{"id":7525,"date":"2018-04-23T10:06:32","date_gmt":"2018-04-23T15:06:32","guid":{"rendered":"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/?p=7525"},"modified":"2018-04-23T10:06:32","modified_gmt":"2018-04-23T15:06:32","slug":"reconstruyendo-el-pasado-geologico-por-medio-del-analisis-de-minerales-pesados","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/?p=7525","title":{"rendered":"Reconstruyendo el pasado geol\u00f3gico por medio del an\u00e1lisis de minerales pesados"},"content":{"rendered":"

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Sonia Alejandra Torres S\u00e1nchez*,<\/p>\n

Uwe Jenchen**, Carita Augustsson***,<\/p>\n

Jos\u00e9 Rafaek Barboza-Gudi\u00f1o*<\/p>\n

CIENCIA UANL \/ A\u00d1O 21, No. 87 enero-febrero 2018<\/p>\n

Las rocas sedimentarias representan alrededor de 5% del volumen de la corteza terrestre. Sin embargo, 75% de todos los afloramientos rocosos de los continentes est\u00e1n compuestos por este tipo de rocas (Blatt, Middle- ton y Murray, 1972; Boggs, 2009).<\/p>\n

Las rocas sedimentarias se forman a partir de la acumulaci\u00f3n de sedimentos. Estos sedimentos consisten en fragmentos que fueron desprendidos de una roca parental o de organismos por procesos de meteorizaci\u00f3n (mec\u00e1nica o qu\u00edmica). El agua, el viento o el hielo glacial suelen ser agentes que sirven para transportar los productos de la meteorizaci\u00f3n a lugares de sedimentaci\u00f3n conocidos como cuencas sedimentarias, donde se acumulan y por procesos de diag\u00e9nesis forman rocas de tipo sedimentario. Incluso al experimentar aumentos dr\u00e1sticos en la profundidad de enterramiento se pueden formar rocas de tipo metam\u00f3rfico a partir de las rocas sedimentarias previamente formadas (Raymond, 2002; Mackenzie, 2005).<\/p>\n

Los sedimentos tienen or\u00edgenes diferentes. Uno de ellos est\u00e1 relacionado con la acumulaci\u00f3n de material que es transportado en forma de clastos s\u00f3lidos derivados de la meteorizaci\u00f3n mec\u00e1nica y qu\u00edmica, los dep\u00f3sitos de este tipo se denominan detr\u00edticos y forman rocas sedimentarias detr\u00edticas. Otra fuente principal de los sedimentos es el material soluble producido por meteorizaci\u00f3n qu\u00edmica. Cuando estas sustancias disueltas son precipitadas mediante procesos org\u00e1nicos o inorg\u00e1nicos, el material se conoce como sedimento qu\u00edmico y a las rocas formadas se les denomina sedimentarias qu\u00edmicas (Boggs, 2009).<\/p>\n

El factor de que las rocas sedimentarias detr\u00edticas est\u00e9n compuestas por fragmentos, llev\u00f3 a los investigadores a cuestionarse si era posible identificar la fuente de la cual derivaron. Debido a estas preguntas se desarrollaron las t\u00e9cnicas conocidas como an\u00e1lisis de procedencia, que son empleadas en la industria minera, petrolera, as\u00ed como en la investigaci\u00f3n acad\u00e9mica.<\/p>\n

El t\u00e9rmino procedencia se deriva del verbo latino provenire, que significa salir u originarse (Basu, 2003). En petrolog\u00eda, el t\u00e9rmino procedencia ha sido utilizado para reconocer los factores relacionados a la producci\u00f3n de sedimentos y sedimentos metamorfizados, con referencia espec\u00edfica a la composici\u00f3n de la roca fuente, la fisiograf\u00eda y el clima del \u00e1rea de origen de donde se deriva el sedimento. La intenci\u00f3n de los estudios de procedencia es reconstruir e interpretar la historia del sedimento desde el punto de la erosi\u00f3n inicial de la roca madre hasta el sepultamiento de sus detritos y eventos previos antes del metamorfismo (Pettijohn, Potter, y Siever, 1987).<\/p>\n

