rankama GEOQUIMICA

7/26/2019 rankama GEOQUIMICA

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K A L E R V O R A N K A M A , d . Fi l .Profesor de Qumica Mineral en la Universidad de Helsinki

Anteriormente, Research Associate en la Universidad de Chicago

r . Y

T H . G . S A H A M A , d . Fi l .Profesor de Geoqumica en la Universidad de Helsinki

GEOQUMICA

Traduccin del ingls por

IGNACIO BOLIVAR IZQUIERDOLicenciado en Ciencias Naturales y en Ciencias Qumicas

Nota preliminar de los profesores

G ABRIEL MARTIN CARD O S ODoctor en Ciencias Naturales

Catedrtico de Cristalografa y Mineraloga de la Universidad de Madrid

E

ISIDRO PARGA PONDALDoctor en Ciencias Qumicas

AGU ILAR, S. A. DE EDICIONES - MADR ID


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La presente obra se public originalmente en ingls,por la Casa editorial The University of Chicago Press,

de Chicago, con el ttulo de

GEOCHEMISTRY

Res erva dos todos los der echos . Ie ch o el dep s ito que imnrri In toy.Copyright 1954, by Aguilar, S. A. de Ediclonvn, Madrid,

Printed in Spain. Impreso en Espaa por Snchez Leal, Hmu. Trinidad


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P R O L O G O S


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*

N O T A P R E L I M I N A R

En el rpido y co losa l progreso de la Geoqu m ica durante el ltimodecenio influy sobre manera la enorme acumulacin de materiales: los

estudios sobre constitucin del tom o y su estructura, y los fenm enos de transformacin, hasta llegar a la produccin de los elementos artificiales,llevaban ntimamente ligados muchos trabajos de ndole geoqumica. Slo lutria, falta reunir las monografas, notas de carcter general y estadsticas,iiiiicuhtrhts, coordinarlas y llegar a la sntesis de estos conocimientos para/i i i i i i i i i u n cuerpo de doctrina que constituyese con ms o menos extensin

un Iniliidii de Geoqumica al da.I1' si11 . , la que ii nuestro juicio, han logrado con gran acierto los autores

k liiilniiiia v l'/i. G. Sahama, que con excesiva modestia califican suobra de inlei media entre un ex tenso y completo tratado de los conocimientos i>,cnqulliiii'os y una ob ra de texto elemental sobre Geoqumica.

Han ciinsiileiiiiln hu ios los temas, todos los aspectos, todos los problemasplanteados en el


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X NOTA PRELIMINAR

la Petroqumica y la Mineraloga qumica. Y esta confusin nace del hecho de que las observaciones en el campo y los trabajos del laboratorio son anlogos, tanto para un gelogo, un petrgrafo y un mineralogista como

para un geoqum ico. Los resultados les interesan por igual. Pero como ladiferencia esencial no estriba en el objeto de estudio, sino en el punto de

vista desde el cual contempla el cientfico las mismas cosas, el geoqumicono se aparta en ningn momento de la idea de la distribucin, cantidad absoluta y proporcin relativa de los elementos y nuclidios.

Los autores de esta Geoqu m ica sientan firm em ente esa base, y sobre ella desenvuelven la obra; obra que, insistiremos de nuevo, ofr ece un tratado compendiado de todos los puntos que abarca esta ciencia en la actualidad.

Como obras de relevante valor, aparte sus numerosos trabajos personales y de todos los discpulos de la escuela creada por V. M. Goldschmidt,

estn diversos tratados de ndole general que aparecieron en la primera mitad del presente siglo. Entre ellos se cuentan, en primer lugar, los del

propio Goldschmidt, uno acerca de las leyes de la distribucin geoqum icade los elementos, que consta de nueve fascculos (1923 a 1937), publicados

por la Academia de Ciencias de Oslo, y otro sobre los fundam entos de la Geoqumica cuantitativa, aparecido en el rgano de la Sociedad Alemana

de Mineraloga: Progresos de la Mineraloga, Cristalografa y Petrografa(1933-1935). Estn adems las obras de F. W. Clarke, W. I. Vernadsky,G. Berg , 1. y W . Noddach y A. Fersman, que no mencionamos por estarindicadas en la bibliografa que figura al final de la obra.

En lengua rusa public este ltimo autor un extenso tratado en cuatrotomos de Geoqumica (1934 a 1938), del cual no se ha hecho ningunaversin, que sepamos, a lenguas latinas o anglogermnicas, y solamentealgunos extractos de temas aislados, como el referente a la clave geoqu

mica de Fersman aplicada a la reparticin en la mineralizacin publicadopor N. Varlamof en los Anales de la Sociedad Geolgica de Blgica, 1946,siendo extrao que de la mencionada Geoqumica en cuatro tomos no hagan

mencin Rankama y Sahama en la bibliografa final.Goldschmidt y Fersman fallecieron, con poca diferencia de fechas, enel ltimo decen io , as como tambin el eminente geoqum ico ruso Vernadsky,autor de la primera obra de divulgacin en lengua francesa (1924') publicada en Pars, como resumen de una serie de conferencias pronunciadas

en la Sorbona. Los tres eran miembros de la Com isin de Geoqum ica delCongreso Geolgico Internacional, por lo que la reunin XVIII, de Lon

dres, en 1948, ante la prdida de los tres sabios, hubo de suspender susactividades hasta la sesin siguiente.


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NOTA PRELIMINAR XI

V. M. Goidschmidt, el genial geoqumico, fu el principal propulsor enel desarrollo de esia Ciencia. Prim ero en Gotinga, en cuya Sociedad Cien

tfica fu principal iniciador de sus famosos trabajos y en cuyas publicaciones vieron la luz numerosos estudios geoqumicos de los elementos, y

despus en Oslo, adonde se traslad al implantarse el Gobierno nazi en Alemania. En Noruega desarroll su actividad durante los ltimos aos

de su vida. La lista de sus estudios y los de los numerosos discpulos,

que form y orient, es interminable, consiguiendo con ello no slo extender considerablemente los conocimientos de la distribucin geolgica delos elementos, sino tambin despertar el inters por los problemas de la

Geologa econmica, tan estrechamente ligados con la Geoqumica. De

la ntima relacin de la Geoqumica con las ciencias afines resalta inmediatamente la trascendencia prctica de aqulla. Los mtodos geoqumicos

cuantitativos abren amplios horizontes a la Minera. La distribucin delos elementos y su abundancia permiten conclusiones reales sobre la acumulacin de los cuerpos qumicos y, por ende, sobre la importancia y distri

bucin de las primeras materias minerales para la industria. Hasta ahora,

el descubrimiento de los grandes yacimientos de menas se haba hechomas o menos al azar, a lo sumo con una imprecisa orientacin geolgica.

Las sucesivas explora ciones estarn siem pre basadas en estudios geoqum icos positivos y se podrn calcular con ms fundamento que hasta ahora

las reservas mundiales de minerales y su mejor localizacin, dato de in

menso valor para ponerlas en explotacin a medida que se vayan agotando los yacimientos superficiales o perfeccionando los procedimientos de extraccin, si su profundidad es grande, o el beneficio, si es antieconmico ahora

por razones de situacin geogr fica , transporte o de tcn ica industrial.

No hace falta exponer ms razones para juzgar el valor de la Geoqu

mica de Rankama y Sahama, que abre marcha en las publicaciones de esta

Ciencia y resultar de gran utilidad a los iniciados y a los especializados en las ramas ajines de la Fsica , Geofsica , Fsico-Qumica y Qumica y de

la Geologa. No intentamos con ello silenciar la importancia de la Geoqu

mica de Fersman, que precedi en una dcada a esta de Rankama y Sahama,y que representa un exponente del colosa l esfuerzo de su autor. Pero el

hecho de estar publicada en lengua rusa no le permiti una difusin tanamplia como hubiera sido de desear, lo mismo que a sus, tambin funda

mentales, tratados sobre las pegmatitas (1936) y las cromitas (1937) de

la U. R. S. S. El mismo Fersman haba publicado numerosos trabajos en alemn, francs e ingls, por lo que ya era conocido y estimado entre los

primeros geoqum icos del mundo. Acadmico de la de Ciencias de Mosc ,

public en sta, con motivo del Congreso Jubilar de M endeleeff (1 936), un


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NOTA PRELIMINAR

estudio sobre la aplicacin de la ley peridica a la Geoqumica (en francs) de mrito extraordinario. Trabajos publicados por los distintos centros de investigacin geoqumica se resumen en las obras alemanas de G. Berg, sobre distribucin de los elementos qumicos en la Tierra (19 32 ), y de

H. von Kliiber, sobre la distribucin en el cosm os (1931). Pero los especialistas tenan muchas veces que. ir buscando datos estadsticos en las

fuentes -originales de diferentes trabajos monogr ficos dispersos.

La aparicin en lengua tan universal como el ingls de la Geoqumicade Rankama y Sahama llena ese vaco. Con la traduccin a lengua espaola de la obra que aqu prologamos quedar difundida para su lectura

y consulta a la inmensa mayora del mundo civilizado, por lo que el propsito de la Editorial Aguilar merece plcemes calurosos. De lenguajeclaro y preciso, sin redundancias ni laconismo que dificulten la clara in

terpretacin, su lectura se hace muy cmoda. Cuidadosamente se van exponiendo de modo metdico y ordenado los distintos captulos, y en cadauno las cuestiones todas que abarca su ttulo, y se establece un resumen

en uno de ellos de lo que hoy sabemos de cosm oqum ica, poniendo dgmanifiesto el insospechado campo que se abre a las investigaciones y sus

magnficos resultados.

El traductor, seor Bolvar Izquierdo, ha puesto todo su entusiasmo ysu saber en la empresa, y por su doble condicin de qumico y naturalista rene la competencia necesaria y la garanta indispensable para acometer la traduccin. Esto, unido a su perfecto conocimiento de la lengua inglesa,

que le permite conjugar la sencillez con la elegancia en el lenguaje, laexposicin fi el y amena, la versin de frases y concep tos para dar cierta flexibilidad a los giros del lenguaje, eliminar los anglicismos y el influjo de la sintaxis sajona, tan difcil de apartar de una traduccin si no se

dominan los dos idiomas y la materia objeto de versin. Todo esto lo ha conseguido el traductor Bolvar Izquierdo. Adems, ha tenido el loable acierto de emplear las palabras castizamente espaolas, consagradas por

nuestros ms eminentes gelogos, universitarios e ingenieros, pero , sin temora introducir palabras nuevas cuando nuestro idioma careca del vocabloadecuado. Adems, ha aadido en forma de llamada las notas explicativas cuando lo ha credo necesario.

