Locos por la Geología

¿Qué son las zeolitas?

Puede llamar la atención el hecho de que me esté refiriendo a estas sustancias en plural, pero ello se debe a que el nombre zeolita no designa a un mineral único sino a un grupo, del cual en la actualidad se conocen no menos de 50 integrantes naturales.

De entre ellos, los más comunes son: clinoptilolita, natrolita, analcima, chabazita, estilbita, laumontita, phillipsita, mordenita y erionita.

Ya tienen una variedad de nombres para ponerle a sus mascotas, ¿no creen? ¿Se imaginan ir al parque y llamar a su perrita: ¡Erionita, Erionita, aquí!!!?

Ahora, volviendo a lo nuestro, agreguemos que por si las variedades naturales no fueran suficientes; existen también compuestos asimilables a las zeolitas, que se obtienen artificialmente, para aprovechar sus notables propiedades. Si consideramos juntas las variedades artificiales y naturales, su número supera las 200.

¿Cuál es la composición química aproximada del grupo de las zeolitas?

Las zeolitas (o ceolitas, como también se las conoce) son de difícil inclusión en la clasificación tradicional de los minerales, porque permiten sustituciones químicas del silicio por otros cationes.

No obstante, las naturales se ubican normalmente como silicatos, y dentro de ellos, entre los tectosilicatos, compuestos por tetraedros formados por un catión y cuatro átomos de oxígeno, es decir que su fórmula general es  TO4, donde la T señala el tetraedro, cuyo catión puede ser silicio (Si), aluminio (Al) o hasta germanio (Ge), en casos más raros

Cuando los tetratedros se conectan entre sí, comparten oxígenos, por lo cual su fórmula suele presentarse como TO2.

Por otra parte, debido a que el aluminio tiene menos cargas que el silicio, cuando aquél entra en la composición, las cargas se compensan incluyendo K, Na y Ca o menos frecuentemente Li, Mg, Sr y Ba.

Como puede verse, ya desde su fórmula, las zeolitas son minerales con mucha personalidad, y en cuanto a su aspecto, son blanquecinas, hidratadas, blandas y livianas.

¿A qué deben su nombre?

El nombre zeolita procede del griego, idioma en el que ζειν (zein) significa hervir y λιθος (lithos) significa piedra, y fue acuñado por el barón Axel F. Cronstedt (1722- 1765), importante mineralogista y químico sueco, al que se le deben otros muchos descubrimientos, y al que en algún momento dedicaré un post.

Cronstedt observó durante uno de sus ensayos en el laboratorio, que al calentar muestras de uno de estos minerales hasta entonces desconocido, se desprendía una gran cantidad de agua, dando la impresión de que se producía una ebullición, y por ello lo denominó zeolita.

El mineral objeto de aquel ensayo es hoy conocido como estilbita, un alúmino- silicato de calcio y sodio que contiene 28 moléculas de agua en su composición, las cuales generan el efecto que mencionamos más arriba. Con la estilbita surge el nombre que después -al comprobarse que había otros alúmino silicatos hidratados, fundamentalmente de sodio, calcio y potasio, con una reacción semejante- se aplicó a todo el grupo, y no ya a una única especie.

¿Por qué son tan notables sus propiedades?

Probablemente la característica más llamativa es la reversibilidad del proceso de deshidratación. Es decir que al calentarse pierden el agua, pero luego la vuelven a recuperar. Además, la estructura cristalina se mantiene sin cambios durante ese proceso, debido a que las moléculas de agua están adsorbidas, y no absorbidas en el edifico atómico del mineral.

Cabe señalar que mientras que la adsorción es la capacidad de atraer gases o soluciones (en este caso agua) a nivel de las superficies externas, o internas que quedan expuestas por grietas, roturas, etc.; la absorción implica el ingreso de fluidos al interior mismo de los cristales.

Además de esta capacidad de adsorber agua, más tarde se descubrió que las distintas zeolitas tienen también tubos o canales internos que permiten la circulación de distintos tipos de fluidos, sea líquidos o gases.

Cabe agregar, que habiendo tantas especies de zeolitas, no todos los canales tienen diámetros similares, lo cual en la práctica significa que las diferentes zeolitas dejan pasar determinadas sustancias y retienen otras.

Esto las convierte en versátiles y útiles filtros de uso en agricultura, industria, ecología etc, tal como veremos en el punto siguiente.

Como si lo dicho fuera poco, las zeolitas pueden también intercambiar iones con el medio en que se encuentran, cediendo los que forman parte de su composición, para tomar en cambio los que abundan en el ambiente, es decir que exhiben lo que se llama capacidad de intercambio iónico.

