Cantera (geología)

Una cantera es el lugar del que se extraen materiales de construcción como la piedra (en este caso la cantera se llama a veces perrière ), arena o varios minerales no metálicos o carboníferos. El trabajo se realiza al aire libre, ya sea "en la ladera" o "en un pozo" (a veces hasta cien metros de profundidad). Las canteras pueden ser subterráneas o submarinas. Explotan rocas sueltas (pedregal, aluviales ) o masivas (rocas sedimentarias consolidadas ( calizas y areniscas ), eruptivas o metamórficas ( pizarras , granitos , pórfidos , gneises , anfibolitas , cuarcitas , esquistos , basaltos , etc.).

El término "cantera" también designa una instalación industrial completa, denominada en Francia una instalación clasificada para la protección del medio ambiente , que comprende: un lugar de extracción y las máquinas utilizadas para tratar la roca extraída (el material en "general", Es decir sin clasificar), galpones, talleres donde se cortan y cortan bloques de roca. La distinción entre mina y cantera se debe a la naturaleza del material extraído (estratégico o valioso para la mina, de menor valor para la cantera). En el derecho francés, esta distinción se aclara en los artículos L. 311-1 y L. 100-2 del nuevo código minero , de los cuales se puede citar este último: "cualquier mineral o sustancia fósil que no esté calificada por el libro Ier de este código de sustancia de la mina se considera una sustancia de cantera ” . La palabra proviene del latín bajo quadrus , "cuadrado" (implícito: quadrus lapis , "piedra cuadrada" para piedra cortada ).

Historia

El hombre comenzó a cavar la tierra con herramientas rudimentarias, en madera , cuerno o hueso por tierra blanda, en pedernal , por rocas. Para dar forma a las rocas blandas, recurrió a herramientas de roca dura. Pero para dar forma a las rocas duras, tuvo que esperar la llegada de los metales, poderosos abrasivos como diamantes y luego explosivos.

Las primeras operaciones se realizaron de forma natural, hace más de 5.000 años, mediante la recogida de piedras de la superficie del suelo. Las piedras tomadas en bruto se utilizan en la construcción de muros de piedra seca . Los guijarros de río redondeados son un material de elección pero son difíciles de implementar sin mortero, por lo que se cementan con morteros de arcilla , tomados en el sitio cuando es posible. La búsqueda de piedras cada vez más a fondo llevó al establecimiento de canteras a cielo abierto o subterráneas. Así, ya en el Neolítico , en las minas neolíticas de sílex de Spiennes ( Henao ), los hombres contemporáneos de los dólmenes excavan pozos y galerías para obtener el pedernal de yeso, más fácil de utilizar que los guijarros enrollados incluidos en los largueros.

En el mundo antiguo , surgió gradualmente la necesidad de encontrar las piedras más adecuadas para su destino. El trabajo de extracción y deshuesado de las piedras se realiza en varias etapas: tras el trabajo de "destapar" los bancos de piedra aptos para producir las piedras, duras o blandas, compatibles con su destino, se inicia el trabajo de extracción. Para poder desprender los bloques que se pueden moldear, el cantero utiliza, en casos muy raros, estratos naturales y grietas, más a menudo tiene que cavar surcos, en la punta, delimitando el volumen y la forma de las piedras tal que tendrá que llevarse a cabo.

Según Eugène Viollet-le-Duc , los romanos son los exploradores profesionales más inteligentes que jamás hayan existido. “Las construcciones de piedra que dejaron siempre se erigen con los mejores materiales que se pudieron obtener en las cercanías de sus monumentos. No hay edificio romano cuyas piedras sean de calidad mediocre; cuando estos faltaban absolutamente en un radio extendido, usaban guijarros o ladrillos , en lugar de usar piedra de construcción de una calidad inferior; y si se quiere tener buenas piedras talladas en un país donde los romanos levantaron monumentos, es sólo cuestión de buscar canteras romanas. "

Las herramientas de los canteros romanos consistían en picos , cuñas , palancas para la extracción, sierras para el desecho de los bloques, cinceles y martillos , masas o mazos .

La antigua Roma , la Edad Media , el Renacimiento , hasta el XIX ° siglo hacen uso intensivo de la piedra natural en las arquitecturas de prestigio.

Las técnicas tradicionales de matanza , sangrando en la punta, en la cuña, en el mazo realizado con brazos humanos, suceden al trabajo mecánico y "ciego" de las máquinas: el golpe mecánico del martillo neumático , la motosierra ( picadora ) , el perforador rotativo (del sinfín al rotativo), el taladro percutor, el chorro de agua a presión o incluso el láser de potencia.

