Locos por la Geología

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Entre las piedras preciosas de más valor se encuentra la esmeralda, que disputa el primer puesto al diamante, y que ha llegado a ser más cara que él, cuando los caprichos de la moda encumbraron su demanda. Hoy vamos a hablar un poco de ella.

¿De dónde procede el nombre esmeralda?

Según los filólogos, la palabra esmeralda deriva del latín smaragdus, término que se utilizaba para designar a ésa y a otras piedras verdes, tales como la malaquita o la crisocola, que comparten con la esmeralda su belleza, aunque no se encuentran en forma de cristales transparentes ni bien desarrollados.

Volviendo al término latino, al parecer sería una deformación de palabras mucho más antiguas, sobre las cuales los estudiosos no terminan de ponerse de acuerdo, aunque hay quienes indican que podría provenir del idioma persa.

¿Qué es la esmeralda?

Obviamente es una piedra preciosa, ya que cumple con todos los requerimientos estipulados, pero mineralógicamente es solamente una de las variedades del berilo, que da numerosas gemas, aunque ninguna tan valiosa como la esmeralda.

El berilo, a su vez, es un ciclosilicato, cuya fórmula química es básicamente Be3Al2(SiO3)6, y cuyas variedades preciosas, además de la esmeralda, son: el aguamarina de color celeste; el heliodoro, amarillo, y la morganita, rosada.

En el caso de la esmeralda, debe su color verde característico a la presencia de un cromóforo en su red cristalina: el cromo, aunque en parte colaboran para generar esa tonalidad, también el berilio (nombre del elemento, no del mineral) mismo, y el vanadio a veces presente.

Cuando el color verde es intenso y oscuro, cosa que es poca frecuente, el precio de la gema aumenta considerablemente, precisamente por su escasez.

Las restantes propiedades macroscópicas de la esmeralda son las siguientes:

Composición química Be3Al2(SiO3)6:Cr; raya blanca, brillo vítreo, transparente a translúcida, tacto suave, sistema cristalino hexagonal, hábito cristalino bien definido, fractura concoidea, dureza 7.5-8, tenacidad frágil y peso específico entre 2,70 y 2,90.

¿Dónde se encuentran los mejores yacimientos de esmeralda?

Hasta el presente, las esmeraldas de mejor calidad son procedentes de Colombia, aunque en general puede decirse que las esmeraldas sin imperfecciones son escasas. Por esa razón, cuando son de gran tamaño, más que conservarlas intactas, se busca fracionarlas y facetarlas de manera de excluir dichas imperfecciones.

No obstante, las esmeraldas colombianas son las más puras por razones relacionadas con su génesis, como veremos más abajo.

El distrito de Muzo, con los mejores yacimientos de esmeralda en el mundo, se encuentra enclavado en el ámbito de los Andes Colombianos, en su porción localizada más al este, denominada precisamente Cordillera Oriental, y al norte de Bogotá.

Las minas más productivas son las de Muzo y Coscuez (5°33’N, 74°11’W y 5°39’N, 74°1’W, respectivamente), que se encuentran separadas entre sí por no más de 10 km, aunque no existen pruebas definitivas de que pertenezcan a un único depósito y tampoco hay ruta de conexión construida entre ellas. Forman parte del estado de Boyacá.

La mina Muzo está aproximadamente a 800 m sobre el nivel del mar, mientras que la Coscuez está a 1.120 m. En ambos sitios la vegetación es abundante y el clima cálido.

El distrito minero yace sobre lutitas de edad Cretácica temprana, intensamente plegadas, y atravesadas por numerosas fallas de rumbo noreste, acompañadas por brechamiento tectónico.

Esa relación entre los distritos con esmeraldas y el intenso fallamiento han conducido a relevamientos cada vez más detallados de todas las zonas tectonizadas aledañas.

Otro posible indicador de rocas portadoras de esmeraldas sería un cambio en color y textura de las rocas huéspedes, que se viene observando con bastante regularidad.

La formación que en el distrito de Muzo contiene esmeraldas, se conoce como Villeta, y data del Cretácico inferior (120 a 130 millones de edad aproximada). Se trata de un gran espesor de lutitas negras carbonosas y algún porcentaje de calizas, que han sufrido intenso plegamiento, diaclasamiento y fallamiento.

