Diagramas de fases, migmatistas y magmatistas

Experientia docet Introducción histórica a la mineralogía Artículo 6 de 24

La cianita o distena es un silicato de aluminio que se suele encontrar en rocas metamórficas. Es uno de los minerales indicadores para estimar la temperatura, presión y, por tanto, profundidad a la que ha estado sometida la roca.

A finales del siglo XIX los mineralogistas encontraron que el desarrollo de una rama de la física, la termodinámica, aportaba una perspectiva completamente diferente a la hora de considerar el origen de minerales y rocas. En especial la desarrollada por Josiah Willard Gibbs y que da lugar a una de las expresiones más simples, y profundas, sobre los sistemas en equilibrio: la regla de las fases.

La regla de las fases de Gibbs dice que el número de fases (F) en un sistema [1] más el número de grados de libertad (L) del sistema [2] siempre es igual al número de componentes (C) más 2. Esto es, F + L = C + 2.

Los mineralogistas empezaron a construir diagramas de fases para los minerales y rocas más comunes para intentar comprender la secuencia y manera en la que se formaban los distintos cristales. Esta línea de investigación supuso la aparición de los Estados Unidos en la escena investigadora internacional, hasta ese momento dominada por británicos, alemanes, franceses y suecos. Su necesidad de aparato matemático, su rupturismo con los enfoques tradicionales y su productividad contribuyeron a que el peso de la investigación mineralógica estuviese a comienzos del siglo XX a punto de cambiar de orilla atlántica.

Diagrama de fases para silicatos de aluminio.

En 1902 se funda el Instituto Carnegie de Washington, con una laboratorio equipado con todo lo necesario específicamente para el desarrollo de diagramas de fases. Gibbs explicaba su regla de las fases en su On the Equilibrium of Heterogeneous Substances (1878); 50 años después se publicaba The evolution of igneous rocks (1928) por parte de Norman Bowen, del Instituto Carnegie, en el que se recogían todos los fundamentos geoquímicos y geofísicos necesarios para el estudio de la formación de minerales y rocas, convirtiéndose en “el manual” de petrología por excelencia.

Pero, si bien la parte, digamos, final del proceso había quedado bastante clara, el tema recurrente del origen último de minerales y rocas no se solucionó entre las paredes de los laboratorios. De hecho, tantos los investigadores de bata como los de bota se alineaban en dos campos opuestos, y frecuentemente se comparaban con neptunistas y plutonistas del siglo XIX [3].

Pliegue tigmático en una migmatita. Las migmatitas se forman cuando parte de una roca metamórfica se funde y recristaliza en forma de roca ígnea, creándose una mezcla de roca metamórfica con roca ígnea. Se forman por efecto de temperaturas extremas sobre rocas preexistentes y no son el resultado de reacciones en estado sólido.

La clave de la discusión estaba en el origen de un grupo de rocas llamadas migmatitas [4], un término que creó Jakob Sederholm en 1907 para designar a un tipo de roca que es una mezcla de roca metamórfica y roca ígnea. Por una parte estaban los migmatistas, minoritarios, que creían que las migmatitas se formaban in situ al actuar distintos fluidos sobre rocas existentes convirtiéndolas en algo completamente diferente.

Por el otro estaban los magmatistas, encabezados por Bowen y Reginald Daly, de la Universidad de Harvard, que afirmaban que la composición de las migmatitas se debía a la intrusión de magma a partir de depósitos existentes bajo la corteza terrestre. Pero los magmatistas no eran un todo compacto pues en este bando estaban los creyentes en el magma único y los creyentes en la variedad de magma, además de los debates sobre si los magmas son entes homogéneos o tienen partes diferenciadas.

Las discusiones continuaron hasta la Segunda Guerra Mundial. Tras ella, nuevas técnicas de laboratorio y nuevos sistemas de exploración, especialmente la prospección del suelo marino, sugirieron nuevos derroteros para la investigación mineralógica.

Notas:

[1] Una fase es una parte homogénea de un sistema heterogéneo separada del resto de partes por una frontera distiguible; cada estructura cristalina es una fase, por tanto.

[2] Lo de los grados de libertad es asimilable al número de variables intensivas independientes del sistema, es decir, independientes de la masa, como la presión o la temperatura.

[3] La próxima entrega de esta serie estará dedicada en exclusiva a esta batalla. Solo avanzaremos que, al igual que la de evolucionistas y creacionistas en biología, la de neptunistas y plutonistas tiene un componente de guerra de religión.

[4] Del griego μιγμα, migma, mezcla.

Sobre el autor: César Tomé López es divulgador científico y editor de Mapping Ignorance

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