La piedra deja de ocupar el lugar preponderante centenario que ocupaba en la construcción con la invención del hormigón ( piedra artificial ), que es más fácil de implementar.

Las piedras de construcción (pizarras, las llamadas piedras cortadas dimensionales, lápidas y piedras ornamentales) representan solo una parte diminuta, pero lucrativa, de la producción de rocas. En Francia, si consideramos todas las rocas voladas , las canteras superan en tonelaje la producción de las minas. Cada año en Francia, se extraen 200 millones de toneladas de materia mineral rocosa (excluyendo aluviones, morrenas y otros préstamos de suelo suelto, que representan aún más) que se dividen entre: carbón y menas (10 TM ); piedra de cemento y yeso (10 TM ); áridos de hormigón, carreteras, balasto (150 TM ); bloques para riprap (diques marinos, obras portuarias) (30 TM ).

Hombre y maquina

En comparación con el trabajo manual donde el minero elige el punto de ataque más apropiado en cada golpe, el trabajo de la máquina es extremadamente costoso en energía: la tala con una máquina puntual consume 76 veces más, la tala con el explosivo en los barrenos es del mismo orden. Una barrena de gran diámetro consume 135 veces más, la combinación óptima de barrena, cincel y granalla reduce este factor a 20.

Tipos de carreras

Podemos distinguir las canteras por el uso de la roca que se extrae de ellas:

Materia prima industrial : piedra caliza para cementeras, arcilla para terracota, etc. ;
Roche ornamental y edificación : Pizarra , piedra , mármol , granito para edificación, lápidas, etc. ;
Agregado : grava y arena utilizada para la construcción y obra pública .

Esta última categoría es, en Francia, con mucho la más importante en volumen.

También podemos distinguir las canteras por su método de extracción:

Canteras de roca masiva : extracción de una capa geológica de roca bastante homogénea y compacta mediante voladura, aserrado y, más raramente, mediante arrastre (raspado y pulido);
Grava y arena : extracción de depósitos sedimentarios , aluviales o marinos de arenas o gravas.
Hay canteras submarinas (arena, grava) y subterráneas.

Operación

Con mucho, las más numerosas en Francia, las enormes canteras de rocas explotan sus depósitos de una manera casi siempre idéntica:

Perforación o perforación : perforación de agujeros verticales de unos 10 cm de diámetro en la roca según un espaciamiento bien determinado (la "malla").
Minería : Los taladros están llenos de explosivos. La sucesiva explosión de los agujeros fragmenta aproximadamente (<800 mm ) la roca y la derriba.
Recogida : una excavadora hidráulica o una cargadora de ruedas recoge la roca soplada y la carga en una máquina de transporte.
Laminado : una máquina, más raramente una cinta transportadora, transporta materiales gruesos a la planta de tratamiento.
Scalping : opcional, los materiales avanzan sobre raíles separados unos 200 mm . Los pequeños pasan. Los materiales finos a menudo no son adecuados para los usos nobles de los agregados, el cuero cabelludo los elimina.
Trituración primaria : los materiales gruesos se rompen por una acción mecánica directa, por ejemplo el cierre de dos mordazas verticales o la proyección violenta sobre una pantalla metálica. Generalmente buscamos obtener materiales que oscilen entre 0 y 250 mm .
Primary cribado : después de la trituración primaria, los materiales son enviados por los transportadores de cinta sobre una serie de rejillas vibrantes. El tamaño de los agujeros en las rejillas permite clasificar los materiales. Los lo suficientemente pequeños para ser comercializados se ponen en stock, los demás pasan a molienda secundaria.
Colocación en pre-stock : opcional, la colocación en stock y la devolución de los materiales destinados a su posterior procesamiento permiten dar flexibilidad operativa a la planta. De este modo, la parte primaria puede funcionar por separado del resto de la instalación.
Trituración secundaria : los materiales demasiado grandes se rompen por una acción mecánica a menudo indirecta que utiliza el desgaste . Las trituradoras cónicas verticales giratorias son comunes. Luego intentamos reducir el tamaño del más grande a 50 mm .
Cribado secundario : mismo principio que el anterior, pero los materiales excesivamente grandes vuelven al triturador secundario, los demás van al triturado terciario o a las existencias comercializables.
Rectificado terciario : el objetivo es obtener materiales de menos de 14 mm de diámetro.
Cribado terciario : varias cribas en serie terminan separando los áridos en "cortes" cada vez más finos.

