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desarrollo, prometen incluso una mayor sensibilidad, velocidad, precisi\u00f3n y exactitud. Las actuales computadoras, con gigahertzios de potencia, gigas y terabytes de memo- ria, y potentes herramientas gr\u00e1ficas, pueden realizar en pocos segundos c\u00e1lculos ter- modin\u00e1micos que podr\u00edan haber costado hacer toda una vida. Considerados en conjunto, todos estos avances instrumentales y tecnol\u00f3gicos van a permitir al geoqu\u00edmico aumentar en gran medida el conocimiento de la Tierra y su entorno c\u00f3smico.<\/p>\n
Las aportaciones de la geoqu\u00edmica<\/h4>\n
Las aportaciones de la geoqu\u00edmica son claves en diversos campos de la econom\u00eda, la salud p\u00fablica y el medio ambiente. Cuando el ge\u00f3logo recolecta una muestra de materiales geol\u00f3gicos como rocas, suelos, sedimentos, aguas y otros \u2014con vistas a un estudio geoqu\u00edmico\u2014, normalmente no se pregunta si alg\u00fan elemento qu\u00edmico est\u00e1 presente en concreto, ya que virtualmente va a contener todos los elementos naturales, en una cierta cantidad. Las cuestiones que busca resolver mediante el estudio geoqu\u00edmico de la muestra son, sin embargo, si contiene un elemento qu\u00edmico espec\u00edfico en una concentraci\u00f3n suficiente para su explotaci\u00f3n minera, peligrosa para la salud humana, o si se combina formando una especie qu\u00edmica perjudicial para el medio ambiente. El ge\u00f3logo obtiene respuestas a estas cuestiones utilizando los resultados del an\u00e1lisis geoqu\u00edmico de muestras de rocas apropiadas y representativas. Sin embargo, para resolver determinados problemas, el ge\u00f3logo puede necesitar obtener sofisticados an\u00e1lisis de componentes qu\u00edmicos presentes en concentraciones muy bajas y en muestras extremadamente peque\u00f1as, tales como is\u00f3topos radiactivos naturales en minerales cristalizados hace varios miles de millones a\u00f1os, fluidos asociados a mineralizaciones incluidos\u00a0dentro de minerales formados hace 300 Ma o burbujas de aire de algunos cientos de miles de a\u00f1os de antig\u00fcedad preservadas en los glaciares polares. Debido a que algunos elementos est\u00e1n presentes en concentraciones extraordinariamente bajas, \u00e9stos deben ser analizados mediante t\u00e9cnicas que posean l\u00edmites de detecci\u00f3n incluso m\u00e1s bajos, lo cual implica tener un excelente control de calidad en los laboratorios y la comparaci\u00f3n de los resultados de los an\u00e1lisis con materiales est\u00e1ndar de referencia. Las actuales t\u00e9cnicas anal\u00edticas geoqu\u00edmicas permiten determinar la presencia de virtual- mente cualquier elemento qu\u00edmico a concentraciones del orden de partes por mill\u00f3n (ppm), bill\u00f3n (ppb) e incluso trill\u00f3n (ppt).<\/p>\n
Las principales aportaciones de la geoqu\u00edmica son fundamentalmente dos: el conocimiento geol\u00f3gico de la Tierra y la distribuci\u00f3n en ella de los elementos qu\u00edmicos. Mediante la geoqu\u00edmica, los estudios geol\u00f3gicos han permitido conocer la historia de\u00a0 la Tierra \u2014que ha quedado registrada en la composici\u00f3n qu\u00edmica de las rocas que la forman\u2014, calcular una edad absoluta para la Tierra de unos 4.600 Ma e incluso proponer la existencia en el pasado geol\u00f3gico de grandes eventos catastr\u00f3ficos procedentes del espacio. El conocimiento de la Tierra tambi\u00e9n procede del estudio de los procesos geol\u00f3gicos internos, como las erupciones volc\u00e1nicas \u2014cuyas condiciones f\u00edsico-qu\u00edmicas antes y despu\u00e9s de la erupci\u00f3n quedan detalladamente registradas en la composici\u00f3n de las part\u00edculas de cenizas emitidas y en los cristales presentes en el magma solidificado\u2014. La geoqu\u00edmica juega\u00a0 tambi\u00e9n\u00a0 un\u00a0 papel\u00a0 clave\u00a0 en\u00a0 el\u00a0 conocimiento\u00a0 de la formaci\u00f3n de los dep\u00f3sitos minerales met\u00e1licos y en la acumulaci\u00f3n de petr\u00f3leo y gas y, por tanto, en la definici\u00f3n de estrategias para su exploraci\u00f3n. De particular importancia aqu\u00ed es el an\u00e1lisis geoqu\u00edmico de los peque\u00f1os vol\u00famenes de fluidos y gases f\u00f3siles, presentes como inclusiones en los minerales de las rocas.<\/p>\n