La formación Villeta comprende dos miembros: el inferior incluye lutitas carbonosas con finas intercalaciones de calizas, y el superior es de lutitas grises a amarillentas. Estos miembros se diferencias fundamentalmente en la textura.

Localmente los dos miembros están separados por dos capas delgadas consistentes en calcita y cuarzo (minoritario) en una matriz con ligeras cementaciones de caliza.

Todo este complejo se encuentra cortado por numerosas venas de calcita que rellenan parcial o totalmente las fisuras de los sedimentos, que tienen espesores variables entre 35 cm y varios metros, y que se orientan de maneras también variables, según cómo las fracturas mismas las controlen.

Es en las venas de calcita donde se encuentran cavidades que alojan cristales de esmeralda.

¿Cuál es la génesis de la esmeralda?

La razón por la cual las esmeraldas de Colombia son las más puras, es que pertenecen a los únicos yacimientos que existen en rocas sedimentarias y no en rocas ígneas.

Se asume que los movimientos tectónicos que originaron los Andes, inyectaron también las soluciones mineralizantes, portadoras de los elementos que constituyen las esmeraldas, hacia el interior de las fracturas generadas en los ambientes sedimentarios preexistentes. Allí se habrían enfriado con lentitud suficiente como para alcanzar un estado cristalinos muy perfecto.

Se asume también que determinadas soluciones salinas fluyendo por el interior de los sedimentos inyectados, habrían eliminado las impurezas como el hierro que podrían desmejorar la calidad de los cristales.

Esos cristales se encuentran azarosamente distribuidos, pero localmente se concentran dentro de las venas de calcita, junto con minerales como pirita, cuarzo, dolomita, y más raramente con fluorita, apatita, albita, y barita.

¿Qué puede agregarse respecto a la esmeralda colombiana?

Cuando iba a escribir sobre este tema, me pareció que era lo bastante extenso e interesante como para que mi próximo post sea sobre este tópico: las leyendas relativas a las esmeraldas y las minas del distrito de Muzo. Y sobre eso escribiré el próximo lunes.

¿En qué otros lugares del mundo se extraen buenas esmeraldas?

En Sudáfrica, en la región que hasta 1994 era el Transvaal, se presentan en esquistos cristalinos de la cordillera de Murchison.

En los montes Urales, cerca de Takovaya (Rusia), también hay bolsadas en esquistos; y en Brasil se encuentran en un mármol alterado, próximo a Bahía.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

P.S.: La foto que ilustra el post es del trabajo THE COSCUEZ MINE: A MAJOR SOURCE OF COLOMBIAN EMERALDS de Ron Ringsrud, (que también usé como fuente de parte de la información de este post) y la he subido con toda la leyenda, porque allí están los créditos correspondientes a los fotógrafos.

Aquí les presento otra versión, esta vez con fotos del lugar, de la canción Chuquicamata por Antonio Prieto. Como ya saben, Chuquicamata es la más importante explotación a cielo abierto de cobre en el mundo. Se encuentra en Chile, en la región de Antofagasta.

¿Qué dice esta noticia?

El día martes 5 de mayo de 2015, en la revista minera Once Diario, se informaba acerca de una planta que permitiría indicar las áreas donde se pueden encontrar diamantes.

Obviamente, recurrí a las fuentes, y luego de una pesquisa bibliográfica encontré el artículo de Stephen E. Haggerty, geólogo del departamento de Ciencias de la Tierra y el Medioambiente de la Universidad Internacional de Florida en Miami (Estados Unidos), publicado en el volumen 110 de Junio-Julio de la revista Economic Geology. (Bulletin of the Society of Economic Geologists).

En ese artículo se afirma que la planta tropical Pandanus candelabrum es un buen indicador para localizar superficialmente áreas que contienen chimeneas de kimberlitas, rocas de origen volcánico que suelen ser portadoras de importantes cantidades de diamantes.

¿Cuál es la planta indicadora?

