30 millones de años. Es a partir de este periodo desde donde se estableció una ciclicidad climática con períodos fríos de crecimiento glaciar en alternancia con periodos interglaciares comparativamente más cálidos.
Durante este tiempo los grandes cuerpos de hielo se extendieron más allá de los polos e invadieron los continentes de ambos hemisferios. Si bien el mayor impacto ocurrió en el hemisferio norte, en el hemisferio sur y, particularmente, en la Patagonia los hielos llegaron a extenderse desde los Andes hasta el Atlántico cubriendo gran parte de la región hace aproximadamente un millón de años, durante la denominada Gran Glaciación Patagónica.
Las regiones andinas septentrionales no quedaron exentas del enfriamiento global y, sin desarrollar grandes mantos de hielo, se instalaron glaciares pedemontanos como los que hoy se observan en los Andes Patagónicos.
En su totalidad se evidencian 20 ciclos de avance y retroceso glaciario, periodicidad que refleja las variaciones orbitales de la tierra. La última gran glaciación se estima que comenzó hace 115.000 años atrás y su mayor extensión en el hemisferio sur ocurrió hace 27.000 años. En nuestro presente, el planeta se encuentra sobre un estadio interglaciar que comenzó hace aproximadamente 11.700 años.
Como ya se mencionó, la evolución dinámica del planeta permitió que en territorios previamente ocupados por ambientes criogénicos se desarrollaran otros ecosistemas, adecuados a las nuevas condiciones de equilibrio.
En el actual período de evolución de nuestro planeta, el ambiente criogénico representa una fracción del espacio ocupado en la última gran glaciación y se encuentra representado por los diferentes tipos de glaciares ubicados en cordilleras y regiones montañosas, las grandes masas de hielo que ocupan las regiones polares (incluyendo el hielo marino) y las regiones con suelo congelado o permafrost.
Las investigaciones, mediciones y evidencias científicas recientes indican que los ambientes criogénicos se encuentran en retroceso en todo el planeta. Esta situación se atribuye principalmente al calentamiento global, aunque existen otros factores que interactúan y que pueden generar cambios climáticos que hayan influido y puedan influir en los ambientes criogénicos, tales como la actividad solar, la actividad volcánica, variaciones en la órbita de la tierra alrededor del sol, etc.
Dado que en general estos cambios ocurren en una escala de tiempo amplia (del orden de los miles de años), existe el consenso en la comunidad científica internacional que el aceleramiento del calentamiento global es producto de los gases de efecto invernadero de origen antrópico.
Importancia y distribución de los ambientes criogénicos
El amplio interés que ha despertado el estudio de los ambientes criogénicos en las últimas décadas se debe a que los mismos en sus diferentes manifestaciones albergan agua en estado sólido (hielo) que representa el 75% del agua dulce del planeta.
Las condiciones de frío que permiten el desarrollo de estos ambientes criogénicos los ubican en latitudes altas tanto del hemisferio norte como del hemisferio sur, en las zonas polares y en zonas de montaña donde la latitud a la que se encuentran y la altura topográfica condicionan su aparición, así como las condiciones climáticas la amplitud de su desarrollo.
Un 10% de la Tierra está cubierta de glaciares, y en tiempos geológicos recientes ese porcentaje llegó al 30%. Los glaciares acumulan más del 75 % del agua dulce del mundo.
En la actualidad el 91% del volumen y el 84% del área total de glaciares están en la Antártida, 8% del volumen y el 14 % del área en Groenlandia mientras el resto de los glaciares suma apenas 4% del área y menos del 1% del volumen.
Los casquetes polares, que reciben también el nombre de glaciares continentales o inlandsis, son los glaciares más importantes que existen actualmente sobre la Tierra. Ocupan en total 15 millones de km², lo que significa el 90% de las áreas cubiertas por el hielo. El casquete de la Antártida es el más extenso.
El ambiente criogénico en nuestro país se encuentra mayormente ubicado en la cordillera de los Andes, a altitudes que varían según la latitud, en la Antártida Argentina y en las Islas del Atlántico Sur (Georgias y Sandwich). Una particularidad de tales lugares es que, debido a sus condiciones geográficas, topográficas, geológicas y climáticas son sitios de extrema dificultad para acceder, habitar y desarrollar casi cualquier tipo de actividad antrópica. En este sentido, cabe mencionar que las condiciones geológicas que ocupa el ambiente criogénico en el país no son aptas para la existencia de hidrocarburos, aunque sí para la existencia de yacimientos minerales, algunos de ellos con el potencial de ser de clase mundial.