¿Qué aplicaciones tienen las zeolitas?

• Debido a la mencionada capacidad de intercambio iónico, las zeolitas pueden usarse para limpiar aguas sucias, duras o contaminadas, ya que toman de ellas los iones indeseados.
• En piscicultura, las zeolitas mantienen pura el agua, y proveen elementos necesarios para la nutrición de los peces.
• En agricultura son descontaminantes y favorecen el crecimiento de las plantas.
• Sirven como suplemento dietario para aves, y para evitar malos olores del tracto intestinal en la crianza de los cerdos.
• Son también usadas como piedritas sanitarias para gatos.
• Pueden usarse como excipientes en farmacología.
• Son catalizadores en la industria petroquímica.
• La propiedad de dejar pasar selectivamente algunos fluidos- que expliqué más arriba- las convierte en verdaderos «tamices moleculares», que permiten su uso para limpiar toda clase de fluidos, y su incorporación a la industria del detergente.

¿De dónde se obtienen las zeolitas?

Su contenido de agua y su ocurrencia mayoritariamente en rocas sedimentarias, indica que se trata de minerales formados a baja temperatura, casi siempre en la superficie terrestre.

Generalmente aparecen en rocas volcánicas máficas, como relleno de cavidades por deposición de fluidos o vapores. Es común también su generación como productos de alteración de los vidrios volcánicos presentes en los depósitos de cenizas, en donde suelen tener el rol de agente cementante.

No es extraño hallar extensos depósitos zeolíticos en rocas sedimentarias químicas de origen marino; y eventualmente los terrenos con metamorfismo de bajo grado pueden contener secuencias de minerales zeolíticos, generados a partir de feldespatos y vidrios volcánicos, por lo que también las zeolitas son buenos indicadores de los diversos grados de metamorfismo alcanzados por el espacio involucrado.

Los principales productores mundiales son China, Corea del Sur, Japón, Turquía y Jordania.

En Argentina, los principales depósitos de zeolitas (variedad clinoptilolita) se encuentran en Patagonia.

Desde Ecuador me escribe Zoilo Angulo señalando que allí tienen la clinoptilolita. Agrego el dato y agradezco el aporte.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.
P.S.: La imagen que ilustra el post la he tomado de la Enciclopedia Británica.

El Dr. Orruma era especialista en Geofísica, y fue colega docente en la Universidad Nacional de Río Cuarto. Como era un profesor muy querido por sus alumnos, y como persona dejó un gran recuerdo al retirarse, lo menciono con su nombre, porque me enorgullece haber compartido la porción final de su carrera.

Efectivamente, hace cerca de treinta años atrás, cuando yo todavía ejercía en esa Universidad, el Dr Orruma se acogió a los beneficios de la jubilación y dejé de verlo por un tiempo.

Algo después, lo encontré de manera casual en la peatonal de Córdoba, y nos quedamos conversando un ratito. La parte del diálogo que me resultó inolvidable, y que reproduzco para ustedes fue la siguiente:

«-¿Qué está haciendo ahora que se jubiló, doctor?

-No estoy haciendo absolutamente nada…y no me queda tiempo para ninguna otra cosa…»

Una maravillosa muestra del sentido del humor de un geólogo del cual lamentablemente no tuve más noticias hasta la fecha.

Otra anécdota de él que recuerdo, se produjo en un momento en que mientras estábamos en la Uni, se le cayó un botón del saco. Él lo levantó, lo observó un momento con una aparatosa atención, y al guardarlo en el bolsillo, dijo:

«-Caramba, parece que me estoy desmoronando…»

Hasta aquí mis recuerdos. Espero que pasen un buen fin de semana, y los espero el próximo lunes.

La imagen que ilustra el post es de este sitio.

Si bien muchas de estas recomendaciones aparecieron de resultas del foro realizado en Panamá, por allá por el año 1991, no parecen haber hecho mella en la conciencia de quienes toman las decisiones políticas, de modo que rescatarlas e insistir una vez más en ellas, me parece más que justificado.

Pero comencemos con algunas definiciones básicas:

¿Es lo mismo un territorio frágil que uno de alto riesgo geológico?

No, y no necesariamente coinciden en el espacio.

Un mapa de riesgo se define con una mirada antropocéntrica, ya que según he explicado muchas veces, incluye el concepto de vulnerabilidad, que no es otra cosa que la confluencia entre el peligro y la presencia humana en la zona.

Es decir que apunta a definir cuál sería el grado de daño a los seres humanos, sus bienes y la infraestructura ante un acontecimiento geológico potencialmente lesivo.

