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Historia de un descubrimiento mineral: la zaccagnaita-3R de la cueva de El Soplao (Cantabria)

Por Rafael Pablo Lozano
Museo Geominero. Instituto Geológico y Minero de España. C/ Ríos Rosas 23, 28003, Madrid. r.lozano@igme.es
y Carlos Rossi,
Departamento de Petrología y Geoquímica. Facultad de Ciencias Geológicas, Universidad Complutense de Madrid, 28040, Madrid. crossi@geo.ucm.es

zaccagnaita-3R

Vista al microscopio electrónico de cristales octaédricos
de zaccagnaita-3R rellenando parcialmente la
porosidad de un estromatolito de manganeso.
Foto: R.P. Lozano y C. Rossi.

Un equipo de investigadores del Instituto Geológico y Minero de España (IGME) y de la Universidad Complutense de Madrid (UCM), ha descubierto recientemente en la cueva El Soplao (Cantabria) un nuevo politipo mineral del grupo de las hidrotalcitas, la zaccagnaita-3R, única en el mundo. El descubrimiento se produjo en el marco de los trabajos de investigación que llevamos realizando desde hace varios años en la cueva, gracias al convenio de colaboración firmado por el IGME, el Gobierno de Cantabria y la empresa SIEC.

Primeros pasos

Los primeros resultados de la investigación en la cueva los publicamos a finales de 2010 y constituyeron un importante avance geológico porque fue la primera descripción de un tipo especial de estromatolitos (rocas laminadas generadas gracias a la intervención de microorganismos). Se trata de unas rocas constituidas fundamentalmente por manganeso, situadas en zonas de perpetua oscuridad y formadas hace más de un millón de años.

Para el estudio en detalle de los estromatolitos empleamos un microscopio electrónico de barrido que permite la observación tridimensional de objetos muy pequeños. Con esta técnica, vimos unos pequeños cristales de llamativas formas geométricas que estaban rellenando los poros de los estromatolitos. Los cristales parecían pertenecer a dos especies diferentes, una octaédrica y la otra hexagonal.

Identificación del mineral

Los cristales que rellenan los poros del mineral llamaron la atención de los descubridores.

Los parámetros básicos que definen cualquier especie mineral son su composición química (elementos que constituyen el sólido) y su estructura (forma simétrica de agruparse esos elementos). En busca de la información química, utilizamos un sofisticado aparato en las instalaciones de la UCM (microsonda de electrones). Los resultados preliminares mostraron la presencia de zinc, aluminio y carbono, tanto en los cristales octaédricos como en los hexagonales, lo que nos indicó que podía tratarse del mismo mineral.

El principal problema fue la excesiva cantidad de aluminio, debida en primera instancia a que los cristales tenían muchas inclusiones de arcillas, ricas en este elemento. Necesitábamos, por tanto, cristales puros para obtener la fórmula exacta del mineral. Tras localizar unos pocos cristales sin arcillas, comprobamos que parte del exceso de aluminio era propio del mineral y constituía otra de sus peculiaridades. Así, la zaccagnaita-3R se suma a unos pocos minerales del grupo de las hidrotalcitas que son relativamente ricos en aluminio.

Las primeras pruebas condujeron incialmente a pensar en un mineral de manganeso.

Para saber cómo se colocan estos elementos en el espacio y determinar así su estructura, se utiliza una técnica basada en la difracción de Rayos X. Las primeras pruebas se realizaron en los laboratorios del IGME en Tres Cantos, donde se analizaron trozos del estromatolito de manganeso que contenían los cristales ricos en Zn y Al. La interpretación de estas pruebas condujo inicialmente a un mineral de manganeso, aunque no había rastro de ningún mineral rico en Zn y Al en la base de datos (donde se incluyen todos los minerales naturales conocidos).

En ese entonces, Juan Antonio Martín Rubí y Eva Bellido (laboratorios del IGME), probaron suerte con la base de datos de minerales sintéticos y encontraron un material artificial formado por zinc, aluminio y carbono, que encajaba con esta estructura.

Detalle de un grupo de cristales octaédricos de
zaccagnaita-3R en el interior de un
estromatolito de manganeso de la cueva
de El Soplao. Foto: C. Rossi y R.P. Lozano.

Determinación de la estructura

No obstante, para hacer la determinación de la estructura no basta con una prueba realizada con el estromatolito (mezcla de varios minerales), sino que es necesario extraer el mineral y separarlo del resto. Una vez concentrada una pequeña cantidad de cristales (mucho menos de un gramo), uno de los miembros del equipo (Emilio Matesanz), realizó la prueba de difracción de Rayos X definitiva en las instalaciones de la UCM. Con sus cálculos, confirmó que se trataba de una nueva estructura, conocida a través de la síntesis pero desconocida en la naturaleza.

Después de corroborar la composición química y la estructura, la “huella digital” del mineral se completó con otras pruebas físico-químicas, que ratificaron la pertenencia del nuevo mineral al grupo de las hidrotalcitas.

La zaccagnaita italiana

En 2001, unos investigadores italianos descubrieron un mineral del grupo de las hidrotalcitas en Carrara (Italia), formado también por zinc, aluminio y carbono, al que bautizaron como zaccagnaita. Aunque su composición química es parecida a la del mineral de El Soplao, su estructura es diferente. Los polimorfos (y dentro de ellos los politipos) son minerales que tienen la misma composición química pero distinta estructura. Un ejemplo clásico lo constituye la calcita y el aragonito, ambos carbonato cálcico, pero con los átomos colocados de diferente manera.

Entonces, ¿por qué no poner un nuevo nombre al mineral de El Soplao? La IMA (International Mineralogical Association) regula la descripción y validación de nuevos minerales y desde hace algunos años prohíbe asignar nuevos nombres a los politipos, para simplificar la nomenclatura. Siguiendo las indicaciones de esta organización, deben colocarse unas siglas a modo de “apellido”, detrás del nombre de la primera especie descrita. Las siglas indican el tipo de simetría correspondiente a cada estructura. Por esto, a partir del descubrimiento en El Soplao, al mineral de Carrara se le sumará un apellido (2H) y al mineral de la cueva se le conocerá como zaccagnaita-3R.

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