Los nuevos materiales geológicos del Antropoceno. Parte I: Rocas y minerales

En las últimas décadas la comunidad científica ha debatido la posibilidad de que estemos viviendo en una nueva época geológica con características considerablemente distintas a las del Holoceno. Dicha época se ha denominado Antropoceno (o Capitaloceno, o Tecnoceno, etc.) y supone un momento en la historia de la Tierra donde la humanidad (o el sistema de producción actual) actúa como una nueva “fuerza geológica” capaz de modificar sustancialmente la parte más superficial de nuestro planeta. Es bastante común escuchar cómo las actividades humanas están afectando los patrones climáticos (atmósfera), los cuerpos de agua (hidrosfera) o a la vida (biosfera), pero pocas veces se menciona sobre los cambios que están ocurriendo en la parte sólida sobre la que nos paramos, mejor conocida como la corteza terrestre (que es parte de la geosfera).

La corteza está compuesta por los materiales geológicos, que son aquellos que forman parte del ciclo de las rocas, principalmente minerales, rocas y sedimentos. Aunque ahora conocemos y vemos una gran cantidad de materiales geológicos, estos no siempre han existido en nuestro planeta y su abundancia ha variado a lo largo del tiempo, debido a los diversos procesos que ha experimentado la Tierra desde que se formó. Características tan especiales como la presencia de agua líquida en superficie, el desarrollo de vida, y la tectónica de placas han permitido que la Tierra diversifique tanto su registro geológico que se han logrado distinguir al menos 10 etapas distintas de evolución mineral, lo que hace a la Tierra el cuerpo conocido más rico mineralógicamente hablando.

Aunque durante 500 millones de años la Tierra no había visto una gran aparición de nuevos materiales geológicos, las cosas parecen haber cambiado recientemente. Algunos trabajos argumentan que mientras que por un lado la biodiversidad está disminuyendo a un ritmo alarmante, por el otro, los materiales geológicos se están diversificando a un tasa sin precedentes. Pero ¿cuáles son todos estos compuestos inorgánicos de los que estamos hablando? ¿Cómo y por qué han aparecido recientemente? ¿Qué implicaciones tienen en los otros sistemas superficiales de nuestro planeta? Aquí abajito vamos a explorar un poco estas preguntas.

Los nuevos minerales y sus ambientes de formación: de las minas a las estanterías de museos

Para que un compuesto sea considerado un mineral debe poseer las siguientes características: (1) ser inorgánico, (2) tener una composición química definida, (3) poseer una estructura cristalina definida y (4) haberse formado naturalmente. En los últimos milenios han aparecido compuestos que cumplen las tres primeras características, pero no son considerados minerales porque fueron creados por acción directamente humana (o sea, no de forma natural). Por ello se les denomina “materiales sintéticos tipo mineral”. Entre ellos están materiales como el acero, muy común en nuestras vidas, así como otros compuestos producto secundario de otras actividades humanas, como los cristales que se forman al producir concreto. A pesar de que estos sólidos no son considerados minerales sensu stricto, lo cierto es que sí interactúan con el ambiente que los rodea y, por tanto, están sujetos a todos los agentes de meteorización.

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Fig 1.  Ejemplo de un mineral que sólo se ha hallado asociado a actividades humanas: Simonkolleita (Zn5(OH)8Cl2·H2O) creciendo en escoria metálica encontrada en Arizona y descrita por primera vez en Hess, Alemania. Fuente Hazen et al. (2017)

La exposición de estos nuevos materiales a las condiciones superficiales propicia la formación de nuevos compuestos inorgánicos de los que no se tenía registro. Así, ahora las tuberías corroídas y oxidadas pueden ser lugares donde explorar si se quiere encontrar cristales desconocidos, aunque no es el único lugar para buscar: minas, viejos lugares de fundición y hasta estanterías de museos también actúan como nichos minerales. Estos nuevos materiales nacen gracias a que las rocas son expuestas a condiciones que naturalmente no hubieran experimentado como en las galerías de las minas donde las rocas (con minerales de por sí poco comunes), entran en contacto con la atmósfera y el paso del agua en zonas subterráneas, creando microambientes con presiones, temperaturas y humedad atípicos. Cuando los minerales se encuentran en estas condiciones poco comunes, tienen que “adaptarse” y cambiar para estar “a gusto” en su nuevo ambiente, así poco a poco se han originado estos nuevos minerales recientemente documentados (Fig. 1) y que no ocurren naturalmente o lo hacen en menores cantidades, pues dichos microambientes no se forman a través de procesos geológicos.