En la introduccin de la obra se inserta un breve bosquejo histrico,lo que nos dispensa en este prlogo de hacer alusin alguna a la historia del desenvolvimiento universal de la Geoqumica. Pero ya que esta edicin est destinada al lector espaol e hispanoamericano, no querem os terminarsin aludir a la aportacin realizada por Espaa a los estudios geoqumicos con sus tres descubridores de elementos qumicos: Antonio de Ulloa (1716-


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NOTA PRELIMINAR XIII

1795), quien describi el platino en 1748 en su Relacin histrica del viajea la Amrica Meridional; Fausto de Elhuyar (1 755-1 833), quien en colaboracin con su hermano Juan Jos public, en 1783, el aislamiento del wolframio a partir de la wolframita, y Andrs Manuel del Ro (1764-1849), quien public, en 1801, el descubrimiento del eritronio (hoy llamado vana

dio) en el plom o pardo de Zimapn. Este ltimo sabio fu, adems, el autorde los importantes Elementos de Orictognosia ( l .a ed., 1795, M x ico; 2.a ed.,

1832, Filadelfia), o estudio de los fsiles, nombre con el que se designabaentonces a los minerales y a los restos petrificados de seres vivos. Esta

obra se escribi para uso del clebre Real Seminario de Minera de Mxico.

Desgraciadamente, las premuras de tiem po y espacio nos impiden publicar la aportacin, nada desdeable por cierto, de los cientficos espaoles contemporneos al desarrollo de la Geoqumica, que no aparece recogida

en la bibliografa de esta obra, indudablemente de acuerdo con la adver

tencia que hacen los autores en el prlogo, de que se han limitado casi exclusivamente a citar obras escritas en francs, ingls y alemn.

G. M a r t n C a r d o s o .I . P a r g a P o n d a l .


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8P R O L O G O

La ciencia geoqumica se encuentra hoy da en una fase de expansinvigorosa. Cuando empezamos la preparacin de este libro, hace dos aos,pensbamos dar una visin del campo de la Geoqumica siguiendo las lneas

trazadas previamente jsor uno de nosotros (Th. G. S.) en un libro publicadoen finlands. Sin embargo, comprobamos en seguida que estbamos haciendo un libro nuevo, ya que era necesario realzar los aspectos cuantitativosde la Geoqumica y sintetizar y resumir la multitud de ideas y datos nuevosque se haban acumulado durante el ltimo decenio. En consecuencia, este

libro ha rebasado grandemente su objetivo inicial.Este libro no pretende ser un texto de geoqumica ni dar una cuenta

completa de todos los conocimientos geoqumicos. No es ms que un intentode examinar el amplio campo de la Geoqumica y de informar sobre el esta

do actual de los conocimientos geoqumicos, y est dirigido, especialmentepara el gelogo que posea la base necesaria de qumica y para el qumicoque tenga un conocimiento adecuado de las ciencias geolgicas.

La investigacin geoqumica actual es muy extensa, por lo que noliemos intentado ponernos al corriente de las publicaciones de ltima hora.

C on muy pocas excepciones, slo se han tomado en consideracin las publicaciones anteriores a los comienzos de 1948. Adems, no hemos intentado especialmente consultar las publicaciones escritas en idiomas distintos del ingls, francs y alemn, ya que en nuestra opinin dichas publi

caciones no se dirigen al lector internacional.Por lo que respecta a los errores, las omisiones y la exposicin de

los datos segn nuestras opiniones generales, nos remitimos a los versos deGoethe:

Warum ich zuletzt am liebsten mit der Natur

verkehre, ist, weil sie immer recht hat und derIrrtum bloss auf meiner Seite sein kann1.

Ka l e r v o R a n k a m a .

T h . G. S a h a m a .

C h i c a g o y H e l s i n k i .

Marzo 1949.

1 Porque la Naturaleza tiene siempre razn, prefie ro en ltima instancia recurrira e l l a , pues si h a y error slo puede ser culpa ma. (N. del T.)

XV


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EXPRESION DE GRACIAS

Tenemos mucho gusto en dar las gracias al profesor WalterH. Newhouse por su activo inters y por los favores que nos ha prestado' durante la preparacin de este libro. El profesor Rupert Wildha tenido la amabilidad de leer el manuscrito del captulo IX en suredaccin primitiva, de hacer una crtica muy valiosa sobre l y depresentar nukierosas sugestiones muy tiles sobre problemas cosmo-

qumicos. Estamos obligados al profesor Erans E. Wickman por suautorizacin para utilizar una tabla de radios atmicos y inicos comobase del Apndice III. Tambin tenemos mucho gusto en agradecerla amabilidad de numerosos colegas que nos han llamado la atencinsobre algunas publicaciones de inters geoqumico. Dantos las graciasespecialmente a nuestros colegas de diversos pases que nos han facilitado generosamente copias de sus publicaciones. Frecuentemente, steha sido el nico medio de obtener cierta informacin geoqumica importante, ya que las condiciones de la posguerra dificultaban en granmedida la distribucin de revistas y libros cientficos durante la preparacin del manuscrito.

Expresamos nuestro agradecimiento1 a los siguientes individuos,corporaciones y editores por su autorizacin para reproducir figuras,tablas y otros datos:

Journal o f the American Chemical Society y doctor W. H. Zacha-riasen (Fig . 5-13); Cambridge University Press (Fig , 8-6 y parte dela tabla 6-17); Chemical Publishing Co., Inc. (tabla 6-12); Cornell

University Press (F igs. 5-5, 5-7 y 5-8); Interscience Publishers, Inc.(ecuaciones de la pg. 319); Wilhelm Knapp, Verlagsbuchhandlung(parte de la tabla 8-10); McGraw-Hill Book Company, Inc. (tablas5-32 y 8-2 y parte de las tablas 5-30 y 7-1); Prentice-Hall, Inc. (tablas 6-16 y 8-13 y parte de las tablas 6-7 y 6-17), y The Williamsand Wilkins Company (Figs. 8-3 y 8-5).

K. R.T h . G. S.


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INDICE GENERAL


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wI N D I C E G E N E R A L

N o t a p r e li m i n a r ................... P g -

P r l o g o .....................................

E x p r e s i n d e g r a c i a s ..................................................................................................................................... ....................

Qu e s l a G e o q u m i c a ? ....................................... ............................................................................................................

B o s q u e j o h i s t r i c o ..'.............................................................................................................................................................

I n t r o d u c c i n ........................................................................................................ ................. ........................................................

PRIMERA PARTE

GEOQUIMICA GENERAL

Cap. T. C o m p o s i c i n y e s t r u c t u r a d e l o s m e t e o r i t o s .........................................................1-1, El ostudio de los meteoritos y la geoqumica, pg. 1*7. l-2i. Co mpone ntes mine-rulOH de los me teor itos, 1>S. 1-3'. C lasi ficac in pe tro grfi ca delos meteoritos, 22;.1-4. Com posic in m edia de los diversos tipos de mete oritos, 24. 1-5'. La fase sulfura da do los meteo ritos, 26.1-0. C om posic in media* de los me teoritos, 2i7. 1-7.

Apndlco. Los tect itos , 29.

C a p . I I . A m u i n d a n c i a d e l o s e l e m e n t o s y d e l o s n u c l i d i o s ....................................................2i-l. Clculos de la abundancia, pg. 30L. 2-2. Abund anc ia y estructu ra del ncleoat m ico , 4'(. 2t-3'. Algunos co nceptos y d efinic ion es relat ivos al nc leo a tm ico , 47.2-4. Abundancia do los iludidlos, 49.'2-5. Los clculos de la abundancia basados enel nm ero msico , .'02,2-0. Los clculo s de la abu nda ncia b asad os e n el nm eroneutrnico, G5.2-7. Los iludidlos que no se encuentran en la Naturaleza, 6.2-8. Origen de la di stribu cin cuantit ativa de los eleme ntos, 71.2-9. Abun danciay tran sm utacin nucle ar, TO.

'C a p . I II . E s t r u c t u r a g e o q u m i c a d e l a T i e r r a ........ * .............................................................. .

3-1. Observaciones preliminares, p g. 73'.3-2'. Hiptesis de Washington, 74.3-3. Hiptesis de Go ldschm idt, T5>. 3>-4. Discusi n de las hip te sis , 715. 3-5i. Hiptes is de

Kuhn y Rittmann, 81.

C a p . I V . D i s t r i b u c i n d e l o s e l e m e n t o s e n l a s e s f e r a s g e o q u m i c a s d e l a

T i e r r a ........ ........................................................................................................................................................................................

4-1. La afinidad geoqumica, pg. 3.4-2'. Distribucin de los elementos entre lasfases metlica, sulfurada y silicatada, 84.4-3. Clasificacin geoqumica de los elementos segn Goldschmidt, 84-4-4. Distribucin probable de los elementos en laTierra, 90.

C a p . V . G e o q u m i c a d e l a l i t o s f e r a .......... ..............................................................................................

5-1. Caracterizacin geoqumica de los elementos en la litosfera, pg. 93.S-2;. Cristaloqumica y geoqumica, 101.5u3. Cristalizacin de los magmas y sus productos, 125


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XX NDICE GENERAL

C a p . VI . G e o q u m i c a d e l a h i d r o s f e r a ......................................................................................................... 2 5 1

6-1. Forma de presentacin y cantidad de agua sobre la Tierra, pg. 2:5'X. 6-2!. Agua, de las cav idades de los m inera les y de las rocas , 202..6-3'. Agua subterrnea, 2i&5'.

6-4. Agua de manantial, 2)5.'Q-. Agua de los lagos y de los ros, 267.6-6. Fuentesminerales y fuentes termales, 2)62.6-7. Agua de las cuencas cerradas, 267.64L Aguadel mar. Composicin del agua del mar, 272,

Ca p . V II . G e o q u m i c a d e l a a t m s f e r a ............ 235

7-1. Estructura de la atmsfera, pg. 2i85.-7-f2. Composicin de la atmsfera, 2S9.7-3. Carcter atmfilo de los elementos, 293'.7-4. Componentes temporales de laatm sfera , 294.7:J5. Agua de lluvia, 29&.7-6. Ciclo de l agua y de las sustanciasdisueltas en ella en la atmsfera, 3)00.

C a p . V I I I . G e o q u m i c a d e l a b i o s f e r a ................ , ............................................................................ 3 0 3

8-1. La biosfera como esfera geoqumica, p g. 303.8-2. Carcter bifilo de los elementos, 30'5.'. Form acin y evolu cin de la hid ros fera, 37i8.10-6.

Formacin y evolucin de la biosfera, 3(81.

SEGUNDA PARTE

FORMA DE PRESENTACION DE LOS ELEMENTOS

I n t r o d u c c i n ................................................... 387

C a p . X I . H i d r g e n o ......................................... 388

11-1. Abundancia y carcter geoqumico, pg. 308.11-2. El hidrgeno en las rocasgneas, 3'8'9.ll-3. El hidrgeno y su ciclo en la hidrosfera y en la atmsfera, 301.Ll-4. El hidrgeno en la biosfera, 392.11-5. Deuterio, 392.

