Los zafiros azules brillantes, tan evocadores de un frío penetrante, tienen orígenes notablemente calientes en las profundidades de la superficie. Durante años, se han descubierto zafiros en depósitos volcánicos como región del Eifel en Alemania, donde el magma del manto de la Tierra se acumula en la corteza durante un largo período de tiempo, produciendo fundidos ricos en sodio y potasio. Sin embargo, otros se encuentran en lechos de ríos, con los robustos cristales limpios de sus rocas de origen.
Si bien el vulcanismo parece desempeñar algún tipo de papel, la procedencia exacta de estos zafiros en las profundidades de los hornos de nuestro planeta era un misterio, ya que los geólogos no podían determinar con certeza si se forman únicamente en el manto mismo o si se forman a partir de otros minerales en el ascenso del magma. Una nueva investigación ha encontrado evidencia de que las gemas azules pueden forjarse en el fuego y la furia de la agitación volcánica a medida que los procesos extremos calientan y comprimen el óxido de aluminio dentro de la corteza en una forma cristalina llamada corindón, el principal mineral que compone los zafiros.
“Una explicación es que el zafiro de la corteza terrestre se origina a partir de sedimentos arcillosos que se encontraban a temperaturas y presiones muy altas y que los magmas ascendentes simplemente forman el ascensor hacia la superficie para los cristales”, explica el geólogo y petrólogo Axel Schmitt de la Universidad de Curtin en Australia.
Los investigadores querían saber si esto era así, que los zafiros se formaron en el manto superior o en la corteza inferior y fueron recogidos y transportados hacia arriba por el magma que se abrió camino hacia la superficie desde abajo. Para ello, tuvieron que estudiar los propios zafiros.
Recogieron 223 zafiros microscópicos del Eifel y los sometieron a espectrometría de masas de iones secundarios. Estaban observando dos características diferentes: inclusiones de rutilo y circón atrapadas en los zafiros a medida que se formaban, y las proporciones de isótopos de oxígeno en el óxido de aluminio.
Los zafiros están compuestos principalmente de óxido de aluminio en forma de corindón, pero pueden mezclarse otros elementos. El tono azul intenso por el que son conocidos los zafiros proviene, por ejemplo, del titanio y el hierro que tiñen el corindón. El hierro por sí solo produce zafiros amarillos y también puede darnos piedras verdes. El cromo hace que el corindón se vuelva rosa o rojo, y así es como obtenemos rubíes.
Además, otros minerales enteros, como el rutilo (dióxido de titanio) y el circón, pueden quedar atrapados dentro de los zafiros mientras se forman. Los científicos pueden usar estos minerales para determinar cuándo floreció el cristal. Esto se debe a que, a medida que se forman el rutilo y el circón, incorporan uranio, que luego sufre una desintegración radiactiva a una velocidad conocida. Los científicos pueden estudiar las proporciones de uranio y plomo dentro de las rocas para determinar cuánto tiempo lleva desintegrándose ese uranio.
Además del uranio, los investigadores estudiaron las proporciones de isótopos de oxígeno de los zafiros. Un isótopo es una forma de átomo con un número diferente de neutrones, y había dos isótopos relevantes para el estudio. El oxígeno 16, con 8 protones y 8 neutrones, es el isótopo más ligero y la forma de oxígeno más abundante en la Tierra. El oxígeno 18, más pesado, tiene 8 protones y 10 neutrones, y es más abundante en minerales de la corteza profunda que en minerales del manto.
Al estudiar las proporciones de estos isótopos, los investigadores pudieron determinar que los zafiros de Eifel tenían proporciones de oxígeno que podían rastrearse tanto hasta el manto como hasta la corteza. Mientras tanto, la datación de uranio-plomo mostró que se formaron al mismo tiempo que el vulcanismo que los llevó a la superficie.
En conjunto, esto sugiere que los zafiros se formaron en la corteza superior, a no más de 7 kilómetros por debajo de la superficie. Parte de esta formación se debió a que el magma del manto fundió la roca a medida que avanzaba, transfiriendo las proporciones isotópicas del manto al corindón. Otros zafiros se formaron cuando el material fundido penetró en la roca que lo rodeaba, lo que desencadenó la formación de zafiros a través del calor, lo que dio lugar a gemas con proporciones isotópicas más típicas de un origen cortical.
“En el Eifel, tanto los procesos magmáticos como los metamórficos, en los que la temperatura cambió la roca original, desempeñaron un papel en la cristalización del zafiro”, explica el geocientífico Sebastian Schmidt de la Universidad de Heidelberg en Alemania.
La investigación se ha publicado en Contributions to Mineralogy and Petrology.
Fuente: Science Alert.
