La utilidad de los minerales

Los minerales son materias primas para el ser humano. Muchas de sus actividades dependen de los minerales. La minería es la técnica que se ha desarrollado para extraer minerales.
De los minerales y de las rocas obtenemos muchas de las materias primas que utiliza el hombre. Estos minerales útiles o minerales de interés económico los podemos clasificar como:
- Minerales metálicos: además de los elementos nativos, como el oro, la plata, el mercurio o el cobre también son importantes como materia prima para la industria la siderita (hierro), la galena (plomo) y el cinabrio (mercurio).
-Minerales no metálicos: el azufre nativo, el grafito, el yeso (para la construcción), la halita o sal común (para los alimentos) y los fosfatos (para la agricultura).
-Minerales energéticos: la uraninita es la principal fuente de uranio para la producción de energía.
-Gemas: minerales que destacan por su belleza y dureza como el diamante, el berilio, el topacio, los granates, las ágatas, etc.

Minerales y rocas

Ambos elementos, rocas y minerales, son estudiados respectivamente por las ramas de la Geología llamadas Petrología y Mineralogía. Los Minerales Son cuerpos homogéneos de origen natural que componen la corteza terrestre, frutos de uniones químicas o de distintos elementos.

La mayor parte de minerales conocidos hasta ahora, más de 3.000, se hallan en forma cristalina, y solo unos pocos son amorfos. Las acumulaciones de minerales útiles se llaman yacimientos.

El Cerro de los Siete Colores. Quebrada de Purmamarca, Jujuy. Se lo lama así por las diferentes pigmentaciones que adquieren los minerales que forman sus paredes. Su peculiar gama de colores es producto de una compleja historia geológica que incluye sedimentos marinos, lacustres y fluviales elevados por los movimientos tectónicos.

Las Rocas

En geología se llama roca a la agrupación natural, inorgánica, heterogénea de uno o varios minerales, de composición química variable, sin forma geométrica determinada, como efecto de un proceso geológico definido.

Las rocas están vinculadas a continuos cambios por las acciones de los agentes geológicos, según un ciclo cerrado, llamado ciclo litológico o ciclo de las rocas, en el cual participan inclusive los seres vivos.

Las rocas están constituidas, en general, por mezclas heterogéneas de diversos materiales homogéneos y cristalinos, es decir, minerales. Las rocas poliminerálicas están formadas por granos o cristales de varias especies mineralógicas y las rocas monominerálicas están constituidas por granos o cristales de un mismo mineral.

Las rocas suelen ser materiales duros, pero también pueden ser blandas, como ocurre en el caso de las rocas arcillosas o arenosas.

Torres de granito en Torres de Paine, Chile. Hace 12 millones de años que batolitos de rocas formadas durante un período de gran actividad volcánica crearon la Torres del Paine y sus altas montañas.

Memoria del planeta

Las rocas, al igual que las cajas negras de un avión o el disco duro de una computadora, almacenan en su interior información muy útil sobre lo que ha sucedido en el pasado. Las rocas están en todas partes, en cuevas en medio de las montañas, mezcladas entre los pliegues, o depositadas en el fondo de lagos y océanos, y todas ellas nos ofrecen pistas sobre el pasado geológico.

A través del estudio de las rocas podemos reconstruir la historia de la Tierra. Inclusive las rocas más insignificantes pueden detallar historias acerca de otros tiempos, ya que las rocas han estado con nosotros desde el principio del universo. Formaban parte de la nube de polvo y gases que giraba alrededor del Sol hace más de cuatro millones de años.

Las rocas han sido testigos mudos de los cataclismos que nuestro planeta ha experimentado. Ellas saben del frío de la era glacial, del intenso calor del interior de la Tierra, y de la furia de los océanos.

Guardan mucha información sobre cómo los agentes externos, el viento, la lluvia, el hielo y los cambios de temperatura, han alterado la superficie del planeta durante millones de años. Para las civilizaciones antiguas, las rocas simbolizaban la eternidad.

Esta idea ha perdurado a través del tiempo debido a que las rocas persisten, pero a su vez son recicladas una y otra vez. Dentro de cincuenta millones de años, nada será como lo conocemos hoy, ni los Andes, ni el Himalaya, ni el hielo de la Antártida, ni el desierto del Sahara. La meteorización y la erosión, aunque lentas nunca se detienen. Esto nos debe alejar de cualquier idea de inmortalidad de las características de la Tierra.

¿Cómo va a ser todo en el futuro? No sabemos. Lo único evidente es que habrá rocas. Sólo las rocas permanecerán, y su composición química, su forma y su textura proporcionarán pistas sobre los acontecimientos geológicos previos y sobre como la superficie de la Tierra era en el pasado.

La roca más antigua de la Tierra

Mire a su alrededor. Piense en el objeto más antiguo que pueda localizar. Quizá algún recuerdo familiar pueda tener unos 100 años. Hay jardines con olivos de cerca de 1.000 años. O si piensa en términos geológicos, quizá le venga a la mente alguna cadena montañosa como los Pirineos, que se formaron hace unos 50 millones de años; o La Pedriza, en la sierra Madrileña, cuya edad es de 300 millones de años. A partir de ahí, a la mayoría de nosotros ya nos cuesta hacernos idea de las escalas temporales.

