Sobre las peridotitas de Ronda, sobre su extensión, los distintos contextos geológicos y tectónicos en los que estos materiales, que originariamente estarían como mínimo a 30 km de profundidad, ascendieron a la superficie. Sobre cómo su ascenso hacia la superficie propició la presencia de hierro en estas montañas y sobre cómo, cuando las peridotitas provienen de profundidades superiores a los 70 km, también propician la cristalización de otros minerales como granates e incluso diamantes.
La tabla periódica
En 2019 se cumplieron 150 años desde que en 1869 el científico ruso Dmtri Mendeléyev, considerado uno de los padres de la química moderna, clasificara física y químicamente los 63 elementos conocidos hasta ese momento, prediciendo además las propiedades de cinco elementos y sus componentes, que no se conocían, con lo que sentó las bases para que su forma de clasificación, la tabla periódica, pudiera albergar los elementos que habrían de descubrirse en el futuro.
La tabla periódica cumple una función crucial, no solo química, sino también física y biológica frente a los retos de la Humanidad. Iniciamos con esta publicación, que enlaza con otras dos precedentes, sobre el hidrógeno y el metano producidos a partir de la serpentinización de las peridotitas, una serie de artículos que tratarán los elementos químicos que, de manera singular, están presentes en las principales características físicas y químicas del macizo ultramáfico de Sierra Bermeja y que de una forma derivada hacen singular su geología.
En esta publicación, introducimos previamente el contexto: las peridotitas. Para ello, hay que hablar de los cuatro elementos químicos más comunes en este tipo de rocas: hierro (Fe), oxígeno (O), magnesio (Mg) y silicio (Si).
Las peridotitas de Ronda
Las macizos que integran las que aparecen en la literatura científica como «peridotitas de Ronda» (Ronda peridotites), con 412,8 km2, y en particular, Sierra Bermeja, con 282,5 km2 (253,2 km2 de peridotitas) constituyen uno de los afloramientos de este tipo de rocas más importantes del planeta.
Las peridotitas son las rocas que conforman el manto superior terrestre, localizadas bajo la corteza continental (manto litosférico subcontinental) a profundidades entre 30 y 300 km. El manto de la Tierra representa el 68% de la masa de nuestro planeta y el 83% de su volumen, lo que señala que las peridotitas son muy abundantes en el planeta; eso sí, en su interior. Sin embargo, en superficie (en la corteza continental) son rocas escasas, de ahí la singularidad de los macizos de peridotitas malagueños como Sierra Bermeja, Sierra Alpujata (Ojén), Sierra Parda de Tolox o Sierra de Aguas (Carratraca), entre otros, pues son la mejor exposición mundial conocida del manto litosférico subcontinental (Obata, 1980).
Los principales elementos en las peridotitas: Fe, O, Mg y Si
Montañas como Sierra Bermeja y el manto superior terrestre comparten esta naturaleza peridotítica, lo cual conlleva que, en superficie, las peridotitas de Sierra Bermeja constituyen un laboratorio al aire libre para estudiar el interior de nuestro planeta.
Las peridotitas están compuestas por silicatos de hierro y magnesio; fundamentalmente olivino (Mg, Fe)2SiO4 y, en menor proporción, piroxenos: ortopiroxenos (Mg, Fe)SiO3 y clinopiroxenos (CaMgSi2O6).
Hierro (Fe), oxígeno (O), magnesio (Mg) y silicio (Si) son los elementos que integran principalmente estos grupos de minerales y son los que más peso aportan en nuestro planeta. El hierro (Fe) aporta un 36% del peso de la Tierra (más del 85±4% en el núcleo); el oxígeno (O), un 28.7%; el magnesio (Mg), un 14.8%; el silicio (Si), un 13.6%: la suma de todos estos pesos y proporciones señala que representan el de 93.1% del peso total. El resto, lo aportan en peso el níquel (Ni), con un 2%; el calcio (Ca), con un 1.7%; el azufre (S), con un 1.7%; el aluminio (Al), con un 1.3%. Esto hace un total de 98-99% del peso total (Mottl, 2004).
El hierro (Fe) es el elemento más estable en la naturaleza
Aunque el hierro (Fe) es un elemento químico muy abundante en nuestro planeta, se encuentra fundamentalmente en su interior, a grandes profundidades: más del 85±4% en el núcleo y menos de un 6% en la corteza terrestre. Es gracias a procesos geológicos como, por ejemplo, el que dio lugar a Sierra Bermeja, que elevaron materiales del manto superior terrestre hacia la superficie, que aparece este elemento químico en la corteza.
El hierro (Fe) es un elemento clave, pues es el más estable en la naturaleza, según indica la gráfica de energía de enlace nuclear para los distintos elementos químicos. Esto quiere decir que es el elemento más pesado que puede generarse de forma natural a través de la fusión, sin requerir energía externa, y al mismo tiempo, es el más liviano que puede obtenerse por fisión, también sin consumir energía. Por eso, tanto la fusión de núcleos más ligeros como la fisión de núcleos más pesados tienden a generar productos más estables, que suelen encontrarse en la región del hierro (Fe) en la tabla periódica (Rivera, 2020).