C a p . X I I . M e t a l e s a l c a l i n o s . L i t i o , s o d i o , p o t a s i o , r u b i d i o y c e s i o .......................... 39412-1. Abundancia y carcter geoqumico, pg. 3'94. 1i2;-2. El l it io en la s roc as gneas, 396.12-3. C iclo del litio, 3'99.1!2,-4'. El sodio y el po tas io en las roc as gneas,4,Q0 . 12h5. Ciclo del sodio y el po tas io, 4)0i2.112-6. El sod io y el potas io en los evaporados, 404. 112-7'. El rubid io y el cesio en las rocas gneas, 4106.12-8. Ciclo delrubidio y el cesio, 410'. 1I2W9. Los metales alca linos en la bio sfera, 411.

C a p . XIII. B e r i l i o ........ 413

13-1. Abundancia y carcter geoqumico general, pg. 413'. 13-2. El b er ilio en lasrocas gneas, 413.13-3'. Cic lo del ber ilio, 416. 13-4. Bio geo qumica, 416.


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NDICE GENERAL XXI

( , a p . X I V . M a g n e s i o ...........................................................................................................................................

14-1. Abundancia y carcter geoqumico, p g. 41i8.14-2. Minerales de magnes io,418. 14-3. El magne sio en las rocas gneas, 420. 141-4. Biogeoqum ica del mag nesio, 421. 14-5. Ciclo del m agnesio, 4(22. 14-6. Carb ona to m agns ico, 4'24'.

C a p . X V . M e t a l e s a l c a l i n o -t r r e o s . C a l c i o , e s t r o n c i o y b a r i o ...........................15-1. Abundanci-a y carcter geoqumico, pg. 426'. H5-2-. Minerales de ca lcio , 42w.

l;5-3. El ca lcio en las r oc as gneas , 413*0. li&-4. El ca lcio en la b ios fera, 431. 16 5.Ciclo del ca lcio , 431. 1:5-0. Cal izas or din arias , 432.115-7. El est ronc io y el ba rio enlas rocas gneas, 438.16*8. Istopos del estroncio, 445.-115-0. El estroncio y el barioen la biosfe ra , 44(5. 16-110. Cic lo del estr oncio y el bario, 446.

C a p . X V I . B o n o .........................................................................................................................................................

lj-1. Abundancia y caracter geoqumico general, p g. 4151. 16-2. El boro en las roc asgneas, 452. 1(6-3. Biogeoq um ica del boro, 454. 16-4. Ciclo del boro, 4i6. 16-5'. Elboro en los evaporados, 459.

C a p . X V I I . A l u m i n i o ..............................................................................................................................

l'7-i. Abundancia y carcter geoqumico general, pg. 4i63. 17-2. El alu minio en lasrocas gneas, 463.17-3. Ciclo del aluminio, 466.-17-4. El aluminio en la biosfera,499. 1*7-6. Menas de alumin io , 4)7*0.

C a p . X V I I I. M e t a l e s d e l a s t i e r r a s r a r a s . E s c a n d i o , y t r i o y l a n t n i d o s ........i 8-1. Gru po de los m etales de las tierra s raras, pg. 4'7.l-2. Abund anc ia y carcter geoqumico de los metales de las tierras raras, 473.liS-3. El escandio en lasrocas gneas , 4715. 18-4. Ciclo del es can dio , 479. 1(3-5. El ytrio y los lantn idos , 481.28-G. El ytr io y los la nt nid os en las rocas gne as, 481. 118-7. Cic lo de l yt rio y delos lant nido s, 491.!>8-8. Europio, 402. 18-9. Metales de las tierras raras en labiosfera,. 493.

C a p . XIX . C a h i j o n o ....................... i .............................................................. ...........KM. Ru abundancia y carcter geoqumico, p g. ^ 4 . 10 -- Ei caroono en las ro-,asiKiuiiiM, 23.21-5, Menasde titanio, 624.21-6. Minerales de zirconio, 524.21-7, El zirconio en las rocasgneas, 525.21-8. Ciclo del zirconio, 529.21-^9. Menas de zirconio, 52i7.21-1(0. Haf-nio, 537.'21-11. Biogeoqumica del titanio, zirconio y h,afnio, 529.

C a *. XX II. T o r i o .................................. .................. ................. .................................................... .

22-1. Abundancia y carcter geoqumico, p g. 53


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XXII NDICE GENERAL

C a p . X X V . V a n a d i o ......................................................... .............................. .............. ............

2S-1. Abundancia y carcter geoqum ico general, pg. 215-2'. El vanadio en lasrocas gneas , 660.#5-3. El vanad io en los minera les de orige n secu ndario, 55.

*25-4. El vanadio en la biosfera, 955.129-G. Ciclo del vanadio, 5S6.23-6, El vanadioen las rocas metamrficas, 5i5Q-=2i5-'7. Menas de vanadio, 569.

Ca p . X X V I . N i o b i o y t n t a l o .........................................................................................................

*2(6-1. Abundancia y carcter geoqumico, pg. .2..216-2 '. El niobio y el tntalo enlas rocas gneas, 063'.26-3. Ciclo del niobio y el tntalo,


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NDICE GENERAL XXIII

I Af. XXXVI. -C o b r e ........................................................................................................................ 646MI-I. Abundancia y carcter geoqumico general, pg. '646.3(6-2,. El cobre en lasrocas gneas; las menas de cobre, 647-36-3. Ciclo del cobre, 64J9-.3-4. Biogeoqu-mlca del cobre, 051.

( a i*. XX XV II . P l a t a y o r o ................................................... 65 2817-1. Abundancia y carcter geoqumico, pg . 6S2.37-2.. Forma de presentacin en.la litos fera s uperior, '66$. 37-3. Ciclo de la plata y el oro , 6i55;.3'7-4. Form a de

presentacin en la biosfera, -656.

C a . X X X V I I I . C i n c y c a d m i o .................................................................................................... 658M-l. Abundancia y carcter geoqumico, pg. 65S-.-3J8M2. Form a de prese nt acin enlllH rocas gnea s; menas, -05.3i8-3. Ciclo del cin c y de l cadm io, 6021.3-2. Helio , 717.4S-3.N'oll, TOO. 4UM1. Argn, TOL- -45m&. Kl ipt n, 7221.415-6. Xenn, 7212

C a *. XLVI . - L o s e l e m e n t o s r a d i a c t i v o s de v i d a c o r t a y l o s a r t i f i c i a l e s ........... 72340-1.. Introduccin, pg. 7i23'.-4


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XXIV INDICE GENERAL

III.Radios atmicos y inicos de los elementos ....................... 738IV.Estructura electrnica de los elementos ................... 740

V. Datos geodsicos y otros datos terrestres ................................................ 742VI. Factores gravimtrios de convei'sin .............................................................. 743VII. Diversas formas de expresar la concentracin o el contenido que

se utilizan corrientemente en los clculosgeoqumicos ................... 746

B i b l i o g r a f a ........................................................................................................................... 749

I n d i c e s :

Indice alfabtico de autores ...................................................................................... 783Indice alfabtico de materias ................ 791

ERRATAS ADVER TIDAS MAS IMPORTANTES

Pg. Lnea Di ce Deb e de cir

48 10 ist9Pos istonos151 . 8 esfera esfena216 3 )2'2i6 10

j elementos sedimentos

303 15 Este329 11 . Banda Basada3'3'0 20 carbn carbono345 6 absorcin adsorcin402 10 absorbido adsorbido

404 1 l41i0 2 j ab sorc ion adsorcin

410 5 absorbido adsorbido410 7 absorbidos adsorbidos410 10 absorcin adsorcin425 5 borosiliato borosilicato443 2,4 absorcin adsorcin448 6 absorbido adsorbido449 6 absorbido, absorbidas adsorbido, adsorbidas449 8 absorbida adsorbida485 8 thortveititia thorveitita48'7 21, -11 flourita fluorita508 13 metereorizacin meteorizacin564 6 las tierras acidas los cidos trreos502 12 varcicas varscicas5


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GEOQUIMICA


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QUE ES LA GEOQUIMICA?

IIiiii Ir los rasgos ms caractersticos de los avances modernos en lah h ii. 111 i|iin)ica y la geologa es el inters creciente por las zonas fron-i' ii i m iro listas cienc ias y por los diversos grup os de fenmenos dentroiln i ma ciencia particular. Esta evolucin es la consecuencia del conoci- i" tnil.i vez mayor de los fenmenos naturales y de su esencia funda-"ii ii Ih I, \ lu dado origen a cierto nm ero de ram as de estas ciencia s, de-1111111ii11n ....... nimo menos precisin y caracterizadas por sus mtodos y11i 11111 i 11i I or su base. F. W . Clarke, en su libro clsico The Data)I (>ri-licmsl;ry (.1024), define como sigue los objetivos de la geoqumica:

l iirn Iiiii |H'n]H)HlOH actuales, cada roca puede considerarse como un sistema(111f111 i mi cu el 1111( hc realizan cambios qumicos por diversos medios. Cada unodi chIoh ('nml)ios comprende una perturbacin del equilibrio y conduce finalmenteii ln formacin de un nuevo sistema, que es estable a su vez, bajo las nuevas condi

cin!';.. Kl estudio de tales cambios es el objeto de la geoqumica. Las funcionesilrl coqumico consisten en determinar cules son los cambios posibles, cmo ycinndo hc verifican, observar los fenmenos que los acompaan y anotar el resul-liiilu final.

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4 QU ES LA GEOQUMICA?

Por tanto, segn Clarke, la geoqumica comprende todo lo que es quis c a en la geologa. En consecuencia, habra que incluir en la geoqumica

s cambios metamricos de las rocas en los que se verifican reacciones^Htnicas, el principio d la facies mineral desarrollado por Pentti Eskola,

diferenciacin de los magmas por cristalizacin, los fenmenos de gravitacin y otros muchos.

Es evidente que el significado* real de la palabra geoqumica no esP_r si mismo una ley natural formulada sobre la base de la experienciaCIentfica, como, p. ej., la ley de la racionalidad de los ndices de lasoafas cristalinas. Por tanto, la definicin anterior no puede seguir la suerte de una opinin cuya certeza o falsedad se somete al juicio de la Natu-a*eza. El contenido y los lmites de esta rama de la ciencia no estn

punidos por la propia Naturaleza, sino por el cientfico, que trata dear una definicin lo ms prctica posible. En consecuencia, nadie tiene

ereclio a sostener que el significado propuesto por Clarke sea comple-taiente falso. El problema consiste simplemente en adaptar la definicina nomenclatura cientfica general.

Sin embargo, hay un punto en la definicin de Clarke que nos impideestar de acuerdo con l o con los que siguen su interpretacin. Con objeto

e aclarar este punto discutiremos brevemente la exposicin hecha con todaexactitud por M. King Hubbert (1938) sobre los principios generales dea Gasificacin de las ciencias.