Como ya he escrito más arriba, se trata de la Pandanus candelabrum, que no es sencillo definir por razones que Beentje y Callmander señalaron en 2014, al expresar que su posición taxonómica es algo incierta, básicamente porque las clasificaciones han estado basadas en material fragmentario, especialmente en África, continente que como ya veremos, se relaciona estrechamente con el tema que hoy tratamos.

Los mismos autores indican que hay una tendencia de los taxonomistas a crear nuevas especies cada vez que hay nuevas colecciones con algunos rasgos peculiares; cuando como en este caso es también posible que haya más de una especie en un complejo, definible como Pandanus candelabrum.

Sea cualquiera el caso, la planta que nos ocupa se extiende desde Camerón hasta Senegal, especialmente a lo largo de márgenes de ríos, bordes de manglares, bosques y pantanos abiertos.

Los rasgos más notables de la planta son su altura de 3 a 20 m, raíces aéreas de entre 2 y 2.5 m en individuos maduros, tronco de 15 a 20 cm de diámetro, ramas de entre 1 y 3 cm y follaje en forma de candelabro.

¿Cómo se estableció la relación?

Haggerty, el autor del descubrimiento informa que tras varios años de estudios en un distrito del noroeste de Liberia que ha sido explotado artesanalmente para extraer diamantes, se ha llegado a descubrir una nueva formación de kimberlita.

No se esperaba tal hallazgo porque se suponía que tanto la explotación como la intensa erosión habrían dado cuenta de todo enriquecimiento en el mineral.

La chimenena portadora de diamantes es una kimberlita hipabisal de tipo 1, con bloques ricos en mica y enclaves de brechas polimícticas.

Pero lo verdaderamente novedoso es que según las observaciones de campo, la chimenea (no así los diques) muestran crecimientos de una vegetación particular, hasta ahora de manera tentativa identificada como Pandanus candelabrum.

De repetirse sistemáticamente en diversos sitios con suelos de quimismo similar y similarmente influenciados por la presencia de la kimberlita, la planta podría considerarse un indicador biológico de la presencia de potenciales yacimientos de diamantes.

Es obvio que se requieren más estudios sobre el tema.

¿Qué grado de credibilidad tiene esta información?

La fuente es inobjetable, y los antecedentes del autor también lo son.

Por otra parte, son numerosos los antecedentes de especies de fauna y flora con tendencia a ocupar terrenos cuya composición química se relaciona con la presencia de determinados enriquecimientos minerales.

Ejemplo característico para los diamantes es la presencia de nidos de determinadas especies de termitas que se usan como indicadores biológicos.

¿Qué consecuencias tendrá en la minería?

Por un lado, disminuiría los costos de exploración para las empresas mineras, lo cual podría incidir en el valor mismo de mercado de la piedra preciosa; pero también podría ocurrir que buscadores aficionados se lanzaran masivamente a buscar la planta en África Occidental, poniendo en riesgo ambientes naturales que en muchos casos ya son frágiles en las condiciones actuales.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

P.S.: La imagen que ilustra el post es tomada del propio artículo científico en que se comunicó el descubrimiento.

Hoy vamos a retomar las propiedades minerales que se aprecian a simple vista, y con  maniobras muy simples. Particularmente seguiremos con el sistema cristalino, que como verán en el cuadro, es una de las características que dependen del estado de agregación.

Para entender este post, conviene que lean antes otro post en el que les expliqué qué es el estado cristalino.

No dejen de repasar esos conceptos, porque todo lo dicho en ese post lo doy por conocido y no lo repetiré aquí.

¿Cuántos y cuáles son los sistemas cristalinos?

Son siete, aunque en alguna bibliografía antigua el sistema trigonal se definía de manera ligeramente diferente y muchos lo consideraban dentro del hexagonal, como caso particular. De allí que a veces encuentren un listado de sólo seis sistemas.

Conviene señalar que los sistemas presentan además variaciones internas, que permiten su subdivisión en 32 clases, y las formas cristalinas posibles son todavía muchas más.

Los sistemas que hoy reconocemos son:

1. Cúbico.
2. Rómbico.
3. Tetragonal.
4. Hexagonal.
5. Romboédrico o trigonal.
6. Monoclínico.
7. Triclínico.

¿Cómo se los reconoce?