Pero sobre la superfice terrestre, concretamente en Jack Hills, al oeste de Australia, se puede caminar sobre minerales formados hace unos 4.400 millones de años, en términos geológicos, un segundo después de la formación del planeta Tierra. Los geólogos ya habían documentado rocas encontradas en este mismo lugar y con edades de más de 4.000 millones de años. Pero ahora, un equipo liderado por investigadores del Instituto de Astrobiología de la NASA ha utilizado un nuevo método para saber la edad este tipo de rocas -de un mineral llamado zircón- que ha permitido datar una de ellas en 4.374 millones de años.

Los primeros grandes objetos del Sistema Solar se formaron hace algo más de 4.550 millones de años. Pero el llamado sistema Tierra-Luna, creado a partir del impacto de un asteroide gigante contra un planeta Tierra recién nacido, tardó algunos años más, hace entre 4.500 y 4.400 millones de años.

Durante el Eón Hadéico -que comprende desde la formación de la Tierra hasta hace 4.000 millones de años- el planeta se diferenció en núcleo, manto y corteza. Pero hasta la fecha, los geólogos no conocían con exactitud el momento en el que la Tierra, extremadamente caliente y formada aún por un océano fluido de magma, comenzó a enfriarse y a formar las primeras rocas. Esta investigación, recién publicada por la revista Nature Geosciences, permite cerrar este viejo debate y establecer que la formación de la corteza terrestre ocurrió apenas 100 millones de años después de que aquel asteroide gigante, del tamaño del planeta Marte, chocase contra la Tierra primitiva y formase el actual sistema Tierra-Luna. «Este es un dato sorprendente. En términos geológicos es muy poco tiempo, habrá que hacer comprobaciones, pero es rapidísimo», asegura Jesús Martínez Frías, investigador del Instituto de Geociencias (IGEO), un centro mixto del CSIC y la Universidad Complutense.

Lo que no es ninguna sorpresa para los geólogos es que el zircón sea el mineral más viejo de la Tierra. Es muy resistente y puede sobrevivir sin alteración a muchos ciclos de erosión meteorológica, transporte y sedimentación, lo que hace que sea uno de los materiales más fiables para datar las rocas de la corteza terrestre.

La nueva técnica de datación utilizada por los investigadores se basa precisamente en las propiedades de esta roca. El zircón es un mineral que tiene elementos radiactivos. El método que suelen usar los geólogos para datarlo es el conocido como método radioisotópico uranio-plomo. De una forma simplificada, los isótopos de uranio presentes en el mineral se transforman -decaen- en plomo a un ritmo determinado. De forma, que los investigadores pueden calcular la edad de una muestra comparando la cantidad de átomos de uraniopadres con la de átomos de plomo hijos.

Este método funcionaría a la perfección si el sistema fuese cerrado y no hubiese intercambio ni de uranios ni de plomos con otras rocas y minerales vecinos. Pero eso no sucede en la naturaleza. Así que el autor principal, John Valley, y su equipo utilizaron otra técnica llamada tomografía de prueba atómica (APT, por sus siglas en inglés) que permite reconstruir átomo a átomo la estructura 3D del mineral. De esta laboriosa forma, pudieron hacer un mapa de la distribución de los átomos de plomo en el zircón con una resolución espacial sin precedentes. «Este estudio aporta la estimación de la edad de los zircones de Jack Hills más precisa y exacta que se haya hecho jamás: 4.374 millones de años», escribe el investigador del Departamento de Ciencias Atmosféricas, de la Tierra y Planetarias del Massachusetts Institute of Techonology (EEUU) Samuel Bowring en un artículo de opinión que acompaña la investigación. «Cada pequeño grano de arena puede contar una historia fascinante de las primera etapas de la vida de nuestro planeta».

No obstante, confirmar si un grano de arena de unas pocas micras de tamaño como la que es objeto de este estudio es de 4.300 o de 4.400 millones de años no es un asunto baladí para los expertos. Según asegura el propio Bowring, en un contexto de 4.500 millones de años de edad de la Tierra una diferencia de edad de 100 millones de años es enorme en términos de modelar la evolución geoquímica de la Tierra y de formación de la primera corteza continental.

«Esto confirma nuestra visión de cómo la Tierra se enfrió y se hizo habitable», asegura el investigador principal John Valley en un comunicado. «Pero también puede ayudar a entender cómo se formaron otros planetas habitables», opina el autor.

«Aunque es increíblemente laboriosa, la técnica utilizada por Valley y sus colaboradores puede ser aplicada no sólo a otros zircones terrestres, sino también a otros provenientes de meteoritos o de muestras lunares», vislumbra Bowring.

De alguna forma todos los expertos coinciden en señalar la importancia que tendría hacer estudios comparativos con otros planetas o cuerpos extraterrestres para comprender en profundidadlos procesos que condujeron al surgimiento de la vida sobre la Tierra. «Estos resultados reafirman la importancia de la mineralogía para determinar el origen y la evolución de la Tierra y de otros cuerpos extraterrestres», dice Martínez Frías. «Si se pudiera hacer en Marte, la planetología comparada nos diría si ha habido un proceso de formación anterior en el planeta rojo. Eso podría despejar las dudas sobre si en aquel planeta pudo haber agua antes de lo que la hubo en la Tierra», opina el experto español.

Extracción del oro

El oro como mineral

Blog dedicado a conocer diversas características de los minerales, compartiendo con colegas materiales conceptuales, así como otros aspectos del vínculo pedagógico, que también hacen a la enseñanza. Espero poder aportar algún conocimiento de esta maravillosa ciencia química.