Las minas abandonadas constituyen auténticos laboratorios naturales. En ellas se forman nuevos y raros minerales bajo condiciones más o menos exóticas. Investigaciones recientes han demostrado que la formación de algunos de ellos sería imposible sin la participación de los seres vivos, entre ellos los murciélagos
La explotación de cualquier yacimiento mineral produce una modificación de sus condiciones fisicoquímicas. La primera consecuencia de esta modificación es una más o menos rápida meteorización de los minerales, así como la generación de ricas disoluciones acuosas cargadas de gran cantidad de iones. Seguidamente, y dependiendo de las condiciones en el interior de las minas, los iones reaccionarán entre ellos de diversas maneras para dar lugar a la precipitación de nuevos minerales (óxidos, hidróxidos, sulfatos, carbonatos, fosfatos, etc.). La variedad de estos minerales generados a partir de otros preexistentes, llamados por ello secundarios, dependerá tanto de la riqueza geoquímica de los yacimientos como de las posibles reacciones entre aniones y cationes disueltos.
Sin embargo, cuando las explotaciones mineras cesan su actividad, su historia no acaba, sino que comienza una nueva etapa. El silencio que se adueña de las minas el día que las máquinas se detienen va acompañado de la inevitable colonización biológica y de la entrada de componentes orgánicos, que van a contribuir a un aumento de la diversidad mineralógica.
En 2015, Hazen y colaboradores desarrollaron el concepto de evolución mineral a partir de las investigaciones de Zhabin (1979) y tras realizar un análisis detallado de la distribución espacio-temporal de las especies minerales en la Tierra. Según su teoría el aumento de la diversidad mineralógica de la Tierra es una respuesta a los cambios biogeoquímicos globales que ha experimentado a lo largo de su historia geológica.
Investigaciones recientes están mostrando que la evolución mineral no es un fenómeno exclusivamente planetario, sino que también en microsistemas como las minas abandonadas, se producen cambios biogeoquímicos locales que conducen a un aumento de la complejidad mineral. De este modo, dentro de ellas aparecen nuevas especies minerales que se “adaptan” a los lugares más favorables para su formación. Así, en el interior de las minas, encontramos distribuciones espacio-temporales de minerales que reflejan heterogeneidades geoquímicas de las rocas, cambios estacionales de temperatura y humedad, e incluso actividad biológica.
La mina Pastora
La mina Pastora, en Aliseda (Cáceres), nos proporciona un ejemplo extraordinario de evolución mineral en un microsistema biogeoquímico restringido. Se trata de una mina de hierro que fue explotada intermitentemente desde tiempos prerromanos hasta su abandono definitivo en 1958. El yacimiento original, constituido por hidróxidos y óxidos de hierro, principalmente goethita y hematites, se generó por la oxidación de una mineralización primaria de pirita (FeS2) diseminada en cuarcitas y pizarras del periodo Devónico.
Las investigaciones realizadas por nuestro grupo durante los últimos ocho años han permitido identificar 39 especies minerales diferentes, de las cuales 20 son sulfatos de hierro, magnesio, aluminio y potasio. La cristalización de la mayoría de estos sulfatos puede explicarse por la alta concentración de iones sulfato y cationes en las aguas que se filtran a través de las paredes de la mina Pastora. Estos iones proceden de la meteorización de la pirita y de la alteración de las rocas por las aguas ácidas de la mina. Sin embargo, entre los numerosos sulfatos, encontramos algunos que contienen amonio (NH4+), como la amoniojarosita y la tschermigita. El amonio es un componente que rara vez se encuentra en las rocas y no lo detectamos en las de la zona de la mina Pastora. Entonces, ¿de dónde procedía el amonio?
La respuesta la encontramos en la extensa población de murciélagos que desde hace décadas coloniza algunas galerías de la mina Pastora. Sus excrementos son ricos en urea, que rápidamente es degradada por bacterias, dando lugar a NH4+ que permanece en disolución. La reacción de ese amonio con los iones sulfato del agua conduce a la formación de considerables cantidades de sulfatos de amonio que tapizan las paredes de algunas galerías de la mina Pastora. Estos sulfatos pueden considerarse como minerales “altamente evolucionados” dentro de un proceso general de aumento de complejidad mineralógica en el que participan seres vivos.
Los sulfatos de Marte
Es evidente que en Marte no hay murciélagos. Sin embargo, en este planeta se han encontrado sulfatos similares a algunos de los que se encuentran en la mina Pastora y otras minas abandonadas. La presencia de estos minerales es una evidencia de que en algún momento de la historia geológica de Marte hubo agua líquida en su superficie. Aunque la presencia de amoníaco en el suelo marciano ha sido recientemente descubierta por el Curiosity, las sondas y rovers no han encontrado todavía sulfatos de amonio. Su descubrimiento en este planeta de nuestro sistema solar podría suponer una prueba circunstancial del funcionamiento de procesos biológicos fuera de la Tierra. Las investigaciones sobre evolución mineral y su relación con la evolución geológica y biológica no han hecho más que empezar. En este sentido, la búsqueda de minerales puede ser una actividad con más trascendencia de lo que parece.
Referencias bibliográficas:
Crespo, Á., Pimentel, C., Pina, C.M. Mineral evolution and mineral niches of ammonium sulphates: the case of Pastora mine (Aliseda, Spain). American Mineralogist (2023) 108 (7): 1376–1383. https://doi.org/10.2138/am-2022-8488
https://pubs.geoscienceworld.org/msa/ammin/article/108/7/1376/624288/Mineral-evolution-and-mineral-niches-of-ammonium
Hazen, R.M., Grew, E.S., Downs, R.T., Golden, J., Hystad, G. Mineral ecology: Chance and necessity in the mineral diversity of terrestrial planets. The Canadian Mineralogist. 2015, 53(2):295.
Millan M., Teinturier S., Malespin C. A., Bonnet J. Y., Buch A., Dworkin J. P., Eigenbrode J. L., Freissinet C., Glavin D. P., Navarro-González R., Srivastava A., Stern J. C., Sutter B., Szopa C., Williams A. J., Williams R. H., Wong G. M., Johnson S. S. and Mahaffy P. R. Organic molecules revealed in Mars’s Bagnold Dunes by Curiosity’s derivatization experiment. Nature Astronomy. 2022, 6, 129–140.
Zhabin, A.G. Is there evolution of mineral speciation on Earth? Doklady Akademii Nauk. 1979 247, 199-202 [en ruso]. Traducción al inglés: Doklady Earth Science Sections. 1981, 247, 142-144.
Autores:
Carlos M. Pina
Departamento de Mineralogía y Petrología. Facultad de Ciencias Geológicas (UCM). Instituto de Geociencias de Madrid (UCM-CSIC).
Profesor titular de Universidad
Ángel Crespo
Departamento de Mineralogía y Petrología. Facultad de Ciencias Geológicas (UCM).
Investigador predoctoral.
Carlos Pimentel
Universitè Grenoble Alpes, Universitè Savoie Mont Blanc, CNRS, IRD, IFSTTAR, ISTerre, Grenoble, Francia.
Investigador postdoctoral.