En otras regiones del mundo con presencia de ambientes criogénicos, tales como Canadá, Alaska, Siberia y China, existen diferentes tipos de infraestructuras, poblaciones, desarrollos hidrocarburíferos y mineros. Diferentes técnicas ingenieriles han sido desarrolladas y aplicadas en estos casos y son objeto de continua investigación para optimizarlas y adaptarlas a las consecuencias que sobre estos ambientes está generando el calentamiento global.
Estudio de los ambientes criogénicos y el calentamiento global
Los efectos del calentamiento global están acelerando el derretimiento y disminuyendo la superficie de los ambientes criogénicos. Por este motivo, ha surgido un interés particular por comprender y evaluar sus consecuencias sobre el ambiente, los ciclos hidrológicos, los peligros de inestabilidad que pudieran generarse, así como sus consecuencias sobre la infraestructura que en ellos se encuentra desarrollada, como ocurre en Alaska, Siberia, ciertas regiones de China, el sector alpino de Europa, etc.
Diversas organizaciones internacionales, tales como Global Land Ice Measurements from Space (GLIMS), World Glacier Monitoring Service (WGMS) y National Snow and Ice Data Center (NSIDC), han generado una serie de metodologías de monitoreo y control del ambiente criogénico. Este desarrollo se debe en gran parte al avance en los programas de capturas de imágenes satelitales que le han brindado a la comunidad científica un instrumento de observación y cuantificación de extrema utilidad para el estudio del ambiente criogénico, permitiendo realizar observaciones en sitios de difícil acceso, generar bases de datos para futuras comparaciones, registrar la composición global de estos ambientes, sus cambios, etc.
Para lograr la más completa caracterización del ambiente criogénico del planeta estas asociaciones compuestas por científicos de diferentes procedencias han invitado a las comunidades científicas de otras regiones del mundo a participar de estos programas con la finalidad de ampliar su base de datos con información de sus áreas de estudio y compartir sus resultados.
El continuo estudio de estos ambientes permite obtener información estadística sobre los cambios en la masa, volumen, área y longitud de los glaciares a lo largo del tiempo, así como la distribución y comportamiento de los suelos permanentemente congelados o permafrost. Este tipo de información es clave y conforma la base de los modelos hidrológicos relacionados con el cambio climático debido al calentamiento global.
Otras aplicaciones del estudio de ambientes criogénicos
Entre los intereses científicos vinculados con el estudio y comprensión del ambiente criogénico terrestre está el hecho de la existencia de hielo y evidencias de ambientes criogénicos en el planeta Marte, a cuyo estudio se aplican criterios semejantes a los utilizados en la tierra, lo cual le da un valor extra al estudio en profundidad de este tipo de ambientes en nuestro planeta.
El hielo en Marte se considera un elemento vital, no sólo por la información que pueda brindar sobre la posible presencia microbiana, sino como un recurso necesario para la potencial sobrevivencia humana en ese planeta.
Es en este contexto mundial que se considera a los ambientes criogénicos como indicadores de procesos diversos, tales como:
•El cambio climático, en su rol en los ciclos hidrológicos y cómo estos pueden verse afectados por éste.
•Las consecuencias del aumento de temperatura sobre la estabilidad de terrenos por descongelamiento y su efecto sobre la integridad de infraestructura existente.
•El comportamiento de las masas de hielo en el planeta Marte.
La República Argentina promulgó la Ley de Protección de Glaciares y Ambiente Periglaciar, que incluyó el mandato de confeccionar un inventario de glaciares y geoformas periglaciares que constituyan reservas hídricas estratégicas, tal como consideran estos autores a todos los recursos hídricos de agua dulce, más allá de su génesis, disponibilidad y fragilidad.
Desde su promulgación, esta ley ha generado una serie de inquietudes y reclamos de un sector de la sociedad, así como apoyo irrestricto de otros. El motivo de estas inquietudes y reclamos radica en que, si bien es una ley de presupuesto mínimos, la misma incluye una serie de restricciones a actividades productivas (entre las que se destaca la actividad minera y la hidrocarburífera) y a obras de infraestructura, excepto aquellas que sean para prevenir riesgos o para investigación científica. Las prohibiciones atinentes a la actividad minera son las que más controversia han generado llegando incluso a generar reclamos judiciales.