Los paquetes de sedimentos cl\u00e1sticos son archivos geol\u00f3gicos que registran y preservan firmas de eventos geol\u00f3gicos pasados en provincias de origen, durante el tr\u00e1nsito y depocentro. Sin embargo, durante el tr\u00e1nsito sufren procesos asociados con la intemperie, el transporte, la deposici\u00f3n, el reciclaje y la diag\u00e9nesis, estos procesos pueden ser repetidos varias veces en la historia de una roca sedimentaria, destruyendo total o parcialmente las propiedades originales de la roca madre (McCann, 1991; Ghosh y Sarkar, 2010; Garzanti et al., <\/i>2013). Por lo tanto, la confianza en las propiedades de los minerales m\u00e1s resistentes, y en la distribuci\u00f3n de elementos menos m\u00f3viles y sus relaciones, ha aumentado en todos los estudios de procedencias contempor\u00e1neos (Mange-Rajetzky, 1981; Bhatia y Taylor, 1981; Morton, 1985; Roser y Korsch, 1986; 1988; Fedo, Eriksson y Krogstad, 1996; Cullers y Podkovyrov, 2002; Armstrong-Altrin, 2014; G\u00f6tze, 2009; Morton y Chenery, 2009; Barbera, Critelli y Mazzoleni, 2011; Ali et al.<\/i>, 2014; Imchen, Thong y Pongen, 2014).<\/p>\n

En los estudios de procedencia, una de las t\u00e9cnicas m\u00e1s utilizadas es el an\u00e1lisis de minerales pesados. Los minerales pesados son considerados minerales accesorios de alta densidad (> 2.8 g\/cm3) que t\u00edpicamente comprenden 1% de sedimentos silicicl\u00e1sticos (Mangey Maurer, 1992). El uso de minerales pesados en sucesiones silicicl\u00e1sticas y metasilicicl\u00e1sticas ha demostrado ser una poderosa herramienta para determinar la roca fuente, la edad, la composici\u00f3n qu\u00edmica e historia de formaci\u00f3n de dichos detritos, adem\u00e1s de ser ampliamente utilizada en la correlaci\u00f3n estratigr\u00e1fica de sucesiones con ausencia de registro bioestratigr\u00e1fico.<\/p>\n

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\u00bfC\u00d3MO ESTUDIAR MINERALES PESADOS?<\/b><\/p>\n

Para estudiar los minerales pesados con eficacia, \u00e9stos se preparan en concentrados, los cuales se obtienen disgregando la roca a estudiar hasta obtener fragmentos separados de la fracci\u00f3n. Posteriormente, con la fracci\u00f3n fina a muy fina (0.063- 0.125mm) se separa la fracci\u00f3n densa mediante t\u00e9cnicas que incluyen drenaje, magnetismo, tamizado y el uso de l\u00edquidos densos o l\u00edquidos \u201cpesados\u201d, como el bromoformo o tetrabromoetano, con gravedad espec\u00edfica de 2.8 g\/cm3 y 2.97 g\/cm3, respectivamente, densidades que pueden ser ajustables con etanol. Alternativamente, el politungstato s\u00f3dico no t\u00f3xico con densidades ajustables. Los minerales pesados se hunden en estos l\u00edquidos, lo cual permite su completa segregaci\u00f3n de los componentes menos densos (Mangey Maurer, 1992; figura 1a,b).<\/p>\n

La mineralog\u00eda \u00f3ptica ofrece una visi\u00f3n general de los minerales pesados, debido a que tienen propiedades \u00f3pticas que permiten su identificaci\u00f3n, como el color natural y de interferencia, el \u00e1ngulo de extinci\u00f3n, el pleocro\u00edsmo, entre otras. Con disponibilidad de instrumentos sofisticados como la difracci\u00f3n de rayos X (XRD), la espectrometr\u00eda de fluorescencia de rayos-X (XRF), el microscopio electr\u00f3nico de barrido (SEM), la microsonda electr\u00f3nica (EDS\u2013SEM), la catodoluminiscencia (CL), el multicolector de ablaci\u00f3n l\u00e1ser (MC\u2013 ICP\u2013MS), la microsonda i\u00f3nica de alta resoluci\u00f3n (SHRIMP) se obtendr\u00e1 mayor informaci\u00f3n, resoluci\u00f3n y precisi\u00f3n del an\u00e1lisis.<\/p>\n

Las t\u00e9cnicas que analizan a un solo grano pueden subdividirse en tres grupos: (1) las microsc\u00f3pico-morfol\u00f3gicas (incluyendo microscop\u00eda electr\u00f3nica de barrido y catodoluminscencia) usan variaciones de forma, color y estructuras internas como zonificaci\u00f3n y fracturas en una determinada fase mineral para restringir diferentes or\u00edgenes (Lihou y Mange-Rajetzky, 1996; Seyedolali et al., 1997; Dunkl, Di Gulio y Kuhlemann, 2001; figura 1c); (2) las geoqu\u00edmicas de un solo grano (microscop\u00eda electr\u00f3nica y an\u00e1lisis ICP-MS por ablaci\u00f3n con l\u00e1ser) permiten determinar la composici\u00f3n qu\u00edmica y su variabilidad entre los granos de una determinada fase mineral con fines de discriminaci\u00f3n de procedencia, huellas litol\u00f3gicas y termobarom\u00e9tricas (Morton, 1991; Von Eynatten y Gaupp, 1999; Zack et al., 2002), y las de (3) dataci\u00f3n radiom\u00e9trica de minerales detr\u00edticos simples para la dataci\u00f3n geocronol\u00f3gica (figura 1c) y termocronolog\u00eda (Sircombe, 1999; Rahl et al., 2003; Von Eynatten y Wijbrans, 2003).<\/p>\n

