My ghost story

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.

Esa forma de juanola que definen las inclusiones en el granate no son normales... son paranormales (que no para anormales).
Esa forma de juanola que definen las inclusiones en el granate no son normales… son paranormales (que no para anormales).

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).

Aspecto general de la microsonda que tenemos en la Universidad Complutense. Se trata de una JEOL Superprobe JXA-8900 M
Aspecto general de la microsonda que tenemos en la Universidad Complutense. Se trata de una JEOL Superprobe JXA-8900 M

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.

Lo más importante del análisis tiene lugar en la parte izquierda de la máquina.
Lo más importante del análisis tiene lugar en la parte izquierda de la máquina.
En esta parte de la máquina se controla de manera manual la posición de la lámina y el tipo y calidad de la imagen.
En esta parte de la máquina se controla de manera manual la posición de la lámina y el tipo y calidad de la imagen.
Con el software se controlan todas las funciones del aparato.
Con el software se controlan todas las funciones del aparato.
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.

Con un rotulador se marcan las zonas que nos interesa analizar. Faltaría unir cada círculo con líneas, para poder ir de uno a otro sin problema. También se suelen unir el primer y último círculos con los bordes, para localizarse al principio con facilidad.
Con un rotulador se marcan las zonas que nos interesa analizar. Faltaría unir cada círculo con líneas, para poder ir de uno a otro sin problema. También se suelen unir el primer y último círculos con los bordes, para localizarse al principio con facilidad.

3. También hice fotos con el microscopio petrográfico de luz transmitida de cada círculo, que me ayudasen a ubicarme dentro de ellos.

Vista general de uno de los círculos que quería estudiar. El campo de visión es de unos 4 mm.
Vista general de uno de los círculos que quería estudiar. El campo de visión es de unos 4 mm.
Detalle de la parte central del círculo anterior, donde se observan granates con  multitud de inclusiones candidatas a ser fantasmas de esfena. El ancho de la foto es de unos 2 mm.
Detalle de la parte central del círculo anterior, donde se observan granates con multitud de inclusiones candidatas a ser fantasmas de esfena. El ancho de la foto es de unos 2 mm.

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.

Móvil adaptado a un microscopio de luz reflejada para hacer fotos.
Móvil adaptado a un microscopio de luz reflejada para hacer fotos.
Detalle de la foto tomada con el móvil.
Detalle de la foto tomada con el móvil.

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…

[tweet https://twitter.com/PetroMet/status/452759782831980544]

El día de los análisis

[tweet https://twitter.com/PetroMet/status/453105653176098816]

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.

[tweet https://twitter.com/PetroMet/status/439379359380799488]

Al principio me centré en buscar entre las inclusiones de los granates a ver si localizaba circón, pero no hubo suerte.

[tweet https://twitter.com/PetroMet/status/453108835503595520]

Imagen de electrones retrodispersados donde se ven las inclusiones en el granate. Los puntos gris claro son rutilo (como demostró el análisis 4), el punto más brillante, donde está localizado el análisis 6, es un sulfuro.
Imagen de electrones retrodispersados donde se ven las inclusiones en el granate. Los puntos gris claro son rutilo (como demostró el análisis 4), el punto más brillante, donde está localizado el análisis 6, es un sulfuro.

Así que hice algún análisis de otros minerales presentes en la roca, granate, onfacita (un clinopiroxeno de alta presión, rico en sodio) y biotita.

El análisis 13 está puesto sobre una biotita. Fijaos como hasta en una imagen de electrones retrodispersados se aprecia la textura laminar de la biotita.
El análisis 13 está puesto sobre una biotita. Fijaos como hasta en una imagen de electrones retrodispersados se aprecia la textura laminar de la 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).

¡Al fin! Apareció el deseado circón. Para una roca de la que salieron unas decenas de granos de unos 15 kilos, no está mal.
¡Al fin! Circón I “El Deseado”. Para una roca de la que solo pude separar unas decenas de granos de unos 15 kilos, no está mal.

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.

[tweet https://twitter.com/PetroMet/status/453119324765847552]

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.

Buscando el pico del circonio en granos de circón demasiado pequeños para analizar.
Buscando el pico del circonio en granos de circón demasiado pequeños para analizar.
Otro circoncilio incluido en granate y con rutilo rondando cerca.
Otro circoncilio incluido en granate y con rutilo rondando cerca.
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

El primer granate seleccionado, con unas sospechosas inclusiones agrupadas en forma de juanola. El campo de visión es de 2 mm.
El primer granate seleccionado, con unas sospechosas inclusiones agrupadas en forma de juanola. El campo de visión es de 2 mm.
En el segundo granate seleccionado también hay inclusiones con aspecto sospechoso. El campo de visión es de unos 5 mm.
En el segundo granate seleccionado también hay inclusiones con aspecto sospechoso. El campo de visión es de unos 5 mm.
El tercer granate también tiene una pinta estupenda. El campo de visión es de unos 3.5 mm.
El tercer granate también tiene una pinta estupenda. El campo de visión es de unos 3.5 mm.

A eso de las 14:00 los mapas estaban preparados para hacerse en modo automático y yo podía irme.

[tweet https://twitter.com/PetroMet/status/453142232548536320]

Al día siguiente me llegaron los resultados. En los dos primeros granates no se observa nada especial con respecto al zonado en calcio.

Granate 1: Zonado homogéneo en Ca.
Granate 1: Zonado homogéneo en Ca.
Segundo granate: Zonado homogéneo en calcio.
Segundo granate: Zonado homogéneo en calcio.

Pero al abrir el tercero casi me da un patatús (¡qué exagerao!, ni que hubieses visto un fantasma)

Tercer granate. En este caso, el zonado no es homogéneo, ¿serán los fantasmas de esfenas pasadas?
Tercer granate. En este caso, el zonado no es homogéneo, ¿serán los fantasmas de esfenas pasadas?

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.

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7 pensamientos en “My ghost story”

  1. 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

    Me gusta

    1. 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

      Me gusta

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