En cambio, el concepto de fragilidad es independiente de la presencia humana. Se trata de evaluar la condición del terreno mismo, en función del clima, la vegetación, y su equilibrio con las condiciones geológicas presentes.

Así por ejemplo, un territorio frágil es el peridesértico que puede moverse hacia una recuperación o una desertización o hasta desertificación. Y es obvio que dada la baja ocupación humana de las zonas peridesérticas, su riesgo es comparativamente bajo.

Pero también un humedal o hasta un bosque pueden encontrarse en un estado de equilibrio metaestable, a veces por la variabilidad climática natural, a veces por la intervención humana, y casi siempre por ambas razones.

¿Por qué se siguen sobre-explotando los territorios frágiles?

Básicamente, y hasta en los casos en que lo es de manera indirecta, la causa principal de la explotación de espacios que deberían preservarse, es el incremento permanente de la población humana.

En los últimos años, y de la mano de las nuevas metodologías que tratan la infertilidad y las enfermedades agudas, el crecimiento demográfico ha comenzado a salirse de los ritmos previamente calculados, al menos en las comunidades desarrolladas y en desarrollo, que son casualmente las que más difícilmente se integran al medio sin una fuerte intervención previa.

Las comunidades más primitivas son más diezmadas por enfermedades teóricamente sencillas de tratar, y por la malnutrición, pero son también las que mejor se integran al ambiente respetando sus características intrínsecas, salvo bajo circunstancias de extrema necesidad, o por desconocimiento de otras alternativas. Esto genera una paradoja, ya que siendo las que menor impacto tienen sobre el medio, son las que más rápidamente sufren las consecuencias de sus alteraciones, porque por lo general habitan los espacios más marginales, y por ende más frágiles.

En resumidas cuentas, las tres causas concurrentes que siguen presionando ecosistemas ya en riesgo, podrían enumerarse como:

• pobreza
• ignorancia
• falla institucional.

Esta última, a su vez, tiene dos aspectos: mala administración del mercado, y concepciones poltíicas que no responden a la realidad del medio natural.

¿Qué correcciones deberían hacerse en las políticas de desarrollo para que éste resultara sostenible?

Por cierto hay numerosas estrategias que apuntan a evitar el continuado deterioro de áreas frágiles, sobre todo aquéllas que incluyen bosques nativos aún resistiendo el avance desenfrenado de la deforestación.

No cabe duda de que lo primero que se requiere es un nuevo enfoque en cuanto a su valoración, lo que comienza en la educación de los pobladores de áreas cercanas, pero desde lo institucional, cabe recomendar los siguientes puntos:

• corregir la subestimación de áreas frágiles como fuentes de recursos valiosos, aunque no convencionales a veces.
• incluir el activo ambiental en el marco de las riquezas naturales propias de cada país.
• reducir drásticamente los desarrollos de infraestructuras que avancen sobre terrenos en equilibrio metaestable, y en ningún caso aprobar intervención alguna, sin la previa Evaluación de Impacto Ambiental debidamente aprobada (y apropiadamente realizada por actores sin intereses económicos en el área).
• plantear legislaciones que alienten el desarrollo sostenible, tales como incentivos o exenciones impositivas a las actividades de reforestación, manejo conservacionista de suelos, etc. Y por supuesto también fuertes penas (desde multas hasta cárcel) a quienes provoquen intencionalmente incendios, o agredan el medio de maneras comprobables, a través de vertidos ilegales, explotaciones no autorizadas, deforestación indiscrimada, etc.
• insistir en la educación ambiental, desde los primeros años de la escuela primaria. Sin embargo no debe confundirse educación ambiental com «tirar los papelitos en el cesto», ya que es mucho más que eso, y requiere la formación previa de los propios docentes.

¿Cuál es el manejo recomendable para áreas protegidas y eventualmente parques nacionales?

Según el estado de situación de cada territorio, las estrategias incluyen un amplio abanico, desde la simple declaración de áreas protegidas, en las que solamente se admiten intervenciones y explotaciones de bajo impacto, hasta la generación de parques nacionales, sujetos a restricciones y controles mucho más estrictos.

Cualquiera sea el caso, pero sobre todo para los parques nacionales, los requerimientos mínimos incluyen los siguientes puntos:

• presencia in situ de personal con el entrenamiento adecuado, como los guardaparques.
• planificación adecuada para el manejo del área, respaldada por evaluaciones y monitoreos de impacto ambiental.
• leyes, regulaciones y multas claramente establecidas, y poder de policía para asegurar su cumplimiento.
• programas permanentes de educación ambiental.
• facilidades para realizar investigación y divulgación de los resultados del seguimiento de la situación ambiental y sus cambios.