Origen de los elementos químicos
- Durante el Big Bang se generaron los más ligeros: hidrógeno (H), helio (He) y algo de litio (Li)
- Por fusión estelar, se generaron en el interior de las estrellas los elementos desde el helio (He) hasta el hierro (Fe)
- Las explosiones de supernovas generaron las condiciones energéticas extremas para dar lugar a elementos más pesados que el hierro (Fe), como níquel (Ni), cobre (Cu), etc
- Colisiones de estrellas de neutrones (o fusión de enanas blancas) dieron lugar en procesos rápidos a los más raros, como el oro (Au), platino (Pt), Uranio (U) y los 17 elementos de las llamadas «tierras raras» (REE)
- Otros procesos cósmicos permiten la captura lenta de neutrones y generan isótopos ligeros, como litio (Li), berilio (Be) y boro (B)
Clasificación modal de la rocas ultramáficas (Streckeisen, 1974)
Tipos de peridotitas
El nombre «peridotitas» es el génerico que reciben este tipo de rocas formadas a partir del magma procedente desde grandes profundidades del manto superior terrestre, que han tenido un enfriamiento lento; se las denomina por esta razón rocas ígneas plutónicas.
Las peridotitas tienen nombres más específicos en función de las proporciones de los tipos de minerales de olivino (Ol), ortopiroxeno (Opx) y clinopiroxeno (Cpx) que integren la roca. De esta forma, la peridotita denominada dunita tiene más del 90% de olivino; la harzburgita casi no tiene clinopiroxeno y tiene un 40-90% de olivino; la wehrlita casi no tiene ortopiroxeno y tiene un 40-90% de olivino; la piroxenita tiene un 90% o más de piroxenos; la lherzolita, que es la más abundante en el manto, tiene una proporción más o menos equilibrada de los tres. Sierra Bermeja es, en particular, el afloramiento de lherzolitas más grande del mundo (Obata, 1980).
Como minerales accesorios a los tres grupos principales (olivino, ortopiroxeno y clinopiroxeno) pueden estar presentes en las peridotitas otros minerales formados a distintas profundidades, como granates (formados a profundidades superiores a 70 km), espinelas (formados entre los 70 y los 30 km) y plagioclasas (formados a menos de 30 km), con presencia de metales como el cromo, oro, níquel y elementos del grupo del platino, entre otros (Garrido Aguilar y Gervilla Linares , 2024; Romero Silva, 2003).
Analizando una peridotita
La fotografía superior muestra el resultado de mediciones en Sierra Bermeja de presencia de distintos elementos metálicos en partes por millón (ppm) en peridotitas, en este caso, del tipo harzburgitas: 68.400 ppm de hierro (Fe), 2.529 ppm de níquel (Ni) y presencia también de manganeso (Mn), cobalto (Co), cobre (Cu) y trazas menores de plomo (Pb), arsénico (As), rubidio (Rb) y estroncio (Sr). (Fotografía: Javier Martos, 2014. Proyecto Ultraforests)
Sobre peridotitas, en resumen
En resumen, más allá del concepto genérico de «peridotitas», este tipo de rocas puede mirarse desde distintas perspectivas:
- La composición mineral de las peridotitas configura distintos tipos, que reciben otros nombres más específicos: lherzolitas, harzburgitas, dunitas…
- El contexto geológico y tectónico en el que se formaron o transformaron (ver el mapa siguiente) permite también diferenciar las peridotitas (tectonitas, peridotitas granulares…), pudiendo haber generado en estos procesos nuevos tipos de minerales (espinelas, granates o pseudomorfos de diamante, por ejemplo) que necesitaron profundidades y condiciones de presión-temperatura cada vez mayores para cristalizar.
- Otra característica geomorfológica de las peridotitas en superficie es su costra externa de color rojo bermejo. Este color, que da nombre al macizo principal, Sierra Bermeja, es consecuencia de la alteración del olivino que contiene al entrar en contacto con agentes meteóricos, transformándose en óxidos-hidróxidos de hierro férrico: son peridotitas oxidadas.
- El olivino de las peridotitas también ha podido sufrir un metamorfismo durante su emplazamiento en superficie, al entrar en contacto con fluidos en determinadas condiciones de presión y temperatura (P-T), que lo ha transformado en serpentina. En esta reacción, denominada serpentinización, se libera hidrógeno (H2). Gran parte de las peridotitas ha experimentado un mayor o menor grado de serpentinización, alterando también su aspecto; hablamos entonces de peridotitas parcialmente serpentinizadas y de serpentinitas.