Definiciones y métodos de estudio del ambiente criogénico
La geocriología es la ciencia que estudia el proceso del congelamiento y descongelamiento, como también todos aquellos mecanismos de los ecosistemas de ambientes fríos y sus geoformas. La palabra geocriología proviene de la fusión de tres raíces griegas, \»geo\», de ge que significa tierra; \»crío\», kryos: frío y \»logía\», log: tratado. Esta ciencia se ocupa del ambiente, la geomorfología y la ecología de las zonas frías, los procesos naturales, geológicos y fisicoquímicos que se relacionan con el congelamiento y el descongelamiento, con el suelo permanentemente congelado o permafrost de la relación de todos estos fenómenos con la vida del hombre.
Para una mejor comprensión de este ambiente se exponen las siguientes definiciones que lo caracterizan comenzando por el ambiente criogénico no glaciario:
Ambiente criogénico no glaciario Permafrost
Es el suelo o roca, incluyendo hielo y materia orgánica que permanece a una temperatura de 0°C o menos durante dos años consecutivos como mínimo. Permafrost es sinónimo de suelo perennemente criótico y es definido en base a su temperatura. No se encuentra necesariamente congelado, ya que el punto de congelamiento del agua contenida puede estar deprimido en varios grados bajo 0°C o presentar un contenido mínimo de agua. Es así que, todo suelo perennemente congelado es permafrost, pero no todo permafrost está perennemente congelado. Permafrost no debe ser considerado permanente, ya que cambios climáticos o de terrenos naturales o inducidos por el hombre pueden causar un aumento de la temperatura del suelo.
Capa activa
Es la capa superficial del terreno que sufre ciclos anuales de congelamiento y descongelamiento en áreas con permafrost subyacente. En áreas con permafrost continuo, la capa activa generalmente alcanza el tope del permafrost; pero generalmente no es así en zonas de permafrost discontinuo. La capa activa sufre ciclos de congelamiento y descongelamiento debido a niveles de salinidad o concentraciones de arcilla, aun cuando ésta permanezca criótica. Su profundidad puede variar considerablemente de un año a otro, dependiendo de un número considerable de variables; en particular, si el régimen térmico del suelo ya no se encuentra en equilibrio climático de largo plazo, las capas activas tienden a aumentar su espesor.
Talik
Es una parte del suelo no congelado emplazado en un área con permafrost que ocurre como resultado de una anomalía local de las condiciones térmicas, hidrológicas, hidrogeológicas o hidroquímicas. Los talik pueden tener temperaturas sobre 0°C (no criótico) o bajo 0°C (criótico). Algunos talik pueden ser afectados por congelamiento estacional. Diferentes tipos de talik pueden ser distinguidos en base a su relación con el permafrost de los alrededores (cerrado, abierto, lateral, aislado o transitorio) y en base al mecanismo responsable de su condición de descongelamiento (hidroquímico, hidrotérmico o térmico).
Un aspecto relevante de los suelos crióticos o permafrost es que poseen una profundidad de desarrollo finita, ya que la acción del gradiente geotérmico (aumento de la temperatura del suelo en función de la profundidad) le hace perder su condición de suelo congelado.
Ambiente periglaciar– Definición andina
El ambiente periglaciar es un ambiente frío y criogénico, pero no glaciario, por arriba del límite superior del bosque si éste existe. El límite físico con el ambiente glaciario puede ser difuso, pero el límite con el ambiente no periglaciar está claramente marcado por los siguientes indicadores importantes:
•Ocurrencia de permafrost en profundidad, o suelo congelado permanente, y posible presencia de hielo subterráneo entrampado y preservado bajo condiciones naturales por largo tiempo, constituyendo así el elemento decisivo del ambiente criogénico.
•Dominio del proceso de congelamiento, con ciclos de congelamiento y descongelamiento que afectan a las rocas y a la parte superior del suelo.
•Presencia de solifluxión/gelifluxión y otros procesos criogénicos (crioclastía, selección, crioturbación, etc.) que conducen a la denominada “geomorfología periglacial”, como por ejemplo, la formación de “suelos estructurados” en pequeña escala, o a los “glaciares de escombros” en una mesoescala.
Si bien, para algunos autores del hemisferio norte, el permafrost no representa un elemento sine qua non del ambiente periglaciar, sí lo es para los geocriólogos que trabajan en la Cordillera de los Andes, y debe mencionarse y especificarse.