La geoqu\u00edmica tambi\u00e9n aporta datos fundamentales en el conocimiento medioambiental de la Tierra, en particular sobre los cambios globales ocurridos en el pasado geol\u00f3gico. Los cambios en el nivel del mar, la actividad solar e incluso \u2014seg\u00fan algunos astrof\u00edsicos\u2014 las se\u00f1ales procedentes de supernovas muy distantes, han quedado registrados en los glaciares de hielo de la Ant\u00e1rtida. La recopilaci\u00f3n y estudio de este registro helado permite evaluar los cambios actuales en la atm\u00f3sfera y predecir futuras tendencias. Las investigaciones de los gases retenidos en la nieve antes de convertirse por compactaci\u00f3n en hielo, proporcionan una detallada informaci\u00f3n de la atm\u00f3sfera en el pasado. Al analizar muestras procedentes de sondeos continuos de los glaciares se obtienen datos a lo largo de un intervalo espec\u00edfico de tiempo. Estos datos proporcionan una valiosa informaci\u00f3n sobre el tipo de clima y las fuentes de la humedad en el pasado, el variable espesor en el tiempo de la capa de hielo, la frecuencia y magnitud de los sucesos naturales, la actividad biol\u00f3gica en la superficie del oc\u00e9ano y \u2014producida m\u00e1s recientemente\u2014, los niveles de contaminaci\u00f3n humana.<\/p>\n
Los ge\u00f3logos utilizan las t\u00e9cnicas anal\u00edticas qu\u00edmicas para evaluar los da\u00f1os producidos por la contaminaci\u00f3n en la superficie de la Tierra, a la vez que ayudan a su prevenci\u00f3n mediante la implantaci\u00f3n de soluciones que permitan reducirla. Particularmente importantes aqu\u00ed son las aportaciones del ge\u00f3logo en el control qu\u00edmico de las aguas efluentes de \u00e1reas afectadas por explotaciones mineras, o de la degradaci\u00f3n del patrimonio monumental que ocasiona la denominada lluvia \u00e1cida.<\/p>\n
Tambi\u00e9n en la reducci\u00f3n de emisiones de sulfuros y di\u00f3xidos procedentes de las centra- les t\u00e9rmicas de carb\u00f3n, determinando para su explotaci\u00f3n selectiva aquellos yacimientos de carb\u00f3n que producir\u00e1n una menor contaminaci\u00f3n. La determinaci\u00f3n de estas \u00e1reas requiere analizar previamente el carb\u00f3n a explotar, seleccionando los de menor concentraci\u00f3n de cenizas, sulfuros y otros elementos t\u00f3xicos.<\/p>\n
El conocimiento de la distribuci\u00f3n de elementos qu\u00edmicos en la superficie de la Tierra permite evaluar los recursos naturales presentes en un determinado territorio. Esta informaci\u00f3n es, por ejemplo, aportada por los mapas resultantes de la geoqu\u00edmica de sedimentos a lo largo de la red de drenaje, utilizados en la exploraci\u00f3n regional de los recursos minerales. A escala local, la geoqu\u00edmica permite detectar la existencia en el subsuelo de yacimientos minerales, a partir de la distribuci\u00f3n cartogr\u00e1fica o espacial de ciertos elementos qu\u00edmicos relacionados con la mineralizaci\u00f3n, que son transportados disueltos en concentraciones muy bajas en las aguas subterr\u00e1neas o fijados en otros minerales.<\/p>\n
Los datos geoqu\u00edmicos obtenidos en el marco de diversos programas cient\u00edficos y proyectos t\u00e9cnicos, proporcionan la base para la construcci\u00f3n de las bases de datos geoqu\u00edmicas por los organismos p\u00fablicos con competencias geol\u00f3gicas y medioambientales. Estas bases de datos representan el conocimiento geoqu\u00edmico de un territorio, el cual puede ser usado en m\u00faltiples aplicaciones relacionadas con la investigaci\u00f3n, los recursos naturales, la salud p\u00fablica y el medio ambiente. La elaboraci\u00f3n de los mapas de la contaminaci\u00f3n en los suelos \u2014cuya fuente puede ser tanto natural como industrial\u2014, posee una especial trascendencia en la seguridad y la salud p\u00fablica.<\/p>\n