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\u00bfQU\u00c9 INFORMACI\u00d3N BRINDAN LOS MINERALES PESADOS?<\/b><\/p>\n

Existen minerales pesados muy diversos en las rocas; se pueden reconocer m\u00e1s de cincuenta tipos. Un rasgo importante es que la parag\u00e9nesis de muchos de estos minerales pesados est\u00e1 restringida a ciertas condiciones dinamot\u00e9rmicas; por tanto, las concentraciones de minerales pesados son \u00fatiles como indicadores de la g\u00e9nesis de los sedimentos dependiendo de la qu\u00edmica primaria y el nivel de erosi\u00f3n del terreno fuente (Stattegger, 1976). Por consiguiente, la informaci\u00f3n obtenida por medio de la caracterizaci\u00f3n \u00f3ptica y qu\u00edmica de minerales pesados, provee informaci\u00f3n acerca de las posibles \u00e1reas alimentadoras de las cuencas sedimentarias (Felicka, 2000; Bradley et al., <\/i>2014).<\/p>\n

Por ejemplo, si en una muestra se encuentran minerales asociados a rocas metam\u00f3rficas, como glaucofana o cordierita, se puede inferir que el \u00e1rea fuente es una unidad geol\u00f3gica de origen metam\u00f3rfico, y no un \u00e1rea de origen \u00edgneo. Por otra parte, si al realizar an\u00e1lisis isot\u00f3picos en un circ\u00f3n de una muestra se obtiene una edad de 1000 millones de a\u00f1os, entonces la roca que dio origen a ese mineral debe tener la misma edad.<\/p>\n

Seg\u00fan las bases de la geolog\u00eda, las rocas se distribuyen de manera finita en la superficie de la Tierra. Por lo tanto, si observamos el mapa geol\u00f3gico de una regi\u00f3n, por ejemplo el noreste de M\u00e9xico, veremos que el territorio est\u00e1 conformado por diversas unidades litol\u00f3gicas, restringidas a un \u00e1rea espec\u00edfica.<\/p>\n

Estas unidades de roca han sido clasificadas de acuerdo a los procesos que las formaron, ya sean volc\u00e1nicos, plut\u00f3nicos, metam\u00f3rficos o sedimentarios. Adem\u00e1s de que en muchos casos se conoce previamente su composici\u00f3n mineral y su edad. De esta manera, los mapas geol\u00f3gicos son fundamentales para discriminar las posibles \u00e1reas fuente de una muestra con contenido de minerales pesados.<\/p>\n

Otras \u00e1reas en la que los an\u00e1lisis de minerales pesados son de utilidad<\/p>\n

Exploraci\u00f3n de yacimientos minerales<\/b><\/p>\n

Por ejemplo, las arenas ricas en minerales pesados son la principal fuente de rutilo (TiO2<\/span>) utilizado para materia prima en la industria de pigmentos, a trav\u00e9s de la recuperaci\u00f3n de los minerales ilmenita (Fe2<\/span>+TiO3<\/span>), y leucoxeno (a la alteraci\u00f3n del producto de la ilmenita), de circ\u00f3n (ZrSiO4<\/span>). Otros minerales pesados producidos como coproductos de algunos dep\u00f3sitos son silimanita, cianita, estaurolita, monacita y el granate. La monacita [(Ce, La, Nd, Th) PO4<\/span>] es una fuente de elementos de tierras raras. Como el torio, \u00e9stos se utilizan en el subdesarrollo de energ\u00eda nuclear (Dunkl, Di Gulio y Kuhlemann, 2001).<\/p>\n

Industria petrolera<\/b><\/p>\n

El an\u00e1lisis de minerales pesados complementa la correlaci\u00f3n bioestratigr\u00e1fica tradicional de los reservorios cl\u00e1sticos. Diversos procesos dan lugar a cambios estratigr\u00e1ficos en la composici\u00f3n de los sedimentos, incluyendo el levantamiento del \u00e1rea fuente, los cambios clim\u00e1ticos, la extensi\u00f3n del almacenamiento aluvial en la llanura de inundaci\u00f3n y la interacci\u00f3n entre diferentes sistemas de deposici\u00f3n. El an\u00e1lisis de minerales pesados es una t\u00e9cnica confiable y probada para la correlaci\u00f3n de sucesiones cl\u00e1sticas debido a que proporciona una comprensi\u00f3n detallada de los efectos de los procesos que alteran la se\u00f1al de procedencia durante el ciclo sedimentario, como la diag\u00e9nesis.<\/p>\n

