Minerales que cambian

Hace un tiempo os hablé de varios procesos de metamorfismo muy particulares y que se pueden considerar como excepciones que confirman la regla general de formación de rocas metamórficas. Pero no os conté casi nada sobre las fascinantes transformaciones que sufren los minerales cuando se generan este tipo de rocas, porque estaba esperando el momento adecuado que, por fin hoy, ha llegado.

Antes de meterme en detalle voy a empezar complementando la teoría general que os presenté en ese artículo. Las rocas metamórficas se generan a partir de la transformación que sufren rocas ya existentes, de cualquier naturaleza (sedimentarias, ígneas o, incluso, metamórficas), cuando son sometidas a incrementos en la presión y/o la temperatura. Esta transformación, denominada metamorfismo, siempre implica la formación de nuevos minerales que no estaban presentes en la roca original, pero, salvo en esa excepción del metasomatismo que os describí en el otro artículo, estos cambios se producen en sistemas químicamente cerrados. Es decir, los elementos químicos presentes en la roca original son exactamente los mismos que aparecen en la roca metamórfica final, no entra ningún elemento del exterior ni se pierde ninguno en el proceso. Simplemente, cambia su ordenamiento interno en la nueva roca.

Sí, lo sé, no habéis entendido nada de lo que acabo de decir, así que vamos por partes. Un mineral es una sustancia sólida formada por la unión de varios átomos de elementos químicos concretos, siguiendo una ordenación interna determinada y que se mantienen estables bajo unas condiciones de presión y temperatura específicas. Pero, cuando una de esas dos variables (presión y/o temperatura) cambian, las uniones de los elementos químicos se rompen, como si estuviéramos deshaciendo los minerales. Sin embargo, bajo esas nuevas condiciones de presión y temperatura, los elementos químicos no se quedan libres sin más, si no que tienden a unirse con otros elementos que se encuentran a su alrededor para volver a crear unas sustancias sólidas cuyos enlaces sean estables en este nuevo medio. Así, acaban formando nuevos minerales que no estaban presentes en la roca original, pero sin haber añadido ni eliminado un solo elemento químico que no estuviera ya presente antes del metamorfismo. Es decir, si en la roca inicial teníamos calcio, sodio, oxígeno, silicio, carbono e hidrógeno unidos de una manera particular para formar unos minerales concretos, en la roca metamórfica tendremos calcio, sodio, oxígeno, silicio, carbono e hidrógeno, exactamente los mismos elementos, pero que se han unido entre sí de otra manera, dando lugar a unos minerales diferentes.

Gracias a los estudios geoquímicos realizados en el laboratorio, podemos saber cuáles son los rangos de estabilidad de cada mineral, es decir, en qué valores de presión y temperatura se forman esos minerales, lo que nos permite utilizarlos como indicadores o medidores de las condiciones físicas que soportaron las rocas durante el proceso de metamorfismo. Para ello, en Geología se han definido lo que se conoce como diagramas de fases metamórficas, que son unas gráficas en las que el “eje x” representa la variación en la temperatura y el “eje y” el aumento de la presión, sobre las que se dibujan los campos de estabilidad de cada mineral. De esta forma, si yo encuentro una roca metamórfica en cuya composición identifico unos minerales concretos, puedo suponer los valores máximos y mínimos de presión y temperatura que soportó la roca original en su transformación.

Esta información nos permite inferir la historia geológica del lugar en el que aparecen las rocas metamórficas. Así, se puede estimar la profundidad a la que se enterraron los materiales originales para ser sometidos a esos valores de presión y temperatura; se puede demostrar si esta zona estuvo cerca de un límite de colisión de placas tectónicas que provocó un gran aumento en la presión de las rocas originales sin modificar mucho la temperatura; o se puede identificar si fue un magma el que calentó los materiales hasta transformarlos sin alterar las condiciones de presión. Pero también es muy útil en la exploración de materiales con diversos intereses sociales y económicos. El talco, el grafito, el granate, el corindón o el jade son minerales que se forman por metamorfismo en diferentes condiciones de presión y temperatura. Por tanto, si queremos explotarlos, habrá que localizar los contextos geológicos precisos en donde aparezcan rocas metamórficas indicativas de esas condiciones físicas.

Metamorfismo significa “cambio de forma” y es el ejemplo perfecto de que, en la naturaleza, nada se crea ni se destruye, solo se transforma. Incluso, los minerales pueden convertirse en otros diferentes sin necesidad de añadir o quitar ningún componente, simplemente hay que someterlos a variaciones en la presión y la temperatura. Al igual que cambia nuestro carácter si nos enfrentamos a cambios bruscos del clima o nos someten a demasiado estrés en el trabajo.

Sobre la autora: Blanca María Martínez es doctora en geología, investigadora de la Sociedad de Ciencias Aranzadi y colaboradora externa del departamento de Geología de la Facultad de Ciencia y Tecnología de la EHU