En el presente artículo vamos a conocer un mundo distinto dentro de la mineralogía: el mundo de los minerales que se producen en las cavernas. Algunos de estos minerales nos resultarán muy conocidos y también existen en el mundo exterior, pero otros no los habremos oído nombrar nunca, pues solamente se pueden formar en unas condiciones muy exclusivas que únicamente se dan en el mundo interior de las cavernas.

Este artículo se publicó en el libro Mundo Subterráneo y su autor es el Prof. Paolo Forti de la Universidad de Bolonia (Italia). El libro apareció, en su segunda edición, en marzo de 1995 y fue editado por TIASA, contando con la autorización de la editorial para la reproducción del artículo.


MINERALIZACIONES EN LAS CAVERNAS

La búsqueda y recolección de minerales fue uno de los motivos que incentivó al hombre prehistórico a adentrarse en el mundo subterráneo. Hace 3.000 años, los indios extraían yeso y mirabilita de la Mammuth Cave (Kentucky, USA) de manera masiva y continua, adentrándose varios kilómetros en su interior.

Los minerales de caverna

Para nuestros antepasados los minerales de las cavernas que tuvieron mayor importancia fueron los nitratos, prospectados y extraídos desde hace 4.000 años. Estos minerales, prácticamente ausentes sobre la superficie terrestre, debido a su extrema solubilidad, son bastante comunes en las cavernas y tuvieron distintos usos: durante la civilización mesopotámica como diurético y conservante de alimentos y, en tiempos más recientes, como componente indispensable para la fabricación de pólvora.

Una vez que la industria encontró el método de sintetizar los materiales naturales, el interés del hombre por las grutas y sus minerales desapareció; sólo a partir del comienzo de este siglo, algunos especialistas empezaron a interesarse por este aspecto del mundo subterráneo.

Hasta entonces, los minerales conocidos en las cavernas eran poco más de 20 y todavía después de la 2a Guerra Mundial apenas se conocían unos 60. Durante las dos últimas décadas el interés por este ambiente minerogenético ha aumentado y, paralelamente, ha crecido el número de minerales de caverna, que actualmente es del orden de 200.

Para evitar que prácticamente todos los minerales conocidos pudiesen ser, tarde o temprano, insertos en el elenco de minerales de caverna, se ha establecido que un mineral, para poder ser establecido "de caverna", debe generarse en el interior de una cavidad natural como consecuencia de una reacción química desarrollada entre el agua circulante, la roca de las paredes y los depósitos, tanto físicos como químicos, presentes en el interior de la propia cavidad.

Como consecuencia, los minerales de venas, geodas o yacimientos minerales preexistentes no son minerales de caverna. Tampoco lo son los minerales contenidos en la roca expuestos sobre las paredes de una cavidad a la acción de las aguas kársticas, ya que no derivan de un proceso de deposición química.

A pesar de estas condiciones bastante restrictivas, el número de estos minerales continúa en aumento y se descubren nuevos mecanismos genéticos que los originan.

Ambiente minerogenético

El ambiente subterráneo no resulta favorable al desarrollo de una gran variedad de minerales: muchas cavidades carecen de depósitos químicos secundarios y la casi totalidad de aquéllas que los poseen presentan sólo concreciones de carbonato calcico (CaC03). Calcita y aragonito (formas polimorfas del carbonato calcico) representan el 97% de los depósitos químicos secundarios presentes en las cavernas. Esto es lógico si tenemos en cuenta que las aguas fluentes en las grutas tienen un quimismo muy simple, en el que predominan ampliamente los equilibrios relativos al sistema del carbonato calcico.

El segundo mineral más frecuente es el yeso (CaSCy2H20), tanto en ambiente carbonatado (grutas calcáreas) como especialmente en evaporítico (grutas en yeso). Representa del orden del 2'5% de los depósitos químicos secundarios en grutas.

Los demás minerales apenas suponen el 0'5% de los depósitos químicos secundarios, lo que explica el que muchos minerales de caverna han sido señalados en una sola gruta y, dentro de ella, en un ambiente peculiar determinado. En consecuencia, es normal que muchos espeleólogos no hayan tenido la oportunidad de observarlos durante sus exploraciones subterráneas.

Pero hay que tener en cuenta que el ámbito subterráneo se desarrolla en gran variedad de tipos de roca: caliza, dolomía, yeso, sal gema, cuarcita, basalto y, en casos más raros, bauxita, clorita, etc. Estas rocas aportan al sistema diferentes iones que, en condiciones idóneas, pueden depositarse como mineralizaciones secundarias. Por otra parte, la disolución kárstica puede hacer aflorar mineralizaciones parietales (pirita y marcasita son las más comunes) que, en contacto con el agua kárstica, pueden contribuir a la evolución de los depósitos químicos.
Además, en las cavernas pueden existir depósitos de arcillas y limos, acumulaciones de guano de murciélago y huesos de animales.

Principales mecanismos minerogenéticos

Sobre estos sustratos puede actuar agua de diferente origen y quimismo: meteórica (carbonatada), marina (clorurada), termal (sulfurada y más o menos mineralizada), etc. En consecuencia, el contenido salino del agua puede variar mucho, en función de los equilibrios químicos involucrados y de la variedad de sales en solución, llegando a precipitar uno o más minerales.