Hubbert seala que todas las ciencias tratan en ltimo trmino de s Riismos temas, es decir, de los movimientos y las configuraciones varia-

es de la materia, junto con las transformaciones de la energa que losactnpaan. Puesto que las ciencias principales difieren entre s solamen-te Pr el objeto, por la escala en que realizan su estudio o por ambas cosasa a Vez, es evidente que dependen unas de otras, en 1a. medida en queuna ciencia menos' fundamental necesita los mtodos y los datos de otramas fundamental.

La ciencia ms fundamental es la fsica, que no necesita ayuda de ninguna otra ciencia. Por tanto, a la fsica le corresponde el orden cero de

Pendencia. Las dos ciencias principales de orden 1 (es decir, la qumica y la astronoma) trabajan, en una escala atmica- y molecular la pri-

mera, y celeste la segunda, y estn basadas en la fsica. En otras palabras,cua*id0 la qumica y la astronoma salen del estado elemental del estudioPurattlente descriptivo tienen que recurrir a las leyes y principios fsicosPar? la explicacin de las observaciones y los hechos. Los lmites entre

fsica y la qumica y entre la fsica y la astronoma no son definidos,SJ.no graduales. La qumica fsica y la astrofsica sirven de intermediariasentre las ciencias de rdenes O y 1.

La geologa, que es una ciencia de orden 2, difiere de la astronomaso rpente por la escala de su objeto de estudio, que es la Tierra. Tambin

a geologa depende de la fsica, como la qumica y la astronoma. En esteCaSO> la geoqumica y la geofsica desempean el papel d intermediarias.-


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QU ES LA GEOQUMICA? 5

I ii ('limito a la geoqumica , sera necesario designar con este nom bre todol.i |ue est situado entre la qumica y la geologa , jara poder aceptar,i ii consecuencia, la definicin de Clarke.

Iiii'u aclarar este punto citaremos un ejemplo relativo a la nomenclatura de los minerales y de sus mezclas isomorfas. El paso gradual de la

11IIiniica a la geologa se puede comparar a una serie isomorfa entre dosminrales. En una serie de esta ndole entre aquellas dos ciencias terminales, tendran que disponerse los dominios intermedios de tal forma que,empezando por la qumica, fuese disminuyendo la participacin de losmtodos de trabajo y modos de pensar caractersticos del qumico, mientras aumentaban los peculiares del gelo go ; p. ej., se puede compararla crio de las ciencias comprendidas entre la qumica y la geologa con lamci (i entre la albita y laanortita. Si se aplicase a los feldespatos del grupodt, las plagioclasas, el criterio de incluir en la geoqumica todo lo que secnciiontra entre la qumica y la geologa, solamente se usara en petro-

rafia la palabra plagioclasa para designar a todas las mezclas que las

Fie. 1.La geoqumica y las ramas de la ciencia relacionadas ton ella.

( (instituyen. Sin embargo, parece ms adecuado dividir la serie de lasplagioclasas en distintas clases, segn la relacin Ab/An, y dar los nominen correspondientes a los feldespatos comprendidos en cada una de ellas,i wilicr: oligcclasa, andesina, labradorita y bytownita. Los lmites entre

cmIj is subdivisiones son artificiales, ya que estn trazados por el minera-Ingisla y no por la Naturaleza.

Igual que se ha hecho con la nomenclatura de los feldespatos del grupo li l/ci plagioclasas parece conveniente distinguir diversas regiones en latfttiwi Ironteriza de la qumica y la geologa (Fig. 1). Empezando por la


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'geologa propiamente dicha, se entra primero en el campo de la geologaqumica, si bien es cierto que la inclusin o exclusin de sta en el dominio de la geologa pu^a no es ms que una cuestin de gustos. Sin embargo, no puede negarse que los problemas propios de la mineraloga qu

mica, de la petrografa qumica y de la geologa qumica representan u.primera etapa en el paso de la geologa a la qumica. Estos campos dfestudio estn incluidos en la definicin de 1a, geoqumica dada por Clarke,pero otras autoridades discrepan de l a este respecto. En la introduccina su obra La Goch im ie (1924), V. I. Vernadsky define la geoqumicacomo sigue:

La gochimie tudie les lments chimiques dans Vcorce terrestre et autantquil est possible dans le globe terrestre. Elle tudie leur histoire, leur distributiondans le temps et lespace. Elle se distingue nettement de la minralogie qui ntudie que lhistoire dans le mme espace et le mme temps de leur combinaison, cris

taux et molcules.

Segn Vernadsky, la geoqumica y la mineraloga se distinguen entres por la eleccin del tema de estudio.

Es evidente que el objeto de estudio puede servir de base a la definicin de una ciencia. Sin embargo, el geoqumico, sin salirse de su campo,puede investigar, a veces, determinado mineral, su composicin qumica,su estructura cristalina y su forma de presentacin con objeto de hallarla explicacin de ciertas observaciones relativas a la geoqumica de algunos de sus componentes; p. ej., cuando se estudia la geoqumica del zir-

conio en las rocas gneas, hay que investigar el mineral llamado zircn.L i m ayor parte del zirconio en las rocas gneas se encuentra en el zircn,y al parecer las peculiaridades de la estructura de este mineral son lascausantes de la distribucin del zirconio en los diversos productos de ladiferenciacin magmtica.

La definicin de Vernadsky antes citada difiere de la dada por Clarkeen que excluye de la geoqumica los rasgos qumicos de la geologa. Deaqu que no podamos considerarla bastante exacta para nuestros fines.

A . E. Fersman ha propuesto otra de finic in del objeto de la geoqumica en su libro sobre la geoqumica de ..Rusia, publicado en 1922. Su defi

nicin, segn la traduccin de Tomkeieff (1944), es la siguiente:

La finalidad de la geoqumica es el estudio del elemento-tomo en las condi-: ciones existentes en la corteza terrestre (as como en las partes del

bles a nuestras observaciones exactas). La geoqumica estudia: a) la distribucincuantitativa de los elementos qumicos en la corteza terrestre y su dispersin y

-.. concentracin loca l; b) las combinaciones de los diversos elementos en lasdistintas partes de la corteza terrestre y su distribucin en el espacio y en el tiempo porla accin de los diferentes procesos qumicos; c) la migracin de los elementosy las leyes de tal migracin determinadas por las diversas condiciones termodinmicas del medio ambiente ; y d) el comportamiento. de los elementos qumicos,tanto en el interior de la corteza terrestre como en forma de compuestos y particu-


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QU ES LA GEOQUMICA? 7

lilimente de cristales. Expresado de la manera ms sencilla, se puede decir que1 geoqumica estudia la historia de los elementos qumicos en la corteza terrestrey hu comportamiento bajo las diversas condiciones termodinmicas y fisicoqumicas naturales.

La definicin de Fersman es bastante satisfactoria, pero la ms prefina de todas es la dada por V. M. Goldschmidt en varias ocasionan; p. ej., en sus obras clsicas Geochemische Verteilungsgesetze der!'Ir mente, I-IX (1923-37) y Grundlagen der quantitativen Geochemie (1933" 1935). Goldschmidt seala a la geoqumica las fres tareas siguientes:

1.a Determinar las relaciones cuantitativas de los elementos y de losn iKvlidios 1 en la Tierra.

2.a Explicar la distribucin de los elementos en las esferas geoqumicas de la Tierra, es decir, en los minerales y Las rocas de la litosfera yri los productos naturales de todas clases.

3.a Descubrir las leyes que rigen las relaciones cuantitativas y la distribucin de los elementos.

Es evidente que las definiciones de Vernadsky;, Fersman y Goldschmidtllenen el mismo significado, aunque la expresin ritilizada por Goldschmidtmu con mucho la ms precisa, por lo cual ser la qiue sigamos en este libro.Nuestro principio director para definir la geoqumica no es el objeto deestudio, sino el punto de vista que adopta el cientfico para abordar losproblemas. El geoqumico se ocupa extensamente de los fenmenos geolgicos y de los objetos geolgicos. Todo su trabajo est basado en laqumica. Sus mtodos y, lo que es an ms dignio de sealarse, sus problemas son los de un qumico o un qumico-fsico. Precisamente este hechopermite trazar la lnea de separacin entre la geoqumica y la geologaqumica. Por el contrario, el gelogo qumico examina sus problemasdesde el punto de vista del gelogo. Utiliza materiales geolgicos, y alnlcrpretar sus observaciones, ios resultados analticos, etc., piensa siempre en su aplicacin geolgica. En cambio, para


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des ms arriba, por los que se puede separar la geoqumica de la geologaqumica. Sin embargo, creemos necesario insistir en la importancia decisiva del punto de vista del cientfico al juzgar si un problema dado pertenece o no a la geoqumica. A continuacin se da un ejemplo para aclarar este punto.

Supngase que un geoqumico y un gelogo (o un petrgrafo) se ocupan de la diferenciacin de un magma por cristalizacin, y que se pregunta: E n qu se diferencian sus posiciones ante ese prob lema? Ambos cientficos necesitan adquirir un conocimiento profundo del mecanismo del proceso de la diferenciacin en conjunto. El petrgrafo intentadescubrir la sucesin de los diversos productos de la diferenciacin y lascausas que determinan aqulla. En su caso, las observaciones sobre el terreno, apoyadas en los experimentos de laboratorio, que permiten explicaruna cierta sucesin de las rocas, representan el resultado final del estu

dio. En el trabajo de campo tratar de aplicar los resultados a los problemas especficos de su regin. Por el contrario, en el caso del geoqumico,la sucesin de las rocas, deducida de las observaciones sobre el terrenoy en el laboratorio, no representan el resultado final de la investigacin,sino que constituyen simplemente la base para la determinacin del gradode enriquecimiento de los productos de la diferenciacin en los diversoselementos. La finalidad de su trabajo es descubrir las propiedades de loselementos o de sus iones, que originan los fenmenos de enriquecimientoobservados.

Segn la definicin adoptada en este libro, se puede dividir la geoqu

mica en cuatro ramas, dedicadas a campos ms restringidos, como son lascuatro esferas geoqumicas. Esta divisin se representa esquemticamenteen la figura 1. Hay que sealar que Vernadsky fu el primero en usar elnombre de biogeoqumica. En la investigacin geoqumica de la litosfera-litogeoqumica.se est desarrollando una tendencia regional muy definida, en oposicin a la tendencia que pudiera llamarse clsica o mineralgica. Aunque la geologa suministra la mayor parte del material utilizado por la geoqumica, como corresponde a una de sus ciencias originarias, no se debe desestimar el valor de algunas otras ciencias. El material biolgico y los resultados de la investigacin bioqumica forman la

base de la biogeoqumica. El conocimiento de la geoqumica de la atmsfera se basa casi exclusivamente en la investigacin meteorolgica. Granjarte de la informacin sobre la composicin qumica y las condicionesfsicas de los mares, que tiene una importancia fundamental en el estudiode la geoqumica de la hidrosfera, procede de las investigaciones ocano-grficas.