Lo cierto es que el mencionado ambiente es sumamente heterogéneo, cuya composición depende de un sinnúmero de variables, litológicas, estructurales, topográficas, climáticas, etc., que ameritan estudios pormenorizados para conocer su conformación, su dinámica y su aporte a los recursos hídricos locales
Glaciar de escombros
Un Glaciar de Escombros, también denominado glaciar rocoso o litoglaciar, es una masa de fragmentos o bloques de roca y material fino que yace en una pendiente y contiene hielo intersticial o partes con hielo macizo y presenta evidencias de movimiento pasado o presente. Es una mesoforma criogénica de permafrost de montaña, sobresaturada en hielo que, si es activa, se mueve pendiente abajo por gravedad, reptación y deformación del permafrost.
Los glaciares de escombros no se forman donde no hay suficiente humedad como para formar hielo intersticial que permita la deformación y movimiento de la geoforma. Se piensa que algunos se formaron, al menos parcialmente, por el enterramiento de hielo glacial.
Glaciar de escombros activo
Son aquellos que se mueven pendiente abajo por gravedad y por reptación y deformación del permafrost.
Una particularidad de los glaciares de escombros activos es que sus frentes o narices presenten pendientes mayores de 35°. Las superficies de estos glaciares de escombros no están vegetadas y muestran arrugas perpendiculares y paralelas al flujo de la críoforma.
Glaciar de escombros inactivo
Es un cuerpo de fragmentos de roca y material fino, en pendiente, que está congelado y contiene diferentes tipos de hielo. El glaciar de escombros inactivo ha cesado de moverse y muestra evidencia de movimientos pasados, pero no presentes; mientras su frente presenta una pendiente menor de 30°, su superficie es caótica con depresiones y señales de colapsos.
La capa activa de un glaciar de escombros inactivo es probablemente más gruesa que la de uno activo emplazado a una altitud equivalente. La inactividad generalmente resulta de tendencias de calentamiento que han causado una disminución del contenido de hielo de suelo.
Glaciar de escombros relíctico o fósil
Es una masa de fragmentos de roca y material más fino, en una ladera, que muestra evidencias de movimiento anterior, pero que ya no contiene ningún hielo de suelo o subterráneo. Su superficie ya se encuentra vegetada y sus frentes presentan ángulos menores de 20°.
La Ley N° 26.639, define al ambiente periglaciar como: “…en la alta montaña, al área con suelos congelados que actúa como regulador del recurso hídrico. En la media y baja montaña al área que funciona como regulador de recursos hídricos con suelos saturados en hielo”.
La mención a áreas con suelos congelados que actúan como reguladoras del recurso hídrico está directamente vinculada a los procesos de congelamiento y descongelamiento de agua que se generan en la capa activa del permafrost. Siendo la época estival la que, por temperatura y radiación solar, entre otros factores, genera las condiciones para el derretimiento y flujo del agua existente, si la hubiera.
Ambiente criogénico glaciario
Se define como glaciar26 a “un cuerpo permanente de hielo y nieve, que se ha formado por la acumulación, compactación y recristalización de la nieve acumulada en el invierno y que no logra derretirse durante el verano siguiente. Una vez que alcanza un espesor determinado puede moverse pendiente abajo por la acción de la gravedad. Debido a que los glaciares dependen de la precipitación y la temperatura son buenos indicadores del cambio climático”.
“Un glaciar está compuesto por dos zonas: la zona de acumulación, en la parte superior, en donde el glaciar gana masa por la acumulación de nieve, y la zona de ablación, en la parte inferior, donde el glaciar pierde masa por derretimiento o sublimación de la nieve y el hielo, aportando agua a los ríos. El hielo glaciar fluye en la zona de acumulación hacia la de ablación por deformación interna y deslizamiento basal. Separando estas dos zonas se encuentra la línea de equilibrio donde el glaciar no gana ni pierde masa”.
Según la Guía Terminológica de la Geocriología Sudamericana25 la definición de glaciar alude a \»una masa de hielo que se origina en la tierra en contraposición al hielo marino que suele tener una superficie mayor que una décima parte de un kilómetro cuadrado (10 ha).
Muchos autores creen que un glaciar debe mostrar algún tipo de movimiento o evidencia de deformación; otros creen que puede mostrar evidencia de movimiento pasado o presente. Normalmente, los primeros buscan diferenciar en un glaciar la rimaya o Bergschrund, las crevasses y los séracs.
