En una pasada entrada que participó en el V Carnaval de Geología, os presenté unos posibles fantasmas de esfena incluidos en granate de una eclogita de los Gneises Bandeados del Complejo de Cabo Ortegal.
Os resumo la entrada anterior: circones extraídos de una eclogita mostraban características texturales y relaciones Th/U típicamente magmáticas. Sin embargo, su edad y su composición química indicaban sin lugar a dudas que se trataba de circones eclogíticos. Cuatro podían ser los posibles orígenes de este circón: disolución-cristalización, recristalización y neoformación a partir de un fundido a alta P o en estado sólido. Todas las evidencias disponibles apuntaban a que la hipótesis correcta era la última. Pero para generar circón en estado sólido se necesita una reacción metamórfica que libere circonio. La mayoría de los estudios realizados por otros autores han llegado a la conclusión de que dicha reacción es la desestabilización de granate. Sin embargo, en una eclogita el granate es un constituyente principal y estable. Hay que buscar otra fuente y, en estas rocas, la presencia de fantasmas (pseudomorfos) de esfena incluidos en granate parecía tener todas las papeletas de ser esa fuente de circonio. Aunque la fórmula estequiométrica de la esfena es CaTiSiO5, puede admitir en su estructura pequeñas cantidades de otros elementos, entre ellos el circonio.
Como sabéis los fans de Ghostbusters, de Fernando Jiménez del Oso, de Cuarto Milenio o de My Ghost Story, para detectar fantasmas es necesario un equipo especial. También para los fantasmas minerales. Así que me llevé la lámina delgada a la microsonda de electrones que tenemos en la Complu, en el antiguo Centro Luis Bru, ahora denominado CNME. Mi objetivo era identificar los minerales que definían estos pseudomorfos mediante análisis puntuales y determinar si las presuntas esfenas habían tenido alguna influencia en la composición del granate por medio de un mapa composicional.
Microsonda electrónica (EPMA)
Para los que no conozcáis la técnica, os cuento unos fundamentos muy básicos (ultrabásicos, muy pobres en Si). Las siglas en inglés significan Electron Probe Micro Analyzer, microsonda electrónica o de electrones (microprueba para los señores de El Mundo, fijaos en el séptimo párrafo).
La microsonda enfoca un haz de electrones muy energéticos hacia la superficie de una lámina delgada. Este haz impacta un área de entre una y cinco micras de diámetro, los átomos presentes en el mineral son excitados y emiten rayos X que, a su vez, son detectados por un cristal que produce impulsos eléctricos. Las longitudes de onda y las energías de esos rayos X son características de los diferentes elementos presentes en el mineral, y sus intensidades son aproximadamente proporcionales a las concentraciones de esos elementos. Mediante una rutina informática se transforman los espectros obtenidos en un análisis del mineral. A continuación, os ilustro todo esto con unas fotillos.
Preparación para la microsonda
El hecho de haber estado en una microsonda iónica, donde te cobran $1500 al día, no impide que me tome en serio una visita a la microsonda donde, por ser de la Complu, me cobran nada más que 90€ por 6 horas. Para ir bien preparado a la microsonda, hay que seguir estos pasos:
1. Una vez que tienes seleccionada la lámina que vas a analizar, hay que hacerle un pulido especial para conseguir una superficie lo más lisa posible.
2. Después, como es muy complicado moverse por la lámina cuando está metida en la microsonda, conviene elegir los sitios donde están los minerales que queremos analizar y señalizarlos mediante círculos.
3. También hice fotos con el microscopio petrográfico de luz transmitida de cada círculo, que me ayudasen a ubicarme dentro de ellos.
4. Finalmente, resulta muy útil tener imágenes obtenidas con un microscopio de luz reflejada, donde solo se aprecien las características superficiales, ya que en las fotos anteriores, muchas de las inclusiones o fracturas están en el interior del cristal y no se verían con la imagen de electrones secundarios.
Gracias al adaptador que me mostró Diego Estrada (punto 10 de esta entrada), pude hacer esas fotos en un micro que ni siquiera tiene entrada para una cámara.
5. Con todos los círculos fotografiados con microscopios de luz transmitida y reflejada, solo falta organizarlo todo en una libreta. Como siempre, en el último momento…
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El día de los análisis
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A pesar de que hacía muchísimo que no iba a la microsonda, no ha habido muchos cambios desde la última vez que fui. Bueno, un cambio importante fue la adición de un quinto cristal analizador, pero que no afecta a la rutina del análisis. De esa manera, mi recientemente recuperada chuleta de la microsonda todavía me sirvió.