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BOSQUEJO HISTORICO

La geoqumica, como ciencia independiente, 110 es muy antigua encomparacin con sus ciencias originarias, la geologa y la qumica. Elqumico sueco Christian Friedrich Schonbein (1799-1868), descubridorild ozono, fu el primero que emple la palabra geoqum ica, en 1838.Tambin plane (1838) el programa de la nueva ciencia y subray la im-|iortancia de estudiar con el mayor detalle posible las propiedades de todas las formaciones geolgicas, sus caracteres fsicos y qumicos y su edadrelativa. Asimismo recalc la importancia de comparar cuidadosamente losproductos de las fuerzas qumicas que actan al presente con los de lasfuerzas de las pocas anteriores. En 1842 volvi a sealar la significacinde la geoqumica, afirmando que jara la verdadera investigacin geolgica, la naturaleza qumica y la forma de originarse las masas constituyentes de 1a. Tierra tienen, por lo menos, la misma importancia que la edad

relativa de las formaciones geolgicas y los restos fsiles de animales yplantas contenidos en ellas.

Antes de Schonbein ya se haban hecho estudios de naturaleza geoqumica durante la poca de desarrollo de la qumica mineral, que por ciertoes la qumica inorgnica ms ortodoxa. A este respecto hay que meneio-lUti el nombre del qumico sueco J. J. Berzelius (1779-1848). Sin embargo, la mayor parte de la geoqumica del pasado era qumica mineralgicay geolgica, que es la que se ocupa del estudio de la mineraloga y de lageologa con referencia especial a las reacciones qumicas correspondientes.

Algunos de los contemporneos de Schonbein, en Alemania, se ocuparon ms detenidamente del alcance y de los problemas de la geoqumica.

A mediados del sig lo xix , Gustav Bischof (1792-1870) trat estas cuestiones en su Lehrbuch der physikalischen und chemischen Geolog ie , cuya primera edicin se public en 1847-54. A finales de siglo (1879-93), Justuslloth .(1818-92) public un tratado semejante, titulado Allgem eine undr.hcmische Geologie. Tambin el libro Chemische Minercdogie, de Rein-httid Brauns (1861-1937), publicado en 1896, contiene aportaciones importantes relacionadas con la geoqumica.

La primera aportacin a la geoqumica en su moderno significado, yuna de las ms importantes, fu el tratado clsico The Data of Geoche-nustry, escrito por el qumico mineralogista americano Frank Wiggles-vvorth Clarke (1847-1931). La primera de las numerosas ediciones que selian hecho de este libro se public en 1908. Se trata de una recopilacinoxlensa y sistemtica de hechos concernientes a las partes accesibles de laI'ierra. Por tanto, el libro de Clarke es todava una de las fuentes ms

valiosas del conocimiento geoqumico.9


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10 BOSQUEJO HISTRICO

Tambin Henry Stephens Washington (1867-1934), contemporneo deClarke, realiz importantes aportaciones al estudio del interior de la Tierra, la composicin de la litosfera y la abundancia de los elementos quese encuentran en ella.

A comienzos del siglo X I X se publicaron en Europa muchas aportacio

nes de importancia para el esclarecimiento de la geoqumica de la litosfera. Los cientficos noruegos J. H. L. Vogt (1858-1932) y W. C. Brogger(1851-1940) estudiaron la cristalizacin de las rocas gneas, y el mismo

Vogt hizo las primeras aportaciones importantes sobre la presencia yabundancia en las rocas de los elementos menos comunes. V. M. Goldschmidt (1888-1947) estudi en Noruega la qumica fsica de las rocasmetamrficas. El petrgrafo suizo Paul Niggli contribuy tambin al desarrollo de la geoqumica.

La escuela rusa de geoqumica, dirigida por V. I. Vernadsky (1863-1945) y por su contemporneo ms joven A. E. Fersman (1883-1945),

hizo la primera tentativa para constituir la geoqumica como una cienciaindependiente. El primero public en Francia, en 1924, su libro La Go-chimie (que se public posteriormente en ruso y en alemn), seguido, en1929, por otro libro, La Biosphere. El estudio geoqumico de la biosferasigui siendo uno de los temas preferidos de Vernadsky, mientras queFersman centr su actividad en la investigacin geoqumica de la litosfe-a, especialmente con la ayuda de las asociaciones minerales y su desarrollo en tipos genticos, prestando mucha atencin al aspecto regional deesos estudios. Tambin Fersman trat de encontrar las causas determinantes de la distribucin de los elementos en su estructura atmica, y estudisu distribucin en el universo, asociando de esta forma la geoqumica conla cosmoqumica. El resultado de sus investigaciones lo recogi en un libromonumental de geoqumica terica y aplicada, escrito en ruso y publicado en 1933-39, y en extensos estudios sobre la geoqumica de las pegma-titas granticas.

A l empezar el tercer decenio del siglo X X se inici un nuevo perodode evolucin en la geoqumica, que condujo en un tiempo relativamentecorto al descubrimiento de las leyes fundamentales que rigen la distribucin de los elementos en la Naturaleza. Este desarrollo de la geoqumicase debe principalmente al trabajo continuado de V. M. Goldschmidt y susnumerosos colaboradores en los institutos mineralgicos de los universi

dades de Oslo y Gottingen. Como resultado de esta actividad, que durcerca de dos dcadas, se estableci la distribucin real de muchos elementos. El nuevo desarrollo de la geoqumica est asociado, en parte, con laevolucin de la fsica moderna, especialmente de la fsica atmica y nuclear, y en parte, con el desarrollo de los nuevos mtodos fsicos y qumicos de determinacin cuantitativa de los elementos en concentraciones pequesimas, especialmente por medio del anlisis ptico y espectroqumicodo rayos X. Sin embargo, debe sealarse que la geoqumica ha contribuido notablemente, por su parte, a la evolucin de la fsica y de la qumica


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BOSQUEJO HISTRICO 11

luante este perodo. En realidad, el uso del anlisis ptico espectroqu-ntico se remonta a 1860, cuando los cientficos alemanes Robert Bunsen(1811-99) y Gustav Kirchhoff (1824.-87) descubrieron un elemento nuevo,el cesio, en el agua de los manantiales minerales de D'rkheim, en Alemania. En 1861, Bunsen y Kirchhoff descubrieron otro metal alcalino, el ru

in dio, en la lepidolita, tambin por medio del anlisis espectral. El gelogo sueco Assar Hadding fu el primero en demostrar, en 1922, que laespectrografa con rayos X era un mtodo muy til en anlisis qumico.

Tambin George Hevesy y sus colaboradores, en Dinamarca y Alemania, e Ida y Walter Noddack, en Alemania, realizaron despus de los dos|iimeros decenios del siglo X X unas investigaciones fundamentales en granescala sobre la distribucin y la abundancia de los elementos en la Naturaleza.

Actualmente aumenta de da en da, en todos los pases, el nmero de

cientficos que cultivan las diversas ramas de la. geoqumica. Hasta ahora,la investigacin sobre la geoqumica de la litosfera se ha concentrado principalmente en los tres pases finoescandinavos: Noruega, Suecia y Finlandia. Probablemente la termoqumica y el uso de istopos aislados y de elementos artificiales radiactivos llegarn a ser nuevos medios importantes enesta rama de la geoqumica. Tambin existe una tendencia definida enlitogeoqumica al estudio de los fenmenos geoqumicos en una escala regional e incluso global, en oposicin a la tendencia clsica mineralgicaen este campo. La investigacin en oceanografa se dedica en gran parteil estudio de muchos problemas fundamentales de geoqumica ocenica,

debido principalmente al desarrollo de nuevos aparatos para la recogida demuestras de los depsitos del fondo del mar. Una de las tendencias msrecientes de la biogeoqumica es la que se ocupa de la distribucin y lafuncin de los oligoelementos1 en las plantas y en los animales.

La finalidad de la investigacin actual en la geoqumica terica es eldescubrimiento de las causas primarias de los fenmenos geoqumicos ydo los fundamentos de las leyes geoqumicas. El desarrollo de la astrofsica est contribuyendo mucho al esclarecimiento de estos problemas. Deesta forma, la geoqumica se ha asociado definitivamente a la cosmoqumica.

1 Trace elements, en el original. En el sentido que emplean los autores esta palabra, se aplica a todos los elementos qumicos, excluidos los ocho ms abundantes enln litosfera superior .(O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K y Mn). (N. del T.)


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I N T R O D U C C I O N

La materia objeto de este libro est dividida en dos partes. La parte-primera trata de las leyes generales y de los principios que determinanla abundancia y la forma de presentacin de cada elemento en particular.Esta manera de exponer la materia est de acuerdo con la definicin deJas tres tareas fundamentales de la geoqumica expuestas en la pgina 7,.Por otro lado, la parte segunda trata de los caracteres geoqumicos individuales de cada uno de los elementos del Sistema Peridico, as comode las causas determinantes de la forma de presentacin de los diversoselementos, tal como se han establecido empricamente.

Cuando se considera la geoqumica general de un elemento dado, serobserva que su abundancia terrestre y csmica tiene una importanciafundamental. Se comprende la influencia esencial de la abundancia deun elemento sobre su forma de presentacin si se tiene en cuenta la leyde accin de masas. Esta ley fisicoqumica bien conocida, regula el curso'de las reacciones qumicas que tienen lugar en el labora tor io; pero esevidente que es igualmente vlida para las reacciones que ocurren en laNaturaleza. Sin embargo, debe advertirse en seguida que hay una diferencia fundamental entre las reacciones qumicas que se estudian en ellaboratorio y las que se investigan en la Naturaleza. El primer grupocomprende aquellas reacciones en escala reducida, cuyo curso se puede'regular completamente e interpretar con 'facilidad. Adems, tales reacciones alcanzan generalmente el equilibrio en un tiempo ms o menos largo.Por el contrario, la escala de las reacciones que ocurren en la Naturalezaes inmensa, y en la mayora de los casos no se alcanza nunca el equilibrio-o se alcanza despus de un tiempo muy lapgo. As es que solamente sepueden observar unas partes limitadas del sistema reaccionante, mientrasque los detalles del mecanismo de la reaccin suelen quedar ms o menosocultos. Por tanto, sucede frecuentemente en geoqumica que slo se pueden utilizar para el estudio las sustancias presentes primitivamente en la.reaccin, o bien los productos de sta, y hay que deducir el curso verdadero de ella por analoga con las pruebas procedentes de los experimentos:del laboratorio. Como ha sealado Paneth (1940), las ciencias geolgicas,que son las que facilitan a la geoqumica gran parte del material de estudio, se resienten adems del carcter no matemtico propio de su estructura lgica, por lo que muchos cultivadores de otras ciencias consideranequivocadamente que sus conclusiones no son muy rigurosas. La consecuencia de esto es que, para tener xito, el geoqumico necesita muchosconocimientos geolgicos junto a una comprensin perfecta de las leyesde la qumica fsica.