Los clientes del ge\u00f3logo geoqu\u00edmico<\/h4>\n
Generalmente, en el marco de instituciones p\u00fablicas el ge\u00f3logo geoqu\u00edmico estudia\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 y proporciona soluciones a cuestiones concernientes a nuestro planeta Tierra, explora y eval\u00faa los recursos minerales y construye bases de datos geoqu\u00edmicos con\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 el fin de mejorar la gesti\u00f3n y uso del territorio. Estos datos son aplicados por los centros de investigaci\u00f3n, los \u00f3rganos de la administraci\u00f3n p\u00fablica, la industria y las empresas privadas, para resolver los problemas e intereses de orden econ\u00f3mico, social y ambiental.<\/p>\n
Algunos ejemplos de estudios e investigaciones geoqu\u00edmicas<\/h4>\n
Procesos geol\u00f3gicos: el volcanismo<\/strong><\/p>\n A las altas temperaturas del interior de la Tierra las rocas pueden fundir formando el magma que, cuando encuentra un camino hacia la superficie, erupciona y forma los volcanes. El grado de explosividad de una erupci\u00f3n depende principalmente de la composici\u00f3n qu\u00edmica del magma. De particular importancia son las relaciones entre la proporci\u00f3n de s\u00edlice (SiO2), que controla la viscosidad del magma, y los componentes vol\u00e1tiles, como el agua y el di\u00f3xido de carb\u00f3n y de azufre (CO2 y SO2). Los magmas pobres en s\u00edlice liberan normalmente los gases sin explosividad y dan lugar a coladas de lava que se mueven lentamente, como los volcanes de Hawai. Aunque estas erupciones pueden ser destructivas y ocasionar p\u00e9rdidas materiales en edificios e infraestructuras, raramente producen p\u00e9rdidas humanas.<\/p>\n Bajo ciertas condiciones, sin embargo, los magmas y las rocas encajantes son sometidos a elevadas presiones por el r\u00e1pido desprendimiento de vol\u00e1tiles, ocasionando erupciones explosivas de gran poder devastador, como la sucedida en el volc\u00e1n Vesubio, cerca de N\u00e1poles, que destruy\u00f3 las ciudades romanas de Pompeya y Herculano en el a\u00f1o 79. Una forma de medir los ge\u00f3logos la energ\u00eda liberada durante una erupci\u00f3n es el \u00edndice de explosividad volc\u00e1nica, que grad\u00faa de 1 a 5 y, entre otros par\u00e1metros, se basa en el volumen de material expulsado. Un valor m\u00e1ximo de 5 equivale a una explosividad muy grande, por ejemplo la erupci\u00f3n en 1991 del volc\u00e1n Pinatubo en Filipinas (figura 3), que emiti\u00f3 unos 7 kil\u00f3metros c\u00fabicos de cenizas y produjo 932 v\u00edctimas. Sin embargo, se trata de una erupci\u00f3n relativamente peque\u00f1a si se compara con las gran- des erupciones de magmas sil\u00edceos ricos en vol\u00e1tiles, ocurridas a lo largo de la historia de la Tierra, como las registradas en el Valle (Nuevo M\u00e9xico) o Yellowstone (EE UU), en las que se llegaron a emitir m\u00e1s de 2.500 kil\u00f3metros c\u00fabicos de piroclastos riol\u00edticos en un \u00fanico flujo.<\/p>\n El an\u00e1lisis qu\u00edmico del contenido de elementos mayores en los magmas es uno de los primeros datos a obtener en el estudio de los volcanes y su riesgo (figura 4). Para una determinada \u00e1rea, el an\u00e1lisis geoqu\u00edmico de las rocas volc\u00e1nicas emitidas previamente permite predecir el estilo y explosividad de futuras erupciones de composici\u00f3n similar. Un ejemplo de estas investigaciones son las realizadas en el volc\u00e1n activo del Monte de Santa Elena (EE UU) por el USGS, en el que una potente y compleja secuencia de rocas volc\u00e1nicas ha sido depositada en sucesivas erupciones espaciadas unos 100 a\u00f1os. Los ge\u00f3logos geoqu\u00edmicos han reconstruido la historia eruptiva del volc\u00e1n mediante los estudios de campo y el an\u00e1lisis de estas rocas, demostrando que la actividad eruptiva del volc\u00e1n est\u00e1 separada por largos periodos