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Al principio me centré en buscar entre las inclusiones de los granates a ver si localizaba circón, pero no hubo suerte.
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Así que hice algún análisis de otros minerales presentes en la roca, granate, onfacita (un clinopiroxeno de alta presión, rico en sodio) y biotita.
Y por fin apareció el circón. Viendo la imagen de abajo se aprecia claramente la diferencia en la respuesta a los electrones retrodispersados del rutilo (gris claro) y el circón (blanco).
Después del análisis pude comprobar el curioso efecto que provocan los rayos X en el circón: fluorescencia de color azul. Así lo contaba en Twitter.
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Más adelante me encontré con más circones (pocos) y, aunque eran muy pequeños para analizarlos, pude hacer un análisis cualitativo para buscar el espectro característico del circonio. Aquí tenéis una foto.
Mapas composicionales
Pero yo sobre todo venía a hacer mapas composicionales de granate, así que cuando comprobé que en las inclusiones de este mineral había rutilo mayoritario y circón ocasional, elegí un par de ellos para hacer los mapas. Los programamos y me dijo Alfredo (el técnico de la microsonda), que daba tiempo a otro más. Pues que sean tres mapas de Fe, Mg, Ca y Ti. El cuarto elemento suele ser manganeso, que es un componente mayoritario del granate (el término espesartina), pero como yo andaba buscando fantasmas de esfena, pues lo cambié por el titanio (no quise poner un quinto elemento, ese privilegio se lo reservo a Milla Jovovich). Os recuerdo que, además de los granates más comunes (piropo, almandino, espesartina, uvarovita, grosularia y andradita) hay otros términos, algunos de los cuales son ricos en titanio, así que tampoco es una elección muy descabellada.
Los granates elegidos fueron estos
A eso de las 14:00 los mapas estaban preparados para hacerse en modo automático y yo podía irme.
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Al día siguiente me llegaron los resultados. En los dos primeros granates no se observa nada especial con respecto al zonado en calcio.
Pero al abrir el tercero casi me da un patatús (¡qué exagerao!, ni que hubieses visto un fantasma)
Se observa una sutil variación en el contenido en calcio en el granate y la pregunta obligada es ¿será debida a la presencia en el pasado de cristales de esfena que, al reaccionar durante el metamorfismo de alta presión, le cedieron su calcio al granate, su titanio al rutilo y su poco circonio al circón?
La verdad, no las tengo todas conmigo. Las manchas azul más oscuro, que podrían ser esfenas, son zonas de menor contenido en calcio (y, según mi hipótesis, deberían estar enriquecidas). Además, si comparamos con la foto hecha con microscopio de luz transmitida, no coinciden esas anomalías (ni otras) con la posición de las inclusiones. Era demasiado bonito para ser verdad. Aunque me lo sospechaba, son eclogitas de alta temperatura y los procesos de difusión no perdonan.
En el futuro
Después de estos poco concluyentes resultados, no todo está perdido, aún me quedan dos pruebas más en la recámara, que llevaré a cabo en colaboración con mis colegas de la Universidad de Salamanca. Primero, hacer una reacción balanceada para ver si es posible sacar grosularia, rutilo y circón de la esfena. Lo segundo suena a ciencia ficción: caracterizar algunos granates mediante microtomografía y así obtener la geometría 3D de las inclusiones, a ver si son realmente juanolas (la forma típica de la esfena) o es un efecto óptico.
Supongo que habrá trilogía y os lo contaré en el futuro. Como decía, ciencia ficción, como los fantasmas.
Esta entrada participa en el VII Carnaval de Geología, albergado por mí mismo en este blog.
Además, participa en la Edición XXXIV (Edición del Sé) del Carnaval de Química, cuyo anfitrión es Jesús Garoz Ruiz en su blog moles de química.
Muchas gracias Pedro por haber participado con esta entrada en la Edición Selenio del Carnaval de Química. Me encuentro haciendo el resumen de la segunda parte, (la primera la puedes visitar aquí: http://molesdequimica.wordpress.com/2014/05/15/retransmision-de-la-edicionse-del-carnaval-de-quimica-primera-parte-del-partido/)
He aprendido mucho leyendo tu post, sobre todo sobre la técnica utilizada, pues no la conocía con tanta profundidad.
Saludos,
Jesús
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Hola Jesús,
muchas gracias a tí por la retransmisión del partido, ha sido una estupenda manera de enterarse de qué iban las entradas del Carnaval y leer las que me resultaron más interesantes, aunque no he tenido tiempo de leerme todas las que hubiese querido.
Saludos
Pedro
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