12:


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INTRODUCCIN 13

La naturaleza de los productos formados en las reacciones endgenasy exgenas depende decisivamente de las concentraciones de los elementos participantes, o sea, de su abundancia. Aunque las concentracioneslocales de los cuerpos reaccionantes en 1a. Naturaleza se rigen por muchos

factores, dependen en ltimo trmino de la abundancia relativa del elemento en cuestin. Por otra parte, hay que advertir que el conocimientode la abundancia relativa de los elementos no es suficiente para determinar cuantitativamente la naturaleza de las sustancias que se forman en lareaccin. El rpido desarrollo del conocimiento de la estructura ntima delncleo atmico ha trado como consecuencia que actualmente el geoqumico tenga que tener tambin en cuenta la abundancia de los nuclidiosque componen los diversos elementos, para conocer por completo la abundancia relativa de estos ltimos.

En consecuencia, uno de los temas ms importantes que hay que

tratar en la parte primera de este libro es el estudio de la abundancia-de los elementos y de los nuclidios, ya que forma la base del estudio dela diferenciacin geoqumica de la materia, que ha originado la composicin qumica actual de las diversas esferas geoqumicas de la Tierray de esta misma. Los procesos que se verifican durante la diferenciacingeoqumica de la materia se reconstruyen, en gran parte, de una forma especulativa y muchos de sus detalles tienen que confirmarse todava connuevos hechos. Sin embargo, se emplean en este libro porque permitenformar una cadena lgica de hechos, de la mejor manera posible en elestado actual de nuestro conocimiento, lo cual resulta til para la filosofa

geoqumica, es decir, para la formacin de una Weltbild geoqumica.Dichos procesos, expuestos por Goldschmidt (1926, 1930a, 19396), comprenden :

1. La primera diferenciacin geoqumica de la materia. Este grupo'comprende todos los procesos determinantes de la diferenciacin de lamateria para formar las esferas geoqumicas que se considera actualmente que constituyen la Tierra. El concepto de la primera diferenciacingeoqumica se. basa sobre los hechos geofsicos relativos a la Tier ra ; sobredatos fsicos y qumicos relativos a la estructura y composicin de losmeteoritos y otros datos astrofs icos; y sobre los resultados de los estudiosmetalrgicos relativos a la fusin y a la preparacin de metales a partirde sus menas.

2." La segunda diferenciacin geoqumica de la materia, llamada enpetrografa diferenciacin del magma por cristalizacin. Se cree que esteproceso es el mecanismo principal de la formacin de las rocas y los minerales a partir del estado de fusin. Su explicacin requiere el conocimiento de los hechos fundamentales de la qumica de los cristales, quese expondrn correlativamente.

3. La tercera diferenciacin geoqumica de la materia, que se veri

fica en la zona de los fenmenos exgenos. Trata principalmente de losprocesos fsico-qumicos en las disoluciones acuosas que conducen a la


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14 INTRODUCCIN

formacin de los diversos sedimentos y rocas sedimentarias. Por lo tanto,se expondrn los procesos correspondientes.

El ciclo principal de la materia, el metamorfismo de las rocas relacionado con l, y la migracin endgena de la materia en la litosfera, son

muy distintos de los tres fenmenos de diferenciacin recin expuestos,por lo que se tratan en captulos separados, que se ocupan de sus principios fundamentales.

La exposicin precedente se centra sobre todo en la litosfera y sugeoqumica. Tambin se estudian como unidades geoqumicas independientes las tres esferas geoqumicas externas de la Tierra, es decir, lahidrosfera, la atmsfera y la biosfera. Aunque sus masas son bastantepequeas en comparacin con la de la litosfera, tienen la importanciageoqumica suficiente para ejercer una influencia decisiva sobre los fen

menos que se verifican en la litosfera.Por definicin, el campo de estudio de la geoqumica se limita a laTierra. Sin embargo, algunas conclusiones de la geoqumica se puedenaplicar al estudio de la qumica de los otros miembros del sistema solar.Por otra parte, los estudios astrofsicos facilitan actualmente mucha informacin de importancia geoqumica inmediata, que demuestran que la geoqumica no' es sino una rama de la qumica general del Universo, llamadacosmoqumica. Por tanto, se hace una breve exposicin de algunos temasde importancia cosmoqumica, como la qumica de los cometas y meteoritos, la constitucin interna de los planetas y la qumica y la evolucinde sus atmsferas.

De acuerdo con una de las tareas fundamentales que se asignan a lageoqumica, se incluye un esbozo de la evolucin geoqumica de la Tierra,basado en la informacin general tomada de los captulos que se estudiancon anterioridad.


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CAPITULO PRIMERO

C O M P O S I C I O N Y E ST R U C T U R A D E L O S M E T E O R IT O S

1-1. El estudio de los meteo r i to s1 y la g eoqu m i ca . Se cree corrientemente que los meteoritos que se recogen por todo el mundo y seconservan para su estudio' en los museos y colecciones de los distintospases, no son sino fragmentos de un miembro del sistema solar, diseminados de una forma parecida a los asteroides (Paneth, 1940). El planetadestruido tendra que haber sido de un tamao semejante al de la Tierra,para poseer un ncleo metlico del que se originasen los hierros meteri-

cos. Brown y Patterson (1948) han demostrado que si la distribucin delos elementos en los meteoritos representa un estado de equilibrio, dichosmeteoritos han tenido que originarse en el interior de un planeta semejante a la Tierra en sus propiedades generales fisicoqum icas. Tam bin seacepta generalmente la hiptesis de que los asteroides se han derivadode ese mismo planeta.

Los meteoritos son excelentes muestras procedentes del espacio, quenos informan de las propiedades y la composicin de la materia existentefuera de 1a Tierra. Por ser hasta ahora los nicos representantes de loscuerpos extraterrestres, constituyen una fuente inapreciable para conocer

las materias interplanetarias e interestelares. Se ha calculado que ms dela mitad de los meteoros espordicos procede del espacio interestelar.Sin embargo, la geoqumica se limita al estudio de la Tierra, por lo quela investigacin de los meteoritos no cae propiamente dentro de sus fronteras. De aqu que el estudio de las- propiedades petrogrficas y qumicasfundamentales de los meteoritos resulte impropio de un tratado de geoqumica.

Sin embargo, los meteoritos tambin tienen importancia terrestre, yai|ue la materia que los form a contribuye a la masa de la Tierra con lacantidad de una tonelada mtrica diariamente (Watson, 1941). Se ha calculado que la acumulacin total durante la historia geolgica de la Tierra(evaluada en 2000 x 106 aos) alcanzara a 109 g x Km~2, o sea una capade menos de 1 cm de espesor sobre toda la superficie de la Tierra. Otrasrazones que justifican la importancia de los meteoritos en geoqumica sonlas siguientes:

1.a Segn los conocimientos actuales, las propiedades fsicas de laTierra no son constantes desde la superficie hasta el centro del globo, sino

1 La termino loga sobre los meteoritos utilizada en este libro es la propuesta po rNminger (1936).

G E O QU M IC A . 2

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18 COMPOSICIN Y ESTRUCTURA DE LOS METEORITOS [CAP. 1

que sufren cambios regulares, que se delatan por diversos mtodos geofsicos. No existen datos directos relativos a la qumica del interior de laTierra. Por otra parte, el conocimiento de la composicin qumica dela Tierra y de sus diversas esferas geoqumicas es la base fundamentalde la geoqumica. Puesto que las observaciones directas del interior de

la Tierra son imposibles, el geoqumico tiene que deducir sus conclusionesde una forma indirecta. Aparte de los datos que facilita la geofsica, nohay otro medio de obtener esta informacin que la analoga con los meteoritos. Ya en 1850 el gelogo francs A. Boisse haba insinuado que losmeteoritos constituyen una imagen de la composicin interna de la Tierra.Esta indicacin se acepta actualmente con bastante generalidad, a pesarde que hasta ahora la demostracin dista mucho de ser completa. En consecuencia si se quieren sacar algunas conclusiones relativas al interiorde la Tierra, hay que tener en cuenta la composicin qumica de los meteoritos. Si esta composicin se desconociese, se perdera la nica base

de investigacin que existe actualmente, y el resultado sera una puraespeculacin sin ningn valor cientfico. Por otra parte, hay que tenertambin en cuenta que no es forzoso que exista una estricta analoga entrela Tierra y los meteoritos.

2.a La forma de presentacin de los elementos en la litosfera y sudistribucin entre las esferas geoqumicas tericas de la Tierra dependede las propiedades qumicas y geoqumicas de los elementos. La distribucin de stos en las diversas fases metericas, junto con otros datos, nosda cierta informacin sobre su carcter geoqumico general. Se puedeaclarar el caso con un ejemplo. Segn la teora que se acepta actualmente,la Tierra tiene un ncleo compuesto de ferro-nquel. La fase metlica de

los meteoritos est muy enriquecida en el elemento raro germanio, y larazn de distribucin entre el metal y el silicato vale aproximadamente99:1. Si este resultado se aplicase a la Tierra, habra que esperar queel ncleo metlico estuviese muy enriquecido en germanio. Sin embargo,no puede establecerse tal analoga entre la Tierra y los meteoritos. Es unhecho que ciertas circunstancias, que se discutirn ms adelante, impidenestablecer una analoga de mucho alcance. De todos modos, las conclusiones relativas a los meteoritos son tiles con frecuencia para comprenderalgunas particularidades de la forma de presentarse los elementos en laTierra.

De acuerdo con el principio antes expuesto, no trataremos de haceruna exposicin completa de los conocimientos sobre los meteoritos. Solamente se indicarn algunos datos de inters general para la aplicacin dela informacin disponible sobre los meteoritos al estudio que se realizaren los captulos siguientes de este libro.

1-2. Co m pon ente s minerales de los meteor itos. Los componentes, de los meteoritos, llamados minerales meteorticos1, son idnticos en

1 Puesto que algunos componentes de los meteoritos no se lian encontrado en la


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il l . I 2 I COMPONENTES MINERALES DE LOS METEORITOS 19

I*n111' it los que se encuentran en las rocas terrestres con una composicini|iilmica correspondiente. La tabla 1-1 contiene los minerales meteorticos.Nn un han incluido algunas sustancias de carcter dudoso o conocidas im-Iir i ledamente (vase Neuerburg, 1946). A continuacin se hace una descripcin breve de los minerales comprendidos en la tabla 1-1.

I1'erro-nquel. El ferro-nquel consta de dos especies diferentes de minrales meteorticos: la kamacita y la taenita (vase Henderson y Perry,l'MH; Perry, 1944.). Se trata de aleaciones de ferro-n quel que difieren

TABLA 1-1*

Minerales meteorticos

E l e m e n t o s :Cobre.Ferronquel.

Kamacita.Taenita.

Plessita.Carbono:

Diamante.Grafito.

Ca r b u r o s :

Cohenita.Moissanita.