Las grietas o crevasses indican el movimiento del glaciar y son transversales cuando la extensión del cuerpo de hielo es longitudinal; mientras que las grietas longitudinales suceden por extensión transversal. Por otro lado, las ojivas son las formas que delatan movimientos compresivos y superposiciones de diferentes niveles de hielo por diferentes velocidades.
Los glaciares pueden presentar una estratificación con capas de hielo y sedimento alternado, como también foliación, que es una diferenciación de capas de formación de acuerdo con su contenido de burbujas de aire y estructura cristalina. Cuando un nivel posee más burbujas las capas son más blancas, cuanto menos son más azuladas.
Las principales formas de cuerpos de hielo son: inlandsis (> 1 M km²), campos o calotas de hielo (<1 M km²) como los campos de hielo patagónico Norte y Sur, y mantos o casquetes de hielo, que pueden ser clasificados dependiendo de si cubren altas o bajas alturas (cuencas montañosas), o si cubren plateaus. También pueden mencionarse como cuerpos de hielo a las plataformas o barreras de hielo y las banquisas o hielo marino, de las cuales hay una clasificación numerosa y compleja.
La Ley N° 26639, define a los glaciares como: “…toda masa de hielo perenne estable o que fluye lentamente, con o sin agua intersticial, formado por la recristalización de nieve, ubicado en diferentes ecosistemas, cualquiera sea su forma, dimensión y estado de conservación. Son parte constituyente de cada glaciar el material detrítico rocoso y los cursos internos y superficiales de agua”.
Según la publicación de los Fundamentos y Cronograma de Ejecución del Inventario Nacional de glaciares y Ambiente. Periglaciar la definición de Glaciar (descubierto y cubierto) refiere a un cuerpo de hielo permanente generado sobre suelo a partir de la recristalización de la nieve y/o hielo debido a la compactación por su propio peso, sin o con cobertura detrítica significativa, que sea visible por períodos de al menos 2 años, con evidencias de movimiento por gravedad (grietas, ojivas, morenas medias) y de un área mayor o igual que 0,01 km2 (una hectárea).
Los glaciares son básicamente cuerpos de nieve y de hielo que se mueven pendiente abajo por acción de la gravedad y que han sido formados por la recristalización de la nieve (UNEP/GEMS, 1992). Los glaciares se forman en áreas donde la cantidad de nieve caída en invierno excede a la cantidad que se pierde en verano. El movimiento del glaciar transfiere el exceso de nieve y de hielo (formado a partir de la nieve) desde el área de acumulación, en la parte superior del glaciar hacia el área de ablación, en la parte inferior del mismo.
Clasificación de glaciares
Básicamente existen tres tipos de clasificaciones para los glaciares:
•Una clasificación morfológica a partir de la forma y tamaño de estos.
•Una clasificación climática, que tiene en cuenta el clima donde está presente el
Glaciar.
•Una clasificación termal, que se basa en la temperatura del hielo glaciar y está relacionada en parte con la climática.
Es importante señalar que estas clasificaciones son complementarias.
Según su tipo los glaciares se clasifican en:
•Glaciar descubierto26: “Es un cuerpo permanente de hielo y nieve, que se ha formado por la acumulación, compactación y recristalización de la nieve acumulada”.
•Glaciar cubierto26: “Es un glaciar, con la diferencia de tener una importante cobertura de material detrítico que lo tapa”.
•Glaciaretes y manchones de nieve perenne25 Son masas de hielo pequeñas emplazadas en espacios cóncavos, cuencas de ríos y en pendiente protegidas. Los manchones de nieve perennes se han desarrollado como resultado de redistribución de nieve por viento, avalanchas o acumulaciones considerables durante ciertos años. Usualmente no tienen patrones de flujo marcados y permanecen por al menos dos años. El glaciarete, también llamado helero, es un cuerpo de hielo que no presenta rimaya o crevasses. Podría ser un relicto de la última glaciación, se supone que no posee grietas de tracción, ni señales de movimiento, pero sí la herencia de bandeamientos glaciarios.
Métodos de estudio del ambiente criogénico
A continuación, se mencionan en forma somera los métodos de estudio de este ambiente.
En primer lugar, cabe mencionar que los métodos utilizados para el ambiente glaciario (glaciares de hielo) no son estrictamente los mismos que se utilizan en el ambiente periglaciar con permafrost (glaciares de escombros), aunque ambos presentan las mismas limitantes de accesibilidad y climáticas para el desarrollo de los estudios.