Organización, estructura de una carrera

Además de los talleres, los sistemas de pesaje, las reservas de combustible y los equipos operativos ... una cantera suele estar formada por zonas específicas, que evolucionan en el espacio y el tiempo con el avance de las caras de trabajo, etc.

Frentes de cintura; Estos son los lados (a menudo verticales o casi) resultantes del corte de la roca (a veces aserrados, anteriormente partidos y hoy más a menudo derribados por voladura (ej). Varios frentes superpuestos pueden organizarse en escalones, con una altura reglamentaria de cada uno frente, establecido en función del riesgo de derrumbe. En Francia según ENCEM, el escalón situado entre dos bancos no debe superar los 15 m (y hasta 30 m con exención). Se dice que un frente es "más bajo" (de los depósito) o descubrimiento (formado por materiales de superficie erosionados conocidos como materiales de descubrimiento ).
Los bancos; horizontales y a menudo de varias decenas de metros de ancho (área de movimiento de las máquinas), separan las caras de trabajo (el cantero llama tier a la asociación de una fuente y su banco inferior). Al final de la operación, mientras los frentes de trabajo han avanzado, los bancos “residuales” generalmente miden menos de cinco metros.
El azulejo; es en el fondo del foso la meseta horizontal formada por el avance progresivo de los frentes. Puede alcanzar cientos de hectáreas en canteras muy grandes.
La red de pistas; permite que las máquinas circulen entre las diferentes zonas de una cantera. Cada pista suele tener una distancia de unos 10 m .
Las almenas; se trata de depósitos lineales de 2 a 4 m de altura, generalmente de unos pocos metros (5 a 10 m ) de ancho, depositados en las afueras de la cantera para limitar el ruido, ocultar y delimitar el sitio. Allí se depositan generalmente la capa superior del suelo y los desechos de las canteras, que se pueden reutilizar en el momento de la rehabilitación, al final de la operación.
Montón (o montón de escoria): es una acumulación significativa de materiales sin interés comercial ("desperdicio"), resultado de un desmonte superficial o producción profunda que puede alcanzar varias hectáreas y decenas de metros de altura, en ocasiones se utilizan para rellenos parciales. de la carrera al final de la vida.
Cuencas; Se puede instalar una cuenca de drenaje cerca del pozo o en el fondo del pozo. Recibe agua de lluvia y escorrentía o de bombeo de agua subterránea (agua de mina). Es un lugar de almacenamiento permanente o temporal (en regiones lluviosas donde se debe evacuar el agua para no inundar la cantera. Sobre sustratos drenantes, en ocasiones no es necesario).
Una o más cuencas de sedimentación recogen SS ( materia en suspensión en el agua). Su agua se puede reutilizar para el lavado de materiales (circuito cerrado) o para el tratamiento del agua de la mina antes de su descarga al medio natural. Entonces es necesaria una limpieza periódica de los lodos sedimentados.

Establecimiento de una cantera

Obedece a varios criterios:

geológico obviamente,
comercial: la proximidad a los lugares de consumo es vital, ya que el transporte representa una gran parte del precio de venta.
de seguridad
normativa y medioambiental: « en Francia, por ejemplo, las canteras están sujetas a autorización de la prefectura. El Prefecto elabora un plan departamental que describe las áreas donde es posible la explotación de una cantera . Generalmente se agregan muchas otras restricciones regulatorias; se puede citar principalmente, en relación con Francia: '
- Limitaciones urbanísticas : el Plan de Ordenación Urbana Local del municipio donde se instalará la cantera, el SCOTT (alineación de los PLU de varios municipios), etc.
- restricciones regulatorias destinadas a proteger la naturaleza y la flora : parques nacionales , paisajes clasificados, en Europa; Zonas Natura 2000 , Zona de interés comunitario para las aves ( ZICO ), Zona de protección especial (ZEPA) y en Francia; Parque Natural Regional (PNR), ZNIEFF , Orden de Protección de Biotopos de la Prefectura (APB), Reserva Natural Regional (RNR), etc.

La superposición en un mapa de todas estas limitaciones permite realizar las posibilidades de abrir una carrera. En pratique, les surfaces disponibles sont réduites, ce qui pose aujourd'hui de sérieux problèmes d'accès à la ressource, alors que la pierre est la deuxième matière naturelle la plus consommée après l'eau (environ 20 kg par jour et par habitant , en Francia).