N i t r u r o s :

Osbornita.

F o s f u r o s :

Schreibersita.

Su l f u r o s :

T roilita.Oldhamita.

Daubrelita.

* Las especie s que no existe n en las rocas

C l o r u r o s :Lawrencita.

O x i d o s :

Magnetita.Cromita.Cuarzo.Tridimita.

Ca r b o n a t o s :

Breunnerita.

F o s f a t o s :

Apatito.

S i l i c a t o s :

Olivino.Clinoenstatita-clinohiperstena.Dipsido-hedenbergita.Augita.Enstatita-hiperstena.Plagioclasa.

Vi d r i o :

Maskelinita.

terrestres estn escrita:, con caracteres itlicos.

imite s por su contenido en nquel y por la estructura cristalina. Existen11re cantidades pequeas de cobalto, que desempean el mismo papel

tli uclural que el nquel. El contenido en nquel, de la kamacita es bas-liinle nniforme. Nunca es mayor del 6 % (inclu ido el coba lto), y solamente

llrini, utilizaremos la designacin de mineral meteortico para distinguir los compo-lliMilrii (le los meteoritos de los minerales terrestres.


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2 0 COMPOSICIN Y ESTRUCTURA DE LOS METEORITOS [CAP. 1

en algunos anlisis recientes se ha observado un contenido en nquel inferior al 5 % . La estructura de la kamacita es la misma que la del hierro-aisomtrico de cuerpo centrado. La taenita es ms rica en nquel quela kamacita. El contenido oscila aproximadamente desde el 13 % hasta unvalor que quiz llegue al 48 % . Por lo tanto, la composicin de la taenita

es bastante variable. Hasta ahora parece que no se ha resuelto definitivamente el problema de si existen algunos compuestos intermetlicos de hierro y nquel con relaciones fijas entre estos elementos. La estructura dela taenita es igual que la del hierro-y de caras centradas. Tanto la kamacita como la taenita son isomtricas. La tercera variedad del ferro-nquel,incluida en la tabla 1-1, es decir, la plessita, no es un mineral meteorticodefinido, sino una solucin slida sobresaturada de taenita con respectoa la kamacita, por lo que su composicin vara segn las cantidades relativas de esos componentes.

Grafito y diamante. El grafito es bastante corriente, pero la otra fo r

ma cristalina del carbono, o sea el diamante, es sumamente rara, habindose citado solamente en algunos sideritos..Cobre. El cobre nativo es un componente muy raro de los sideritos.Cohenita (F e,N i)aC. La cohenita cristaliza en el sistema ortorrm-

bico. Corresponde al carburo de hierro artificial (cementita) que existe enel acero. Aunque el nquel no se encuentra en forma de carburo en loshierros artificiales, la cohenita contiene cantidades de aquel metal dignasde mencin. La tabla 1-2, tomada de Chirvinsky (1931), indica la composicin media de la cohenita, que es un componente raro de los meteoritos.

Moissanita, SiC. La moissanita es hexagonal, idntica al carburo desilicio artificial, y muy rara

Osbornita, TiN. Este componente es isomtrico y sumamente raro.Schreibersita (rhabdita), (Fe,N i,C o)3P. La schreibersita es tetragonal.

Muy rica en nquel, es uno de los componentes accesorios ms comunesde los meteoritos. En la tabla 1-2 se indica la composicin media de laschreibersita. En algunos sideritos se presenta en forma de laminillas orientadas paralelamente (laminillas de Reichenbach), de aspecto parecido alde las placas de kamacita de los hexaedritos.

Troilita. Este mineral meteortico, hexagonal, de com pos icin FeS esmuy abundante en todos los tipos de meteoritos y tiene la misma estructuraque la pirrotina terrestre (Fe-)So~Fen Si2) ; pero a diferencia de sta, no

contiene azufre en exceso. Segn Laves (1930), el exceso aparente de azufre que contiene generalmente la -pirrotina se debe en realidad a que sehallan vacas en la estructura cierto nmero de posiciones de los tomosde hierro. Estos huecos no existen en la estructura de la troilita, por loque su composicin se ajusta bien a la frmula terica del monosulfuro dehierro, FeS. Existen pequeas cantidades de nquel y de cobalto en sustitucin del hierro. En la tabla 1-2 se iadica la composicin media de latroilita.

Oldhamita-, (Ca,Mn)S. Se considera generalmente que la oldhamita es


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11 I-21 COMPONENTES MINERALES DE LOS METEORITOS 21


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22 COMPOSICIN Y ESTRUCTURA DE LOS METEORITOS [CAP. 1

como los han definido Deer y Wager (1939), y contienen generalmente alrededor de 10-15 % de molculas de fayalita.

Grupo del piroxeno . Las mezclas isomorfas de los metasilicatos demagnesio y de hierro ferroso se presentan en dos form as: ortorrmbica ymonoclnica. La composicin vara desde la enstatita (o clinoenstatita)hasta la hiperstena, rica en magnesio (o clinohiperstena). Las formas orto-rrmbicas son las ms abundantes en los meteoritos; pero, a diferenciade las rocas terrestres, tambin son bastantes frecuentes los trminos dela serie monoclnica (clinoenstatita-clinohiperstena). Los piroxenos de calcio y aluminio, dipsido-hedenbergita y augita, son relativamente raroscomo minerales meteorticos. Su presencia est restringida por lo generala los escasos acondritos ricos en calcio.

Grupo del feldespato. La anortita pura, C a[A l2S208], se encuentraen los acondritos y en los litosideritos, y las mezclas isomorfas de la seriede la plagioclasa, cuya composicin se extiende desde la labradorita a la

oligoclasa, se han citado en los condritos. No se ha comprobado que losrestantes feldespatos se presenten como minerales meteorticos. Los feldespatos de la serie de las plagioclasas son bastante frecuentes en los lititos,aunque abundan menos que los componentes fmicos. La maskelynita esel equivalente vitreo de la plagioclasa.

1-3. Clas i f icacin pstrag r ica de los meteor itos. Segn la preponderancia de la fase metlica o de la silicatada, los meteoritos se clasifican en tres grupos principales, a saber: 1) Meteoritos frreos o side-ritos; 2) Meteoritos petro-frreos o litosideritos; y 3) Meteoritos ptreoso lititos. La divisin ulterior de estos grupos se funda en algunas pro

piedades caractersticas de la 'textura y la composicin de los meteoritos,habindose dado a los subgrupos algunos nombres especia.es. Puesto quepara nuestros fines actuales no es necesaria una subdivisin detallada,utilizaremos la clasificacin siguiente, tomada de una publicacin deDaly (1943):

CLASIFICACIN DE LOS METEORITOS

I. Meteoritos frreos o sideritos:

A) Ataxitos pobres en nquel.B) Hexaedritos.

C) Octaedritos.D) Ataxitos ricos en nquel.

II. Meteoritos petro-frreos o litosideritos:

A) Litosideritos de olivino o pallasitos.B) Litosideritos de broncita-asmanita.C) Litosideritos de broncita-olivino o mesosideritos.D) Litosideritos de hiperstena-anortita.

'III. Meteoritos ptreos o lititos:

A) Condritos: /1. Condritos de enstatita.


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.S10C. 1 -3 ] CLASIFICACIN PETROGRFICA DE LOS METEORITOS 23

2. Condritos de broncita.3. Condritos de hiperstena.

B) Acondritos:

1. Acondritos pobres en calcio:

a) Acondritos de enstatita.b) Acondritos de clinobroncita-olivino.c ) Acondritos de hiperstena-olivino.d) Acondritos de hiperstena.e ) Acondritos de olivino.

2. Acondritos ricos en calcio :

a) Acondritos de augita.b ) Acondritos de dipsido-olivino.c ) Acondritos de clinohiperstena-anortita.d) Acondritos de hiperstena-clinohiperstena-anortita.

Basndose en los caracteres de su textura, los sideritos se dividen generalmente en hexaedritos, octaedritos y ataxitos. Sin embargo, estos gruposno se pueden distinguir siempre de una manera definida, ya que existentipos de transicin que forman una serie ms o menos gradual.

Los hexaedritos contienen slo kamacita, sin taenita ni plessita. Porlo tanto, su contenido en nquel es del 5-6 % aproximadamente. La kamacita se encuentra en los hexaedritos en forma de granos redondeados oirregulares.

En los octaedritos, las bandas laminares de kamacita se disponen segn

los planos de un octaedro. Estas bandas se perciben claramente en las superficies pulimentadas y atacadas por corrosin, y se llaman figuras deWidmanstatten o Widmanstetter. Generalmente, las placas de kamacita estnrodeadas por una capa delgada de taenita, y los intersticios estn rellenosde plessita. Los octaedritos son los sideritos ms frecuentes. Su contenidoen nquel vara del 6 al 13 % .

Los ataxitos no muestran ninguna ordenacin estructural cuando seexaminan al microscopio. Basndose en su composicin, se dividen en dosgrupos: los del tipo pobre en nquel (con el 5-6 % de Ni) y los del tiporico en nquel (10-20 % efe Ni).

El origen de las texturas de los sideritos es un problema que no puedeconsiderarse todava resuelto por completo. Sin embargo, se sabe que elferro-nquel, a elevadas temperaturas, puede llevar en solucin slida cantidades considerables de nquel. Al disminuir la temperatura, la forma a(kamacita) se separara de la forma y (taenita) por no ser miscibles enestado slido. As se forman las laminillas de kamacita de los hexaedritos.La plessita constituye un residuo en el que la separacin de la mezclano ha progresado hasta el extremo de originar la separacin total de ambas fases.

Los litosideritos forman un grupo de transicin entre los sideritos ylos lititos. La proporcin de las fases metlica y silicatada vara gradual


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mente desde los sideritos puros a los lititos puros. Por eso no resulta apropiado calcular la composicin media de estas mezclas, ya que la raznmedia de ambas fases vale aproximadamente 1 : 1. En los tipos ricos enhierro, la fase metlica es continua, tanto en el espacio como en el planode una seccin pulimentada, mientras que en las variedades ms silicatadases continua solamente en el espacio, pero no en la seccin. Para la subdivisin de los litosideritos se utiliza como base la composicin de la fasesilicatada, como se indica en la clasificacin anterior.

Los lititos se dividen en dos grupos principales, segn los rasgos desu textura. El primero de estos grupos los condritos se distingue poruna estructura peculiar que se encuentra frecuentemente en los lititos. Sumasa est formada por granos redondeados, llamados cndrulos, o poragregados de stos. En algunos meteoritos los cndrulos son raros, peroen otros forman casi toda la masa. Los condritos contienen casi siempredivino. La subdivisin se hace segn la variedad principal de piroxeno

que contengan. En los lititos acondrticos, que forman el segundo grupo,no existen cndrulos. Los acondritos se dividen, segn su composicinmineralgica, en dos tipos: los ricos y los pobres en calcio. En el primer subgrupo, la plagioclasa (anortita) y los piroxenos, que contienen calcio, desempean un papel esencial en la composicin mineralgica.