El uso de fotografías áreas, imágenes satelitales de diverso tipo, modelos digitales del terreno, sistemas de información geográfica (SIG), series de datos climáticos, etc.; son las herramientas básicas para la detección y caracterización de estos ambientes en gabinete para luego ser validados en campañas sobre el terreno.
Para evaluar los movimientos y balance de masa (pérdida o ganancia de hielo) de los glaciares de hielo se utilizan diferentes métodos y técnicas, entre ellos la fotogrametría terrestre, uso de sistemas de posicionamiento global (GPS), balizas, calicatas y perforaciones. Como la superficie que se estudia es hielo, existe toda una metodología técnica para la diagramación, ejecución, toma y medición de datos y tratamiento de estos.
Se suelen utilizar métodos geofísicos para establecer la profundidad y estructura interna del hielo, así como la forma del basamento subglaciar en los glaciares de montaña; pudiendo además obtenerse información indirecta sobre la presencia de aguas inter y subglaciares.
En los grandes campos de hielo polares también se utilizan métodos sísmicos y gravimétricos.
Las metodologías para el estudio de los glaciares de hielo tienen un historial de ejecución mucho más desarrollado y comprobado que aquellas utilizadas en los glaciares de escombros, que son de más reciente desarrollo y uso.
En el caso de los ambientes periglaciares con permafrost, la principal diferencia con el ambiente glaciario es que el hielo no se encuentra visible ya que está enterrado, la presencia de hielo en general no es continua y además el permafrost puede o no contener hielo ya que por definición es un sustrato que se mantiene por debajo de 0°C al menos por dos años consecutivos. Además, presentan la denominada capa activa que es aquella sección superior del terreno que presenta congelamiento y descongelamiento estacional por acción de los cambios de temperatura del suelo. En el caso de contener hielo, su derretimiento es el principal aportante al ciclo hidrológico local.
Para identificar áreas con probabilidad de existencia de permafrost se desarrollan modelos probabilísticos que utilizan como base de datos modelos digitales de elevación del terreno; series de datos de temperatura media anual del aire que, dada la escasez de estaciones climáticas en estos ambientes, se obtienen de modelizaciones globales del clima; mediciones de temperatura del suelo obtenidas con satélites; datos de radiación solar; etc.
En zonas con potencial desarrollo de permafrost y, en particular, en los glaciares de escombros -que son las principales geoformas criogénicas capaces de albergar recursos estratégicos de agua y que pueden actuar como reguladores hídricos- se utilizan diferentes metodologías para obtener datos in situ y poder corroborar, en los casos en que es factible, los resultados de los métodos de observación indirecta y las modelizaciones que se hubieren realizado sobre su presencia y comportamiento. Entre éstas se destacan el uso de sistemas de posicionamiento global (GPS) para establecer tanto sus desplazamientos pendientes abajo como los cambios en su espesor.
Se realizan también perforaciones que permiten conocer el perfil litoestratigráfico del sustrato, presencia de agua, suelos congelados o hielo y, lo más relevante, es que permiten la instalación de sensores de temperatura. Estos datos de temperatura son los que definen tanto la existencia de permafrost como su evolución en el tiempo. Los perfiles de temperatura permiten medir las variaciones de espesor de la capa activa. Estas variaciones de espesor cuando se incrementan en profundidad a lo largo del tiempo son indicadoras de degradación del permafrost, y cuando el mismo posee hielo, se está derritiendo y, en consecuencia, liberando al sistema hídrico agua que anteriormente constituía la reserva estratégica del recurso. Esta última situación es un indicador clave del cambio climático producto del aumento de temperatura global que está ocurriendo.
Diferentes métodos geofísicos tales como sísmica de refracción, tomografías eléctricas y el uso de instrumentos como el georadar son utilizados para obtener información de la estructura interna e indicaciones indirectas de la presencia y distribución de hielo en el interior de estas geoformas.
Los datos obtenidos de estas técnicas geofísicas permiten el uso de modelos denominados 4PM que permiten estimar el volumen de agua, hielo y aire contenidos en el sustrato frente a diferentes escenarios de porosidad. También se contemplan los cambios de volumen de la superficie de estas geoformas a lo largo del tiempo. Estos cambios volumétricos se utilizan como indicadores de primer orden para la estimación interanual de los cambios en el almacenamiento de agua de los glaciares de escombros y, por ende, su potencial aporte hídrico.