La manera de definir un sistema cristalino es según los ejes cristalográficos presentes en el cristal, y los ángulos que se definen entre esos ejes.

No se deben confundir los ejes de simetría con los cristalográficos, porque sólo algunos de ellos coinciden entre sí.

figura 1

¿Cuáles son los elementos de simetría?

Hay planos, ejes y centros, y en algunos casos, repito, ciertos ejes de simetría coinciden con los cristalográficos.

Pero del tema simetría y sus elementos no hablaremos en este post, sino en otros a subir en el futuro, porque de no separar los temas, podríamos generar alguna oscuridad en los conceptos básicos.

¿Qué son los ejes cristalográficos?

Los ejes cristalográficos se definen de manera tridimensional, y corresponden a líneas rectas imaginarias que atraviesan el centro del cristal y definen allí lo que se conoce como cruz axial. Se eligen de preferencia de manera tal que sean paralelos a aristas de cristales reales, para poder visualizar mejor la cruz axial. Pueden ser tres o cuatro, según sea el sistema en cuestión. (Ver figura 2)

Cuando todos los ejes son perpendiculares entre sí, los sistemas cristalográficos se conocen como ortogonales. Es el caso de los sistemas cúbico, rómbico y tetragonal.

Cuando alguno o algunos de los ángulos de la cruz axial no son rectos, las redes cristalinas son no ortogonales, categoría que comprende los sistemas hexagonal, trigonal, monoclínico y triclínico.

Debemos tener presente que en la posición convencional de «lectura» de un cristal, el eje cristalográfico que va de adelante hacia atrás se denomina eje a, el b va de derecha a izquierda y el c desde arriba hacia abajo.

Si los ejes son desiguales, casi siempre el c es el más largo.

Cuando hay un cuarto eje, tres se cortan en el plano horizontal, según 120° hasta completar los 360 de la circunferencia completa. Obviamente, encontraremos un semieje horizontal cada 60° en el giro completo. El restante eje será siempre el c, y su posición es vertical.

¿Cómo se reconoce el sistema cúbico?

Se conoce también como isométrico y puede decirse de él que es monométrico, ya que los tres ejes cristalográficos son todos de igual longitud, es decir que hay una sola medida tres veces repetida. (Ver figura 1). Todos los ejes se cortan en ángulos rectos (90°).

Algo digno de destacar es que es el único sistema isotrópo, vale decir que tiene las propiedades vectoriales idénticas en todas las direcciones, ya que se inscribe bien en una esfera perfecta.

¿Cómo se reconoce el sistema rómbico u ortorrómbico?

Presenta tres ejes, todos en ángulo recto, con longitudes diferentes entre sí.

¿Cómo se reconoce el sistema tetragonal?

Tiene los tres ejes, todos en ángulo recto, dos de ellos con igual longitud (a y b) y uno (c) de diferente medida.

¿Cómo se reconoce el sistema hexagonal?

Es uno de los dos que tiene cuatro ejes, dispuestos como he explicado más arriba, es decir que tres de los ejes son horizontales y contenidos en el mismo plano, además de exhibir la misma longitud. El cuarto eje, el c, es de diferente longitud, y pasa a través de la intersección de los otros ejes en ángulo recto con el plano que los contiene.

¿Cómo se reconoce el sistema trigonal o romboédrico?

En general la relación de los ejes cristalográficos y de los ángulos entre ellos es semejante a la del hexagonal, pero carece de plano de simetría horizontal, vale decir que no se repite la misma forma arriba que abajo del plano central que ocupa la posición horizontal. Por ejemplo, arriba puede haber una cara y abajo un vértice en la misma posición.

¿Cómo se reconoce el sistema monoclínico?

En este sistema, los tres ejes son todos desiguales en longitud, dos de los cuales se cortan en ángulo recto, y el tercero corta al plano entre ellos con un ángulo oblícuo.

¿Cómo se reconoce el sistema triclínico?

Tiene tres ejes, todos desiguales en longitud y que se cortan según tres ángulos diferentes entre sí y distintos de 90°.

¿Qué más se debe considerar con respecto a este tema?