El ejemplo clásico lo muestran los fosfatos, formados a partir del contacto de guano y/o huesos (muy poco solubles), los cuales, debido a procesos de mineralización del material orgánico, producen pequeñas cantidades de ácido fosfórico que reacciona con iones calcio, magnesio, etc. presentes en el agua kárstica, produciendo depósitos amarillentos de fosfato.

La mayoría de las sales disueltas en el agua de percolación no alcanzan la sobresaturación inmediatamente, pero al llegar a una gruta en la que sea posible la evaporación, tiene lugar una deposición con formación inicial de los minerales más solubles. Ejemplo de este mecanismo (basado en el aumento progresivo del contenido de ion magnesio) está representado por las concreciones de calcita, tras las cuales se desarrolla el aragonito y sobre cuyas acículas se forman penachos de hidromagnesita.

Entre las reacciones minerogenéticas más importantes destaca todo un conjunto de reacciones microbiológicas que generan gran cantidad de minerales secundarios relacionados con procesos de oxidación y reducción biológica del azufre (ciclo del azufré), que condiciona la precipitación de gran número de sulfates, sulfuras y azufre elemental (único elemento señalado como mineral de caverna), constituyendo en muchos casos el mecanismo prevalente en la génesis de grandes grutas, como la Carlsbad Caverns (USA) y La Groíta di Monte Cucco (Italia).

Principales minerales de caverna

Los sulfatos son los compuestos químicos que aparecen en más minerales de caverna. Además del yeso se conocen otros 52 minerales. Esto es consecuencia de la abundancia de iones S04~ en el agua de percolación y del hecho de que el ácido sulfúrico originado por la oxidación biológica de los sulfuros es un ácido muy fuerte capaz de movilizar otros iones de las sales, como el carbonato.

Los fosfatos aparecen en 45 minerales diferentes, a partir del proceso de digestión del guano y de los osarios. El ácido fosfórico reacciona más tarde con la roca, los depósitos arcillosos y, eventualmente, con mineralizaciones kársticas.

Los carbonatos integran unos 24 compuestos diferentes. Aunque el ambiente carbonatado resulta el más clásico, las sales del ácido carbónico (excepto calcita y aragonito) son generalmente raras, debido a la debilidad del ácido carbónico.

Los nitratos son siempre fruto de reacciones de mineralización de materia orgánica. Los óxidos de hierro y de manganeso son frecuentes, pero raramente aparecen en formas bien cristalizadas, prevaleciendo las formas coloidal o criptocristalina.

El ópalo (sílice amorfa) resulta bastante frecuente, en tanto que el cuarzo es raro, precisando para su deposición aguas termales.

Los halogenuros aparecen a veces en cavernas en sales, aunque es más común encontrarlos en algunas grutas lávicas.

Si bien existen otros muchos minerales de caverna de composición química compleja y rara, vale la pena recordar algunos encontrados por primera vez en las grutas y que, todavía hoy, son exclusivos de este particular ambiente.

La misenita (K2S04-6KHSC>4), descubierta en 1850 en una pequeña gruta volcánica cerca de Capo Miseno (Ñapóles), es el primer mineral de caverna que resultó ser nuevo para la ciencia. Después siguieron muchos otros, entre los que destaca la francoanellita [(K,Na)3(Al,Fe)5H6(P04)8-13H20], descubierta en Las Grutas de Castellana y dedicada a un famoso espeleólogo italiano, la sveita [KAl7Cl2/(OH)i6/(N03y 8H20], cuyo nombre lleva las iniciales de la Sociedad Espeleológica Venezolana, que por primera vez la observó en grutas en cuarcitas y, por último, un extraño mineral orgánico bien cristalizado, la mellita [Al2C6(COO)6-18H20], encontrado en una gruta arqueológica y generado por las particulares condiciones mineralogenéticas desarrolladas en el interior de antiguos hogares.

Estudios futuros

Las investigaciones científicas en el campo de los minerales de caverna ofrece un amplio abanico de posibilidades. El estudio sistemático de los depósitos químicos secundarios se inició hace algunas décadas y son pocos los estudiosos dedicados a ello. Por tanto, existe gran posibilidad de descubrir nuevos minerales.

Por otro lado, se conoce muy poco sobre los mecanismos que controlan la formación e intercambio iónico en yacimientos minerales de interés económico. Las grutas permiten observar directamente y, en ciertos casos, medir cuantitativamente las reacciones a baja entalpia que originan los depósitos químicos.

Las reacciones microbiológicas, particular tipo de interacción entre el ambiente kárstico y los microorganismos, han empezado a analizarse sólo en los últimos 5-10 años, pero se requiere más cooperación entre microbiólogos, químicos y geólogos.

En todo caso, es prioritario y prevalente salvaguardar los minerales de caverna. Por tanto, debe ser absolutamente rechazado no solo cualquier tipo de coleccionismo, sino también cualquier estudio que requiera la destrucción de muestras únicas.

En suma, los minerales de caverna, que constituyen casos rarísimos y cuyo valor está ligado al ambiente en que se encuentran, pertenecen a las cuevas y deben mantenerse como patrimonio común de la humanidad.