Las peridotitas de Ronda: Sierra Bermeja
De los distintos macizos que integran las peridotitas de Ronda, Sierra Bermeja es el de mayor tamaño y el que mejor las representa, pues alberga todos los dominios tectónicos de este tipo de rocas: de norte a sur, desde peridotitas con granate formadas a más de 70 km de profundidad, solo descritas en zonas continentales (tectonitas con espinela) hasta peridotitas con plagioclasa equilibradas a menos de 30 km y solo descritas en zonas oceánicas (Garrido Marín y Gervilla Linares, 2024).
Olivino y meteoritos
Los cuatro elementos fundamentales que integran los minerales de las peridotitas, Fe, O, Mg y Si, son también los principales en la mayor cantidad de los meteoritos que caen a nuestro planeta, las condritas ordinarias, con el olivino como uno de los minerales principales, como en las peridotitas. Que el olivino sea un mineral muy abundante en el manto, en muchos meteoritos y en el interior de los planetas (como ocurre en la Tierra), permite entender también por qué el estudio de la serpentinización en peridotitas, reacción mediante la que se transforma el olivino de las peridotitas en serpentina de las serpentinitas, liberando hidrógeno en forma de gas H₂, es útil para conocer la geología en otros planetas. Más aún: si en determinadas condiciones a partir de ese hidrógeno se produce metano, este conocimiento también resulta útil para la búsqueda de vida fuera de nuestro planeta, por ejemplo, en Marte.
Referencias:
- García Aguilar, J. M. (2014) Patrimonio geológico de la provincia de Málaga. Universidad de Málaga. 263 pp
- Garrido Martín, C. J. y Bodinier, J. L., (1999). “Diversity of mafic rocks in the Ronda peridotite: Evidence for pervasive melt-rock reaction during heating of subcontinental lithosphere by upwelling asthenosphere”. Journal of Petrology 40: 729-754. DOI: 10.1093/petroj/40.5.729
- Garrido Martín, C. J. y Gervilla Linares, F. (2024). Geología, en Gómez Zotano, J.; Hidalgo Triana, N.; Martos Martín, J.; Navarro Luengo, I.; Pérez Latorre, A. V. y Román Requena, F. Sierra Bermeja: Biodiversidad y valores de conservación de los ecosistemas serpentínicos. Editorial La Serranía. 188 pp
- Garrido, C.J.; Gueydan, F.; Booth Rea, G.; Precigout, J.; Hidas, K.; Padron Navarta, J.A. y Marchesi, C. (2011). «Garnet lherzolite and garnet-spinel mylonite in the Ronda peridotite: Vestiges of Oligocene backarc mantle lithospheric extension in the western Mediterranean«. Geology 39:927-930. DOI: 10.1130/G31760.1
- Hidas, K.; Bookth Rea, G.; Garrido, C. J.; Martínez Martínez, J. M.; Padrón Navarta, Z. K.; Giaconia, F.; Frets, E. y Marchesi,C. (2013). «Backarc basin inversion and subcontinental mantle emplacement in the crust: kilometre-scale folding and shearing at the base of the proto-Alborán lithospheric mantle (Betic Cordillera, southern Spain)«. Journal of the Geological Society, 170: 47-55. DOI: 10.1144/jgs2011-151
- Mottl, M. J. (2005). «Serpentinization abiogenic methane and extremophilic archaea within the seafloor«. Conferencia. SOEST School of Ocean & Earth Science & Tecnology, Universidad de Hawai en Manoa
- Obata, M. (1980). «The Ronda peridotite – garnet-lherzolite, spinel-lherzolite, and plagioclase-lherzolite facies and the P-T trajectories of a high-temperature mantle Intrusion«. Journal of Petrology 21, 533-572.
- Rivera, A. (7 de septiembre de 2020). El Origen de los Elementos [Episodio de Podcast]. En A Ciencia Cierta. Ivoox.
- Romero Silva, J.C. (2003) Minerales y rocas de la provincia de Málaga. CEDMA. 317 pp
- Santiago Martín, A. y Martos Martín, J. (2019) Mapa de Lugares de Interés Geológico de la provincia de Málaga. Diputación Provincial de Málaga
- Serrano Lozano, F, y Guerra Merchán, A. (2004) Geología de la provincia de Málaga. CEDMA, 294 pp
- Streckeisen, A., (1974). “Classification and nomenclature of plutonic rocks recommendations of the IUGS subcommission on the systematics of Igneous Rocks”, Geol Rundsch 63, 773–786. DOI: https://doi.org/10.1007/BF01820841
Informático, experto en cartografía digital y teledetección. Editor de "Sierra Bermeja, un patrimonio natural excepcional". Hasta julio de 2022 formó parte del equipo cientifico-técnico de la Plataforma Sierra Bermeja Parque Nacional. Es socio del Grupo Naturalista Sierra Bermeja (Grunsber)
Cómo citar?: Martos Martín, J., (fecha). «(título de la publicación)». Sierra Bermeja, un patrimonio natural excepcional. (URL de la publicación)
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