El arrendamiento de la cantera no es un arrendamiento comercial , sino un contrato de venta de materiales a extraer; La jurisprudencia se basa en el hecho de que el material objeto del contrato (arcilla, granito, etc.) es un mueble por anticipado.

Impacto medioambiental

El impacto de las canteras en su entorno varía según el momento (etapa de explotación, etapas de recolonización), y según el tipo de extracción y sustrato:

Algunos depósitos están prohibidos de explotación: este es el caso de los ubicados en el lecho menor de los cursos de agua (las extracciones para el mantenimiento justificado de los cursos de agua son dragados )
Las canteras subterráneas a menudo influyen en el agua a través de sus interacciones con las aguas subterráneas y superficiales. El cantero debe bombear el agua del sótano para que no invada la cantera. Y los contaminantes que posiblemente se hayan dispersado en una cantera pueden al final de su vida contaminar directamente el nivel freático. En determinadas condiciones, puede producirse un drenaje ácido . Por el contrario, algunas canteras, si no se rellenan, ofrecen un gallinero para los murciélagos o para otras especies al final de su operación (pozos de arena y grava en particular, que pueden albergar muchas especies pioneras y golondrinas de ribera) , después de haberse constituido posiblemente para estas especies una situación de trampa ecológica ).
Las carreras se abandonan con mayor frecuencia al final de su vida. Representan un gran peligro de colapso, porque la infiltración de agua los debilita. Pueden causar serios daños a las casas construidas arriba. Numerosos en el este de Francia, pero también en la región de París, son supervisados de cerca por los servicios de la prefectura, INERIS (Instituto Nacional de Medio Ambiente y Riesgos Industriales) y el BRGM;
Las canteras al aire libre en roca maciza modifican significativamente el paisaje, creando acantilados, cortando colinas, creando profundos agujeros en la llanura. Las alturas de los frentes de tala no estaban reguladas anteriormente y los frentes de más de 30 metros eran comunes. Estas importantes alturas acentuaron el vertiginoso aspecto de estos cambios;
Es difícil medir el impacto a largo plazo de las extracciones en los lechos de los ríos o en el mar, depende de la resiliencia ecológica del medio ambiente y la velocidad del retorno del aluvión. Las extracciones de pozos de grava en depósitos sedimentarios a menudo conducen a la creación de nuevos cuerpos de agua al dejar que el nivel freático salga al aire libre.

Impactos de las canteras en operación

A corto plazo, estos impactos son:

las vibraciones de la voladura: las voladuras nunca son perfectas, sufren una pérdida de energía. Las regulaciones establecen límites estrictos a las vibraciones máximas permitidas en las estructuras alrededor de las canteras. El cumplimiento de las regulaciones no evita las quejas (algunas de las cuales no siempre están libres de mala fe y cálculos financieros);
vibraciones del transporte en camión: mucho menos notadas, porque no son específicas de las canteras, su intensidad suele ser mucho mayor que las de las voladuras;
Ruido: el equipo de trituración es particularmente ruidoso, al igual que el sonido de una piedra que cae en el volquete de un camión vacío y el sonido de los dispositivos de advertencia de retroceso de los vehículos. La normativa también regula los niveles máximos aceptables de ruido en el borde de las operaciones durante el día y la noche;
polvo: el movimiento de maquinaria en las pistas, así como el aplastamiento y cribado, levantan mucho polvo. En canteras donde la roca es rica en sílice ( Bretaña , Baja Normandía , Macizo Central ...) este polvo contiene suficiente sílice libre para provocar la aparición de silicosis en el personal, tras una exposición continua y duradera (de varios años). En Francia, los trabajadores de la cantera deben medir la lluvia de polvo en el borde de la operación. Sin embargo, el método de medición generalmente implementado (el llamado método “plaquetario”) no permite tener una evaluación sanitaria de los efectos del polvo en la población. De hecho, este método mide el peso del polvo que se deposita en una oblea. Esto no permite saber cuál es el tamaño de partícula del polvo emitido. Sin embargo, el impacto del polvo en la salud está directamente relacionado con este parámetro.

Reducción de impactos, compensaciones

Los trabajadores de las canteras han estado pensando en reducir estos impactos durante varios años; en Francia y en otros países, la integración del paisaje de los sitios al final de su vida útil ahora se tiene en cuenta tan pronto como se abre un sitio o se renueva su licencia de funcionamiento. Se requiere una garantía financiera (en Francia, por las prefecturas) para garantizar que los movimientos de tierra definitivos se llevarán a cabo incluso si el operador quiebra. Estos planes de rehabilitación pueden ser muy exhaustivos y abrir nuevas perspectivas para vecinos y municipios, como el de las canteras de Fréhel que propone la creación de un refugio de aguas profundas en esta costa de arenisca rosa. (todavía actual?)