Es importante tener en cuenta algunos aspectos complementarios. En primer lugar, si bien los minerales de una especie dada, siempre cristalizan en el mismo sistema, por lo cual podría considerarse que esta característica es una propiedad diagnóstica, no siempre puede usarse, porque a veces el tamaño del cristal es tan pequeño que no se observa a simple vista.

Además, cada sistema, como dije más arriba, presenta variaciones y las formas cristalinas resultan muchas veces de facetados o intercrecimientos que dan formas muy complejas y difíciles de describir en minerales reales.

Esto último es así, porque la expresión final depende de parámetros externos y variables, como el espacio y material disponibles durante el crecimiento. Así, por ejemplo, si numerosos cristales se van formando simultáneamente en un espacio pequeño, la competencia entre ellos puede hacer que se deformen unos a otros, dando formas incompletas o contorsionadas.

Un ejemplo particularmente interesante es el caso de las maclas (cristales que crecen juntos como siameses, digamos) y que veremos en otra oportunidad.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

P.S.: La imagen de la figura 1 es de este sitio. A la figura 2, la tomé de aquí.

Cuando introduje este tema, hace mucho tiempo ya, les presenté la clasificación de las propiedades minerales, y entre las que dependen del estado de agregación mencioné el hábito, del cual nos ocuparemos en este post.

¿Qué se entiende por hábito mineral?

Se entiende por hábito, la manera en que los cristales individuales de un mineral dado, se relacionan entre sí, es decir cómo se ordenan corrientemente en el espacio. Aun la tendencia a permanecer como individuos aislados constituye en sí misma un hábito.

Cuando escribí más arriba la palabra «corrientemente», hice, aun sin premeditación, una referencia a la etimología de la palabra. En efecto, es un vocablo que procede del verbo latino «habere», que quiere decir tener. Pero no se deriva de él de manera inmediata, sno a través de su forma frecuentativa «habitare».

Y ahora les explico que frecuentativo quiere decir, cuando se aplica a un verbo, que la acción ocurre de manera reiterada. En este caso particular, lo que indica es que algo se tiene de manera repetida. Eso es un hábito. Y en el caso de los minerales, es la forma exterior que ellos tienen u ostentan a menudo.

Es importante señalar que un mismo mineral puede presentar hábitos diferentes, por razones que veremos más abajo. De cualquier manera, el hábito es útil para el reconocimiento, porque hay sólo un cierto número de hábitos posibles para cada mineral.

Como además existen algunos casos en que determinados hábitos son característicos de localidades definidas, puede ser una buena pista acerca de su procedencia.

¿ Cómo se reconoce el hábito de un mineral?

A simple vista, aunque hay también alternativas de reconocimiento microscópico, cosa que no entra en este post, porque la intención por el momento es aprender a reconocer minerales sin recurrir al laboratorio ni al microscopio.

Lo que se observa, entonces, es la geometría del individuo cristalino y de su relación con el conjunto de los restantes cristales, y se procede a su clasificación.

¿Qué tipos de hábitos existen?

La primera etapa del reconocimiento consiste en definir si se trata de un cristal aislado, de una agrupación de cristales, o de masas cuyos cristales no resultan reconocibles a ojo desnudo.

Dentro de cada una de estas alternativas, se asigna luego el ejemplar a una de las numerosas clases que cada uno de los grupos mencionados comprende.

En un sentido muy estricto, las variaciones de aspecto, si se observan en todas sus sutilezas, podrían conducir a la generación de un listado casi infinito de términos descriptivos. Por eso no existe acuerdo total entre autores a la hora de enumerar los hábitos posibles, y consecuentemente aquí he seleccionado los más reconocidos.

¿Qué hábitos se manifiestan en cristales aislados?

• Acicular: la palabra reconoce la misma raíz que el término aguja, y ésa es la forma que adquieren los cristales, es decir delgados y aguzados. Un ejemplo es la natrolita.
• Prismático o columnar: dos formas que algunos exquisitos separan entre sí, generando innecesaria profusión de nombres. Ejemplo típico es la turmalina.
• Coraloide: término no aceptado por todos, ya que la «forma de coral» tampoco es única ni característica, pero suele aplicarse a algunos ejemplares de aragonita.
• Capilar o Filiforme: hebras finas parecidas a cabellos, como en algunos metales.
• Poliédrico: vocablo que puede agrupar a todos los cristales bien desarrollados en formas geométricas que tienen a su vez nombre propio, como cubo (galena), octaedro, o dodecaedro como la pirita.