1-4. Com pos ic in media de los d iver so s t ipos de meteor ito s.El conocimiento aproximado de la composicin qumica media de los diferentes tipos de meteoritos es muy importante para los estudios y clculosgeoqumicos. Es indudable que se pueden calcular unos promedios bastante fidedignos para los diferentes tipos, basndose en los numerosos an

lisis individuales de los diverses meteoritos de que se dispone actualmente. Las cifras obtenidas en estos clculos por los distintos autores difierenentre s en cierto grado. Puesto que las discrepancias en los valores de loscomponentes principales de los meteoritos no tienen una importancia esencial para nuestros fines actuales, prescindiremos de discutir detalladamentelos promedios que se encuentran en las publicaciones. En la tabla 1-3 seinserta la recopilacin hecha por Daly (1943) de los promedios calculados por Farrington (1911) para los sideritos, por Merrill (1916) paralos condritos y por Washington (1925) para los acondritos. Dicha tablacontiene tambin los promedios de los sideritos calculados por Buddhue

(1946a) y de la fase silicatada de los lititos, calculados por Brown y Pat-terson (1947a). Anlogamente, se incluyen los promedios de estos ltimosautores (19476) del hierro, nquel y. cobalto en los sideritos y de la fasemetlica de los lititos, calculados ajustando la suma de estos tres metalesal 100 % . Por las razones ya expuestas, no se incluyen en la tabla 1-3 lospromedios, calculados para los litosideritos.

El rasgo ms notable de todos los meteoritos, por lo que se refierea su composicin qumica, es la carencia casi completa de agua. A esterespecto se diferencian de todas las rocas de origen terrestre. La comparacin de los anlisis de los condritos no metlicos y de los acondritos


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s i c . 1-4] COMPOSICIN MEDIA DE LOS METEORITOS 25

incluidos en la tabla 1-3 demuestra que los condritos son mucho mspobres en almina, cal y slice que los acondritos. A este hecho se debela mayor abundancia de los piroxenos de calcio y aluminio y la composicin anorttica de la plagioclasa en los lititos acondrticos.

Tambin debe sealarse que los meteoritos constituyen un medio nota-lilemente ms reductor que las rocas terrestres. Esto se delata por la presencia general de ferro-nquel inoxidad, incluso en los lititos. El hierro contenido en la estructura de los silicatos es, en su mayor parte, hierro ferro-ho, y la proporcin de hierro frrico es francamente menor que en lasrocas terrestres. Otra prueba de lo reducido del potencial redox es la pre-

TABLA 1-3

Composicin qumica media de los meteoritos

Sideritos Sideritos SideritosFase metlica de

los lititos

(Brown yPatterson

Condritos

(Merrill)

Acondritos

(Washington)Fase silicatada delos lititos

Componente

(Far-Xin gto n)

(Budd-hue,

(Brown yPatterson) Metal

ferosSin metal

Metalferos

Sin meta](Brown

y Patter-s)

Tanto por ciento

t . ' .................. 90,67 89,70 90,78 88,58 12,1514,79

1,57

1.1815,860,33

13,25*I'.'O ...................... 17,15 16,11Ni .......................... 8,50 9,10 8,59 10,69N'iO ....................... 0,50Co ......................... 0,59 0,62 0,63 0,71 0,07 0,04CoO ....................... 0,03Cu ......................... 0,04Si


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sencia de minerales, como la schreibersita, oldhamita, lawrencita, etc., quese oxidaran a fosfatos, sulfatos, xido frrico, etc., en las condicionesdominantes en la litosfera. En la tabla 1-4, basada en los valores de latabla 1-3, se incluye la composicin mineralgica de los sideritos, condri-

tos y acondritos. La tabla 1-4 est tomada de Daly (1943).1-5. La lase sui urada de los meteor itos. El estudio petrogrfico

de los meteoritos demuestra que los meteoritos silicatados, los sideritosy los Iitosideritos contienen tambin sulfuros, como la oldhamita, dau-

TABLA 1-4

Composicin mineralgica media de los meteoritos

Mineral meteortico

Sideritos

Condritos Acondritos

Metalferos Sin metal Metalferos Sin metal

Tanto por ciento

Metal libre ............................. 98,34 10.58 1.57Olivino .................................... 42,31 47,34 12,82 13,03Piroxenos ................................ 28,91 32,40 62,25 63,24

Anortita .................................... 3,34 3,73 13,23 13,44Albita ....................................... 7,37' 8.20 5,83 5,92

Ortosa ....................................... 1,11 1,24 1,69 1.72Troilita .................................... o,a2 5,01 5,58 1,53 1,55Schreibersita ......................... . 1,12 0,40 0,41Cromita .................................... 0.70 0,78 0.68 0,69Cohenita ................................... 0,42

Apatita .................................... 0,67 0,73

T o t a l ........................................ 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00

brelita y troilita. De estos minerales meteorticos, la oldhamita se presenta como un componente accesorio y solamente en forma de granosindependientes diseminados por la masa ptrea. Sin embargo, la troilitase encuentra en todos los tipos de meteoritos, en forma de agregados redondeados u ovalados, y acompaada generalmente por la schreibersitay la daubrelita. El tamao de estos -glbulos oscila generalmente entreunos pocos milmetros y un par de centmetros de dimetro, aunque aveces puede alcanzar dimensiones mucho mayores. El sulfuro de hierroexistente en los glbulos no se encuentra nunca como nico componentede la masa de los meteoritos. Al parecer, la casa, de que no existan meteoritos de sulfuro puro es que el sulfuro de hierro se oxidara por completo

en la atmsfera de la Tierraj durante su paso por ella, a causa del calentamiento de su masa por el roce contra el aire. En consecuencia, el meteo-


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sise. 1-6] COMPOSICIN MEDIA DE LOS METEORITOS 27

lito se consumira completamente antes de alcanzar la superficie terrestre.Va evidente que la troilita slo se puede conservar bajo una capa de metal0 de silicato. Por lo tanto, no se sabe si existen meteoritos de troilita pura.Sin embargo, hay que sealar que no existe ninguna prueba a favor dela suposicin de que las fases sulfurada y frrea de los meteoritos seancomparables cuantitativamente entre s.

1-6. Ca mp os ic io n med ia da los meteor itos .Como se ha sealadointeriormente, las ideas actuales sobre la abundancia relativa terrestre y csmica de los elementos se basan, en gran parte, en los datos relativos a lacomposicin media del conjunto de los meteoritos. La composicin representativa de la totalidad de la materia meteortica se puede calcular conociendo los promedios de los diferentes tipos de meteoritos y la abundanciarelativa de cada uno de estos tipos. En las pginas precedentes se ha pasado revista a la composicin media de los grupos ms importantes de me

teoritos. A continuacin se evaluar la abundancia relativa de los tipos demeteoritos incluidos en dicha clasificacin. Un problema de importanciafundamental es la valoracin de la proporcin relativa de los sideritos ylititos. Puesto que los litosideritos se componen de metal y de silicato,to se considerarn por separado en la exposicin que'sigue.

La inspeccin de las colecciones y catlogos de meteoritos demuestraque los sideritos son mucho ms numerosos que los lititos. Este resultadose basa en la totalidad de los meteoritos conocidos, sin tener en cuentah se han visto caer o si se ha comprobado posteriormente que eran meteoritos. Sin embargo, la experiencia demuestra que los sideritos, debido a suaspecto inslito, atraen ms la atencin del vulgo, e incluso de los cientficos no muy familiarizados con los meteoritos, que los lititos de aspectoms corriente. Por tanto, es evidente que se han notificado a los cientficos y se han llevado a los museos ms meteoritos de hierro que de losotros. En consecuencia, no se puede calcular la verdadera abundancia delos sideritos y de los lititos a partir de todos los meteoritos conocidos, sinosolamente de los que se han visto caer. #

Aparte del nmero de los meteoritos que se han visto caer, hay queli'iier en cuenta la masa de cada meteorito. Basndose en las cadas regis-1radas, Borgstrom (1947) y Watson (1941) han hecho una lista de la abundancia de los diversos tipos de meteoritos, como se indica en la tabla 1-5.

Entre las cifras sealadas por Borgstrom y Watson existen ciertas discrepancias, debidas, al parecer, a la distinta amplitud con que se han recogido los datos disponibles. Sin embargo, sus clculos demuestran que loslilitos son con gran diferencia el tipo ms abundante de meteoritos. SegnWatson, no es posible obtener la verdadera relacin entre los lititos y losderitos cados, debido a que la masa media de un meteorito de hierro esaproximadamente el doble que la de uno ptreo. Sin embargo, consideraque los lititos son de 4 a 9 veces ms abundantes que los sideritos. Anlogamente, Goldschmidt (1937) supone que la razn de los lititos a los side-rilos es de 5 : 1. Segn Nin inger (1938), la razn de los lititos a los side-


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28 COMPOSICIN Y ESTRUCTURA DE LOS METEORITOS [ c a p . 1

ritos es de 86 : 14, de 6 : 1 aproximadamente, aunque algunos tipos demeteoritos, que se consideraban antes como muy raros, puede que seanmucho ms abundantes, posiblemente hasta el punto de que el conocimiento exacto de su cuanta afectara a la composicin media de los meteoritos. Por la sencilla razn de que estos tipos son ms difciles de reconocer, incluso por los cientficos expertos, se consideran menos abundantesde lo que realmente son.

TABLA 1-5

Abundancia de los tipos de meteoritos

B O R G S T R O M W A T S O N

Tipo T anto por cientoen peso

Tipo Tanto por cientoe-n peso

8,15.0

83,00,93.0

5Meso-si deritos y pallasitos ... Litosideritos ......................... 1,5

93.5Acondritos ricos en magnesio.Acondritos ricos en calcio ...

100,0 To t a l

.......................................

100,0

En las publicaciones citadas en la bibliografa se encuentran algunosclculos sobre la composicin qumica media de todos los meteoritos, quese han realizado teniendo en cuenta los valores ms probables de la raznde abundancia de sus fases metlica y silicatada. .De tales clculos, slo-presentaremos (tabla 1-6) los realizados por Goldschmidt (19376) y Watson(1939, 1941). En la tabla 2-3 se incluirn otros valores de la abundanciade los oligoelementos en los meteoritos. El clculo de Goldschmidt se basa

en la siguiente razn de abundancia, silicato r metal : sulfuro = 10 : 2 : 1,Cada cifra de los promedios de Goldschmidt se ha obtenido de varias fuentesy se ha contrastado con sus propios datos. Los clculos de Watson se basanen la composicin media de los lititos, dada por Merrill (1930), y la de lossi deritos publicada po r Naddack y Noddack (1930), habiendo restado a suscifras el 5 % de troilita.


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hk c . 1-7] APNDICE. LOS TECTITOS 2

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