Los sitios denominados "huérfanos", de los que carecían los operadores en el momento de la restauración, están siendo tratados paulatinamente por el sindicato profesional UNICEM .

El ruido y polvo y aerosol problemas son el objeto de tratamientos adaptados a las situaciones: revestimiento , contención, de aspiración, filtración, pulverización de agua, cuernos de retroceso con señal rápida de amortiguación, etc.

Fin de la vida

Las canteras forman “enclaves” en el eco paisaje matriz entonces presentar un potencial para el nuevo hábitat para sucesiones de especies que varían según las características biogeográficas de las canteras y su contexto ecológico (riqueza y la proximidad a las poblaciones fuente capaz de recolonizar el sitio) . Al final de la operación, si la cantera no ha sido utilizada como vertedero de productos ecotóxicos o indeseables para el medio ambiente, tiene varias características de interés ecológico;

Cese de las presiones antropogénicas, dando paso a especies pioneras, a veces con la aparición de estanques o estanques cuando el nivel freático sube tras las paradas de bombeo de desagüe;
En lo que respecta a la ecología del paisaje, la cantera abandonada se convierte en un lugar original, ideal para determinadas especies pioneras o especies que habitan en pedregal, acantilados y ambientes rocosos o inundados si es necesario; Las condiciones de vida allí son, al menos inicialmente difíciles (aridez, falta de suelo y baja disponibilidad de ciertos nutrientes, exposición, erosión si es necesario ...), pero este contexto favorece especies adaptadas a estas condiciones extremas;
La diversidad de microhábitats que se han vuelto raros o naturalmente raros (excluidas las montañas) es a veces alta: frente, pedregal, valla de tierra, teja, estanque, lo que favorece a las especies que pueden vivir en estos pequeños hábitats o utilizarlos como sustitución de hábitat;
Normalmente no hay fertilizantes (factores de eutrofización y banalización de la fauna y la flora ... Esto es favorable para especies de ambientes oligotróficos (particularmente amenazados).
Los pesticidas no se encuentran normalmente allí, lo que es bueno para las especies que los padecen, incluida la mayoría de los invertebrados y animales de sangre fría.
Existen ecotipos particulares, adaptados a la ausencia de suelo oa asentamientos intensos. Daniel Petit (1980) mostró que plantas como la acedera de hojas redondas ( Rumex scutatus ) tenían que adaptarse al pedregal (que luego ayudan a estabilizar);

Hay guías de buenas prácticas disponibles para una mejor rehabilitación y gestión de la biodiversidad, incluidas las carreras relacionadas con el agua, las carreras en el área Natura 2000 y, más recientemente (2011), las carreras de rocas masivas.

En Francia

Según el BRGM, Francia metropolitana y en los departamentos y territorios franceses de ultramar tenía 4.276 canteras declaradas "activas" a finales de 2013 y según la Unión Nacional de Productores de Agregados (UNPG), en 2010 Francia tendría alrededor de 2.700 canteras de agregados ( productos móviles de origen aluvial o producidos localmente triturando el lecho de roca. Cubren aproximadamente (2004) 0.02% del territorio (Unicem, 2000), produciendo aproximadamente 6.8 t / habitante (es decir, 4.5 veces el consumo individual de petróleo; 1.5 t / cápita / año) Más de la mitad (55%) de los áridos proceden de canteras de rocas masivas. Por tanto, se produce
una media de alrededor de 1 millón de toneladas, o 20 kg por persona, de arena y grava cada día. Las obras públicas son los primeros consumidores en Francia con 408 millones de toneladas de áridos y rocas extraídas para ellos en 2004 por 1.770 empresas en alrededor de 4.000 sitios (canteras de roca suelta o masiva). Los 500 millones de toneladas consumidas en 1975 en el pico de la construcción, pero mucho más que los 75 millones de toneladas consumidas en 1950 en Francia durante la reconstrucción posterior a la Segunda Guerra Mundial. El UNICEM ha supuesto una disminución en el número de carreras y empresas en las últimas décadas, especialmente a favor de las actividades de reciclaje.

Después de la explotación o cuando se produzca, los canteros deben remodelar o renaturalizar sus sitios para agricultura, silvicultura, reserva ecológica, centro de ocio, elementos de la cuadrícula verde y azul, etc.

Profesiones profesionales

Notas y referencias

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Ver también

Bibliografía

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