Estudio UdeC afirma que cristales podrían “decidir” su crecimiento

Estudio UdeC afirma que cristales podrían “decidir” su crecimiento

• Investigación centrada en el olivino presenta una nueva teoría acerca de la formación de estos minerales presentes en diversos escenarios, incluyendo cuerpos  extraterrestres

Un estudio desarrollado en la Universidad de Concepción, UdeC, dio lugar a la publicación del artículo titulado Out-of-sequence skeletal growth causing oscillatory zoning in arc olivines, en la prestigiosa revista científica Nature Communications. El autor principal de este artículo es Pablo Salas Reyes, recientemente titulado del Programa de Doctorado en Ciencias Geológicas de la Facultad de Ciencias Químicas, y también aportaron en su redacción los investigadores Instituto de Geología Económica Aplicada, GEA, Dr. Osvaldo Rabbia Dalmasso (director de tesis de Salas) y Dra. Laura Hernández Olguín, y por su par de la University of Nevada (EE.UU.) Dr. Philipp Ruprecht.

“Los resultados publicados en Nat. Commun. son parte de una investigación más amplia, tendiente a abordar los aspectos centrales de la metalogénesis andina y cuya finalidad última es el desarrollo de nuevos criterios de exploración aplicables a la búsqueda de nuevos recursos metálicos, en particular cobre. Dicha investigación se está llevando a cabo en el Instituto GEA, con el financiamiento directo de la industria y la participación de estudiantes de postgrado del Programa de Doctorado en Ciencias Geológicas. La publicación en cuestión es un derivado de la tesis doctoral del estudiante, ahora Dr., Pablo Salas y buscaba determinar las propiedades geoquímicas del manto terrestre relacionadas con la formación de los depósitos de pórfidos de cobre de Chile central”, destaca el Profesor Rabbia, líder de la línea de investigación aplicada a la exploración del Instituto GEA.

Salas se tituló de Geólogo en la UdeC en 2010 y explica que, “desde mi formación en el pregrado, tuve la oportunidad de participar en equipos de investigación internacionales que trabajan en el ámbito de la volcanología, donde me desempeñé como ayudante de terreno, y eso contribuyó en alentar en mí el interés en estudiar los magmas que alcanzan la superficie de la tierra, forman los volcanes y transportan metales como cobre y oro a la corteza superior. Es precisamente ese mi interés de estudio: ¿por qué los volcanes se distribuyen en zonas tan bien delimitadas y sistemáticamente espaciadas? y, además, ¿qué información nos pueden entregar los minerales que transportan aquellos magmas, respecto a la zona donde se originan, es decir, el manto terrestre?”.

Su investigación de tesis está centrada en el análisis de los cristales denominados olivinos, constituidos principalmente por magnesio, hierro y sílice. Esto porque, explica el doctorando, “los magmas, que son el objeto de mi investigación, en sus primeras etapas en el manto terrestre están constituidos por líquidos silicatados. Esto quiere decir que están constituidos sólo por una fase líquida, sin cristales. A medida que ese líquido comienza a enfriarse, por ejemplo, cuando comienza a emplazarse en la base de la corteza terrestre, es que se gatilla la cristalización de minerales.

“El olivino es el primer mineral en cristalizar”, continúa Salas, “y por lo tanto, su composición es un reflejo de la composición del líquido desde el cual cristalizó. Esto es muy importante ya que se sabe muy poco de la composición inicial de aquellos líquidos y el estudio del olivino nos permite conocer no tan sólo la composición química, sino también la temperatura y otras características específicas de aquellos fundidos”.

“Adicionalmente”, destaca “el olivino está presente en rocas de diferentes ambientes tectónicos en el planeta; incluso existe en los basaltos lunares y es un mineral importante en algunos meteoritos. Por lo tanto, entendiendo las condiciones de formación de este mineral en el contexto de nuestra zona de estudio, puede permitir extrapolar esas condiciones a aquellas otras zonas donde también se originan olivinos, pero no podemos acceder a la fuente. Es algo así como descubrir una verdad universal en tu propio patio, ¡lo cual es asombroso!”, enfatiza.

En tanto, en el estudio publicado recientemente por Nature Communications, además de la composición de estos minerales, se estudió su morfología. “Actualmente se concibe el paradigma de que los cristales crecen a partir de un núcleo infinitesimalmente pequeño que contiene la forma de un cristal de olivino y que luego, secuencialmente, se van agregando nuevas capas concéntricas hasta llegar a un olivino de tamaño aproximado 1 mm, como es comúnmente observado en muestras naturales observadas en volcanes, por ejemplo. A ese modelo de crecimiento se le denomina tipo ‘anillos de árbol’”.

“Sin embargo”, detalla Salas “las muestras que hemos colectado en nuestro sitio de estudio, nos permitieron plantear un nuevo paradigma de crecimiento cristalino, en el cual los cristales crecen fuera de la secuencia núcleo a borde, conformando una arquitectura temprana formada por marcos cristalinos, tipo ‘tabiquería inicial’ que, luego es rellenada por más material cristalino, formando un cristal como típicamente los observamos, es decir, con formas polihedrales definidas y caras cristalinas completas”.

“Aquella arquitectura temprana es muy efímera”, explica Salas, “pudiendo sobrevivir en escalas de tiempo de días a semanas; y por lo tanto raramente puede ser observada en muestras naturales, ya que la gran mayoría de los magmas quedan atrapados en la corteza en escalas de tiempo de meses a años, con lo cual se pierde cualquier indicio de aquella morfología temprana. Si bien esto lo hemos planteado sólo para olivino, es posible extrapolarlo a otros minerales, y eso tendría un gran impacto en cómo los geocientistas concebimos el fenómeno de crecimiento cristalino”.

En cuanto a nuevas líneas de investigación que podrían abrirse a partir de estos resultados, Salas, afirma que “personalmente me llama mucho la atención de cómo los cristales pueden poseer esa ‘inteligencia de crecimiento’ y por lo tanto me interesa entender los fenómenos físicos y químicos que gobiernan ese tipo de crecimiento. Actualmente estamos llevando a cabo un proyecto con colaboradores internacionales para explorar este nuevo mecanismo de crecimiento en muestras recolectadas en otros volcanes del planeta y lograr una visión más completa del fenómeno de crecimiento cristalino”.

En tanto, el Director del Programa de Doctorado en Ciencias Geológicas y académico del Departamento de Ciencias de la Tierra de la UdeC, Dr. Joaquín Cortés Aranda, explica que “el trabajo de Pablo, además de ser un gran aporte científico para la disciplina en la que él y sus colaboradores investigan, pone de manifiesto el alto nivel de investigación que se desarrolla en nuestro Programa”.

Foto 1: Figura muestra la evolución en el crecimiento de un cristal de olivino de acuerdo al modelo desarrollado

Foto 2: Figura muestra el proceso de ascenso a través de la corteza del magma que dio origen a estos cristales y la morfología y zonación de los cristales a medida que suben a través de la corteza