¿Qué formas de explotación racional podrían recomendarse?

En muchos países en desarrollo, ya se han puesto en práctica con excelentes resultados, sistemas de explotación sostenible, a cargo de la población autóctona, a través de microemprendimientos que ejercen menos presión sobre el sistema a proteger, que las explotaciones intensivas por empresas cuyas direcciones están radicadas a cientos o miles de km de distancia.

Ejemplos dignos de mención en zonas de bosques son: recolección de frutos, hierbas aromáticas y medicinales, hongos comestibles, fibras para usos artesanales, etc. Todos ellos se sostienen a largo plazo, ya que no implican la deforestación.

También el turismo ecológico es una alternativa para zonas más áridas, pero requiere en todos los casos muy estrictos controles, y en ningún caso supone alteraciones como construcción de hoteles, restaurantes, etc., en el interior mismo de la zona protegida.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.
P.S.: La foto que ilustra el post es del Gran Cañón del Colorado, en Estados Unidos, territorio por demás frágil, que sin embargo se explota turísticamente con inteligencia y rindiendo ganancias. Hay allí paisajes mucho más grandiosos, pero he seleccionado esta foto para mostrar el ecotono marginal.

Cuando me llegó esta invitación desde la Alianza Francesa, y después de haber visitado la muestra, me pareció que debía compartir con ustedes el descubrimiento de otra artista que se acerca a nuestra locura geológica, la pintora Susana Bergero, cuyas obras pueden conocer en este link.

Este post es la segunda parte del que presenté la semana pasada, de modo que deberían ir a leer esa entrada antes que ésta.

El lunes pasado contesté las siguientes preguntas:

¿Qué se entiende por dureza mineral?

¿Qué escalas se usan para su medición?

¿Cómo se establece la dureza en la escala de Mohs?

¿Cómo se mide en la práctica la dureza con la escala de Mohs?

Hoy continuamos con las preguntas que habían quedado pendientes.

¿Hay alguna medición absoluta de la dureza?

Sí, muchas de las escalas que mencioné en el post anterior, entre ellas la de Rosiwal establecen las durezas de modo absoluto, midiendo de alguna manera las fuerzas aplicadas o las incisiones resultantes en el mineral.

Algunas escalas miden el peso que hay que aplicar a la punta exploradora, otras en cambio miden la profundidad del surco resultante.

En general, las variaciones en los números obtenidos en las diversas escalas tienen que ver con la selección del sistema de medidas, o de las unidades empleadas, además de la diferencia en el objeto de la medición que ya he mencionado (fuerza aplicada o raya obtenida).

Así es que en unas escalas se usa el Kg masa, en otros el Kg fuerza, a veces la presión, etc.

¿Cómo se establece la dureza con la escala Rosiwal?

Mide en una escala absoluta la dureza de los minerales, expresada como la resistencia a la abrasión medida en pruebas de laboratorio con un esclerómetro, y asignando al corindón el valor de 1000. En este caso lo que se mide es el peso necesario hasta obtener una incisión nítida en el mineral explorado.

En la figura que ven ilustrando el post, hay a la derecha un esclerómetro del S XIX y a la izquierda uno actual con balanza digital.

La palabra esclerómetro procede de las raíces griegas skleros= dureza y metron= medida.

¿Esas escalas, qué relación guardan entre sí?

Prácticamente ninguna, son independientes entre sí. Aunque, por supuesto el ordenamiento de minerales según su dureza será el mismo en ambas. Es decir que si un mineral A es más duro que B en una escala, obviamente también lo será en las demás, aunque sólo en una de ellas (la de Mohs) se le asignará un número de 1 a 10.

En las otras, se establecen valores absolutos, según ya dijimos, de modo que pueden establecerse siempre tablas de equivalencias.

Como ejemplo, tomamos a continuación los minerales de la escala de Mohs, y enumeramos sus valores de dureza según Rosiwal, (recordando que el valor 1000 se le asigna al corindón) y en la de Knoop, que son las de uso específico, aunque no corriente, en mineralogía:

Escala Rosiwal                Escala Knoop

Talco: 0,33                                         1

Yeso: 1,25                                        32

Calcita: 4,5                                     135

Fluorita: 5                                      163

Apatita: 8,13                                   430

Feldespato: 37,03                           560

Cuarzo: 125                             800-900

Topacio: 200                       1300-1400

Corindón: 1.000                          2000

Diamante: 140.000              8000-8500

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