Geolog\u00eda forense<\/b><\/p>\n

El examinador necesita un amplio conocimiento de la geolog\u00eda y mapas geol\u00f3gicos y de suelos para responder preguntas. Por ejemplo, si el suelo de un cuerpo no coincide con el lugar donde se encuentra el cuerpo, \u00bfdesde d\u00f3nde se movi\u00f3 el cuerpo? An\u00e1logamente, los examinadores pueden comparar dos muestras, una asociada con el sospechoso y la otra recogida de la escena del crimen, para ver si ten\u00edan una fuente com\u00fan: \u00bfel suelo del zapato del sospechoso se compara con el tipo de suelo recogido en la escena del crimen?<\/p>\n

En estudios recientes, investigadores del Instituto de Geolog\u00eda, de la Facultad de Ingenier\u00eda de la Universidad Aut\u00f3noma de San Luis Potos\u00ed y de la Facultad de Ciencias de la Tierra de la Universidad Aut\u00f3noma de Nuevo Le\u00f3n estudiaron el basamento metam\u00f3rfico paleozoico de la Sierra Madre Oriental en el noreste de M\u00e9xico (Barboza-Gudi\u00f1o et al., 2011; Torres et al., 2015; figura 2a), con el objetivo de entender las distribuci\u00f3n de las rocas y conocer su fuente principal antes del metamorfismo relacionado con el cierre del supercontinente Pangea.<\/p>\n

Al estudiar estas rocas se encontr\u00f3 un mineral pesado conocido como zirc\u00f3n, los investigadores pudieron determinar dos fuentes principales de edades a) grenvillianas (1250-920 Ma) y b) panafricanas (730-530\u00a0Ma) (Torres et al.<\/i>, 2015; Torres, s.a.). Estas edades indican que podr\u00edan proceder del bloque de corteza de Oaxaquia y de los bloques de Yucat\u00e1n y Florida (figura 2b), as\u00ed como otras posibles \u00e1reas relacionadas al paleo-continente Gondwana. Sustent\u00e1ndose el origen de estas rocas a la porci\u00f3n noroccidental de Gondwana, debido al acercamiento de los megacontinentes durante el cierre de la Pangea.<\/p>\n

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CONCLUSIONES<\/b><\/p>\n

Estudios como el que se present\u00f3 demuestran que a partir del an\u00e1lisis de minerales pesados es posible proponer hip\u00f3tesis paleogeogr\u00e1ficas que expliquen la distribuci\u00f3n de los continentes a lo largo del tiempo. Estos estudios tienen implicaciones en el entendimiento de las orog\u00e9nesis, la generaci\u00f3n de cuencas sedimentarias y de sistemas fluviales del pasado.<\/p>\n

Las asociaciones de minerales pesados brindan informaci\u00f3n \u00fanica, que no es proporcionada por otro tipo de an\u00e1lisis; sin embargo, esta informaci\u00f3n se encuentra codificada, as\u00ed que s\u00f3lo el uso de las t\u00e9cnicas adecuadas y propiamente aplicadas podr\u00e1 resolver el problema.<\/p>\n

*Universidad Aut\u00f3noma de San Luis Potos\u00ed<\/p>\n

**Universidad Aut\u00f3noma de Nuevo Le\u00f3n<\/p>\n

***Universitetet i Stavanger, Noruega.<\/p>\n

Contacto: soniatorressan@hotmail.com<\/p>\n

REFERENCIAS<\/b><\/p>\n

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Sonia Alejandra Torres S\u00e1nchez*, Uwe Jenchen**, Carita Augustsson***, Jos\u00e9 Rafaek Barboza-Gudi\u00f1o* CIENCIA UANL \/ A\u00d1O 21, No. 87 enero-febrero 2018 Las rocas sedimentarias representan alrededor de 5% del volumen de la corteza terrestre. Sin embargo, 75% de todos los afloramientos rocosos de los continentes est\u00e1n compuestos por este tipo de rocas (Blatt, Middle- ton y Murray, 1972; Boggs, 2009). Las […]<\/p>\n","protected":false},"author":4,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_monsterinsights_skip_tracking":false,"_monsterinsights_sitenote_active":false,"_monsterinsights_sitenote_note":"","_monsterinsights_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[14],"tags":[],"class_list":["post-7525","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-topicos"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/7525","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/4"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=7525"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/7525\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":7530,"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/7525\/revisions\/7530"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=7525"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=7525"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=7525"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}