2020-09-25Confirman la formación de diamantes naturales a baja presión y temperatura en rocas oceánicas
Fundación Descubre |Investigadores de la Universidad de Granada y el Instituto Andaluz de Ciencias de la Tierra participan en un estudio internacional que se aparta de la visión clásica sobre la formación de diamantes a ultra-alta presión. El estudio constata por primera vez la formación de diamante natural a baja presión en rocas oceánicas exhumadas del macizo ofiolítico Moa-Baracoa en Cuba. Esta gran estructura geológica se ubica en la parte nororiental de la isla y está formada por ofiolitas, unas asociaciones de rocas representativas de la litosfera oceánica.Los diamantes naturales también se pueden formar por procesos geológicos a baja presión y temperatura en la Tierra, tal como revela un artículo publicado en la revista Geochemical Perspectives Letters. El nuevo mecanismo, que se aparta de la visión más clásica sobre la formación de diamantes a ultra-alta presión, se confirma ahora en el artículo en el que participan científicos de la Universidad de Granada (UGR) y el Instituto Andaluz de Ciencias de la Tierra (UGR-CSIC).
Estudio de los diamantes formados a baja presión en rocas de la litosfera oceánica. De izquierda a derecha se observa la roca (gabro), la lámina delgado-pulida bajo el microscopio óptico, la zona con las alineaciones de inclusiones fluidas, zoom en la zona de las inclusiones fluidas y mapa de Raman con clasificación por colores de los minerales en inclusión fluida de metano que contiene el diamante.
En el artículo también participan expertos del Instituto de Nanociencia y Nanotenología de la UB (IN2UB), la Universidad de Barcelona (UB), el Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC) y la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM). El trabajo se ha desarrollado en el marco dela tesis doctoral que la investigadora Núria Pujol-Solà (UB), primera autora del artículo, está realizando bajo la dirección de los investigadores Joaquín A. Proenza (UB) y Antonio García-Casco (Universidad de Granada).
Diamante: el más duro de todos los minerales
Símbolo de lujo y riqueza, el diamante (del griego αδάμας, invencible) es la piedra preciosa más valiosa y el mineral de mayor dureza (valor 10 en la escala de Mohs). Es un compuesto de carbono químicamente puro, y según la hipótesis tradicional, cristaliza en el sistema cúbico bajo condiciones de ultra-alta-presión a grandes profundidades del manto terrestre.
El estudio constata por primera vez la formación de diamante natural a baja presión en rocas oceánicas exhumadas del macizo ofiolítico Moa-Baracoa en Cuba. Esta gran estructura geológica se ubica en la parte nororiental de la isla y está formada por ofiolitas, unas asociaciones de rocas representativas de la litosfera oceánica.
Estas rocas oceánicas fueron emplazadas sobre el margen continental de América del Norte durante la colisión del arco de islas oceánico del Caribe entre 70 y 40 millones de años atrás. «Durante su formación en el fondo marino abisal durante el periodo Cretácico –hace unos 120 millones de años- estas rocas oceánicas sufrieron alteraciones minerales por infiltración de agua marina, un proceso que dio lugar a pequeñas inclusiones fluidas en el interior de olivino, el mineral mayoritario en este tipo de rocas», detallanlos profesores Joaquín A. Proenza, miembro del Departamento de Mineralogía, Petrología y Geología Aplicada UB e investigador principal del proyecto en el que se enmarca el artículo, y Antonio García-Casco, del Departamento de Mineralogía y Petrología de la Universidad de Granada y el Instituto Andaluz de Ciencias de la Tierra (UGR-CSIC).
«Estas inclusiones fluidas contienen nanodiamantes –entre 200 y 300 nanómetros-, además de serpentina, magnetita, silicio metálico y metano puro. Todos estos materiales se han formado a baja presión (<200 MPa) y temperatura (< 350 ºC) durante la alteración del olivino que alberga las inclusiones fluidas», comentan los investigadores.
«Así pues, esta la primera descripción de diamante ofiolítico formado a baja presión y temperatura que no ofrece dudas de su formación por procesos naturales».
Diamantes formados a baja presión y temperatura
Cabe recordar que el equipo publicó una primera descripción de la formación de diamante ofiolítico en condiciones de baja presión (Geology, 2019), un trabajo realizado en el contexto de la tesis doctoral en curso de la investigadora de la UB Julia Farré de Pablo–bajo la dirección de los profesores Joaquín A. Proenza y José María González Jiménez, de la Universidad de Granada- y altamente debatido en el seno de la comunidad científica internacional.
En el artículo publicado en la revista Geochemical Perspectives Letters, de la Asociación Europea de Geoquímica, los expertos han podido detectar los nanodiamantes en pequeñas inclusiones fluidas debajo de la superficie de las muestras. El descubrimiento se ha realizado mediante la aplicación de las técnicas de Espectroscopía Raman Confocal y utilizando haz de iones focalizado (FIB: Focused Ion Beam, FIB) combinado con Microscopía Electrónica de Transmisión (FIB-TEM), que han confirmado la presencia de diamante en profundidad de la sección expuesta de la muestra, y por lo, tanto la formación de diamante natural a baja presión en rocas oceánicas exhumadas hacia la superficie. El estudio ha contado con la participación de los Centros Científicos y Tecnológicos de la UB (CCiTUB) y el Centro de Instrumentación Científica de la UGR (CIC), entre otras infraestructuras de apoyo a la investigación del país.
En este caso, el estudio sitúa en el centro del debate la validez de algunos modelos geodinámicosque implican circulación en el manto y reciclado a gran escala de litosfera oceánica, sobre la base de la presencia diamante en las ofiolitas. Por ejemplo, se consideraba que el diamante ofiolítico refleja el paso de rocas ofiolíticas por el manto terrestre profundo hasta la Zona de Transición (410-660 km de profundidad) antes de emplazarse en una ofiolita normal formada a baja presión (~10 km de profundidad).
Según los expertos, la razón que explicaría la formación de nanodiamantes en lugar de grafito –tal como sería esperable en las condiciones físico-químicas de formación de la asociación mineral de las inclusiones fluidas- sería el bajísimo estado de oxidación en ese sistemageológico.
La investigación ha contado con el apoyo del programa ministerial de Formación de Profesorado Universitario, el Ministerio de Economía y Competitividad, el programa Ramón y Cajal y el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER) de la Unión Europea.
Referencia bibliográfica: Pujol-Solà, N.,Garcia-Casco, A.,Proenza, J.A., González-Jiménez, J.M., del Campo, A., Colás, V., Canals, À., Sánchez-Navas, A.,Roqué-Rosell, J. «Diamond forms during low pressure serpentinisation of oceanic lithosphere», Geochemical Perspectives Letters(2020) v15, 19–24,September 2020, https://doi.org/10.7185/geochemlet.2029
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