Hasta el momento se han descrito 208 nuevas especies minerales que ocurren solamente por procesos relacionados a actividades humanas. Sin embargo, en esta cantidad solo se agrupan aquellos productos de la alteración de rocas y minerales naturales, ya que los que se forman por la meteorización de materiales humanos (como el acero), se agrupan dentro de los compuestos tipo mineral. Además, es importante mencionar que los avances tecnológicos han permitido crear minerales sintéticos que en la naturaleza se encuentran en baja abundancia, pero que poseen características útiles/estéticas que los hacen deseables, como diamantes o rubíes, o los muy atractivos y coloridos cristales de bismuto (Fig. 2).

Fig. 2. Cristal sintético de bismuto. Fuente www.bismuthcrystal.com

Creando piedras para construir ciudades

Aunque la diversificación de las rocas no es tan espectacular como la de los minerales, también han aparecido nuevas, o más bien nuevos materiales tipo roca1, que podemos encontrar fácilmente en muchos lados porque se usan principalmente como material de construcción o utilería. Son varias las rocas típicas del Antropoceno, pero tal vez las más comunes son las cerámicas, los ladrillos de arcilla o de adobe y por supuesto, el concreto, y como el último es el más abundante, hablemos un poco más de él.

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Fig. 3. Núcleo que muestra las distintas etapas de pavimentación en la Indianapolis Motor Speedway en los últimos 108 años. Fuente Kevin Pluck (Twitter @kevpluck)

Se tiene registro de que en la Grecia antigua ya se usaba concreto y desde entonces su uso se ha expandido, sobre todo desde la segunda mitad del siglo XX, a partir de la llamada Gran Aceleración. El concreto es usado principalmente como material de construcción, para hacer caminos (Fig. 3), grandes edificios o pequeñas bancas en el parque. Posee características similares a algunas rocas sedimentarias: está hecho de un agregado de silicatos que se comportan coherentemente gracias a un cementante que los mantiene unidos. Para que las rocas sedimentarias se formen, deben de pasar por un proceso de litificación, en donde sedimentos son enterrados bajo más pedazos de rocas, provocando un aumento de presión y temperatura que permite que el cementante pegue los sedimentos.

En el caso del concreto, el aumento de temperatura y la adición de agua permite esta cementación, pero todo esto pasa a presiones relativamente bajas, lo que facilita la formación de diversos compuestos tipo mineral que a veces tienen sus equivalentes naturales pero que se encuentran en poca abundancia. Tal vez uno de los más curiosos es un tipo de óxido de aluminio y calcio (CaAl₂O₄), que solo se ha encontrado en meteoritos y que han bautizado como krotita (Fig. 4), lo cual significa que la producción de ciertos concretos aumenta la abundancia relativa de minerales que no se encuentran en las rocas terrestres.

Aunque el concreto es muy durable y por ello es tan usado en las industria de la construcción, no es indestructible, y está sujeto también a los agentes de meteorización, lo que genera pequeños sedimentos que pueden ser transportados por agua y viento, y así pasar a formar parte de las cuencas sedimentarias.

Resultado de imagen de krotite
Fig. 4. Krotita (CaAl₂O₄) mineral de baja presión y alta temperatura descrito en un meteorito. Compuestos similares son formados involuntariamente durante la elaboración de algunos tipos de concretos, que justamente son a altas temperaturas y bajas presiones. Foto Chi Ma de Caltech.

Por el momento aquí la dejamos, pero en la siguiente entrega hablaremos de un viejo conocido que (desgraciadamente) vemos en todos lados y sobre cómo es que se ha integrado al ciclo de las rocas; además de otros materiales tan tan chiquitos que jamás veremos si usamos solo nuestros ojos. También discutiremos un poco sobre la posibilidad de que todos estos nuevos materiales se preserven en el registro geológico por largos periodos de tiempo, y cuando decimos largos no estamos hablando de miles, sino de millones de años.

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1 Al igual que los minerales, la definición de roca requiere que sea formada de manera natural.

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