¿Qué hábitos se manifiestan en agrupaciones de cristales?

• Arborescente: el nombre remite a la forma de un árbol, como en la plata nativa.
• Dendrítico: semeja hojas de plantas, como en la pirolusita, que muchos confunden con restos fosilizados de plantas.
• Reticulado: se aplica a agrupaciones en red, de cristales laminares alargados y finos. Ejemplo: cerusita.
• Fibroso: en muchos casos se confunde con filiforme, pero aquí las pequeñas fibras se acomodan paralelas entre sí y a veces se pueden separar con relativa facilidad, como en algunas variedades de yeso.
• Foliado u hojoso: formado por finas hojas o láminas perfectamente separables, como la muscovita.
• Geoda: cristales que crecen rellenando espacios huecos preexistentes, en los que se acomodan apuntando hacia el interior de los mismos, como sucede con el ágata.
• Drusa: cristales que recubren superficies externas de otros depósitos previos, como en la amatista.
• Radial: cristales ordenados circularmente desde un punto central. Ejemplo: pirolusita.

¿Qué hábitos se manifiestan en masas?

• Masivo o compacto: no tiene hábito de forma definible, y suele ser el caso más corriente.
• Globular u oolítico: términos que no todos consideran sinónimos, pero cuyas diferencias tampoco explican con total claridad. Se trata de agregados de individuos esféricos de pequeño tamaño, que suelen compararse con los huevos de los peces. Ejemplo: algunos individuos de calcita.
• Botroidal: formas esferoidales y arracimadas, como en el psilomelano.
• Reniforme: formas similares a riñones, según indica su etimología, que se distinguen de los botroides por ser un poco más alargadas. Ejemplo: la hematita.
• Mamilar: formas esféricas anchas y planas, no reunidas en racimos como en los botroides, lo que las hace más parecidas a mamas, como indica su nombre. Ejemplo: la smithsonita.
• Bandeado: bandas coloreadas de manera diferente y cuya textura también puede variar de una banda a otra. El más típico ejemplo es el ágata.
• Granular: se presenta en pequeños granos y casi todos los minerales pueden presentarlo alguna vez.
• Amigdaloide: se trata de nódulos de mineral que rellenan poros preexistentes, adquiriendo formas redondeadas. Son comunes en los minerales que ocupan poros de basalto
• Concrecionado o nodular: masas esféricas irregulares de crecimiento concéntrico desde un núcleo inicial.
• Estalactítico: se trata de concreciones, no redondeadas, sino de estructura cónica, un cono dentro de otro, por lo cual a veces se lo denomina «cono en cono».

¿De qué depende el hábito de un mineral, de modo general?

Básicamente es la estructura cristalina quien de una manera u otra tiende a manifestarse a través del hábito, aunque esto no es una regla de oro, ya que minerales con la misma red estructural, presentan hábitos a veces muy diferentes; y a la inversa, el mismo hábito se presenta en minerales estructuralmente distintos. También es común que el mismo mineral tenga más de un hábito posible.

¿De qué depende la calidad del hábito en cada ejemplar en particular?

Como el hábito se adquiere durante el crecimiento del mineral, resulta fuertemente condicionado por factores ajenos a su red y a su composición química.

Así por ejemplo, si en el ambiente de formación había más o menos disponibilidad de los elementos químicos que lo componen, el tamaño final será diferente.

Asimismo, la presencia de otros ejemplares singenéticos, es decir que se formaron al mismo tiempo que el mineral en cuestión, pueden definir que éste se aplane, se estire o se deforme, para ocupar los espacios disponibles.

La velocidad de formación y la manera en que los elementos llegan hasta el mineral en crecimiento también son factores condicionantes.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

P.S.: La foto que ilustra el post fue tomada por el Pulpo en un viaje a USA.