de calma. Como en otros volcanes, existen cambios sistem\u00e1ticos en la composici\u00f3n de los elementos mayores y trazas de los magmas emitidos con el tiempo. La erupci\u00f3n m\u00e1s reciente que tuvo lugar en 1980 y pro- dujo 57 v\u00edctimas como consecuencia de la explosi\u00f3n lateral del cono, adem\u00e1s de avalanchas de derrubios y coladas de barro, parece ser el final de un ciclo qu\u00edmico que comenz\u00f3 hace unos 500 a\u00f1os. Con esta informaci\u00f3n el ge\u00f3logo puede predecir el estilo, frecuencia y el momento previo de una erupci\u00f3n futura. Las lavas o cenizas volc\u00e1nicas emitidas en una nueva erupci\u00f3n pueden ser r\u00e1pidamente analizadas qu\u00edmicamente y los resultados evaluados desde una perspectiva hist\u00f3rica. Sin embargo, aunque los cambios sistem\u00e1ticos en la composici\u00f3n qu\u00edmica de los magmas proporcionan una gran cantidad de informaci\u00f3n sobre el comportamiento de un volc\u00e1n, todav\u00eda se necesita conocer mucho mejor los procesos relacionados con la formaci\u00f3n del magma en niveles profundos de la Tierra y las causas que desencadenan su erupci\u00f3n.<\/p>\n La cat\u00e1strofe vino del espacio<\/strong><\/p>\n Uno de los misterios que encierra la historia de la Tierra consiste en una capa de arcilla que se deposit\u00f3 encima de toda su superficie hace unos 65 Ma. La capa marca el l\u00edmite K-T de fin del sistema Cret\u00e1cico e inicio de la era Terciaria y coincide con el momento en el que se extingui\u00f3 aproximadamente la mitad de las formas de vida en la Tierra, incluidas los dinosaurios. A principios de la pasada d\u00e9cada, el cient\u00edfico Laureado al\u00a0Nobel, Luis \u00c1lvarez, y sus colaboradores, des- cubrieron altas concentraciones del elemento iridio mientras analizaban muestras de un cen- t\u00edmetro de espesor del l\u00edmite K-T (figura 5 arri- ba). La coincidencia de los altos niveles de iri- dio con el cl\u00e1sico evento de extinci\u00f3n masiva del fin del Cret\u00e1cico, les condujo a establecer una teor\u00eda para relacionar ambas observaciones. Propusieron que un asteroide de entre 6 y 14 kil\u00f3metros de di\u00e1metro impact\u00f3 con la Tierra y, como consecuencia, enormes cantidades de material pulverizado fueron lanzadas a la atm\u00f3sfera. En su investigaci\u00f3n especularon que las cenizas emitidas impidieron la llegada de los rayos del Sol a la superficie y causaron una gran cat\u00e1strofe medioambiental.<\/p>\n Investigaciones posteriores realizadas mediante sofisticadas t\u00e9cnicas de espectrometr\u00eda de masas ICP por ablaci\u00f3n l\u00e1ser, aplica- das a las 80 \u03bcm de espesor (el di\u00e1metro de un cabello) de la capa de arcillas del l\u00edmite K-T han\u00a0 permitido\u00a0 obtener\u00a0 nuevos\u00a0 datos.\u00a0 El LA-ICP-MS\u00a0\u00a0 tiene\u00a0\u00a0 sensibilidad \u00a0para\u00a0\u00a0 detectar\u00a0todos los elementos qu\u00edmicos, en particular los\u00a0 platinoides que\u00a0 deber\u00edan aparecer\u00a0 en un impacto de asteroide. La resoluci\u00f3n de la t\u00e9cnica permiti\u00f3 analizar peque\u00f1as bandas del horizonte K-T (figura 5 abajo), obteni\u00e9ndose justo en dicho nivel altas concentraciones de platinoides (>1 ppm), varios \u00f3rdenes de magnitud superiores al normal. La mayor concentraci\u00f3n de platinoides en\u00a0 el\u00a0 l\u00edmite K-T\u00a0 evidencia tambi\u00e9n\u00a0 la validez de la teor\u00eda de que un cuerpo extraterrestre colision\u00f3 con la Tierra hace unos 65 Ma.<\/p>\n Los metales son esenciales en la civilizaci\u00f3n actual, que invierte enormes cantidades de recursos en la localizaci\u00f3n de yacimientos de la mayor\u00eda de los elementos de la tabla peri\u00f3dica. En el mundo actual, por ejemplo, se consumen 72.000 toneladas de pasta amarilla de \u00f3xido de uranio al a\u00f1o y los pa\u00edses occidentales utilizan 1\/4 de tonelada de acero por persona y a\u00f1o. En 2007, la producci\u00f3n anual de acero mundial excedi\u00f3 los 1.000 millones de toneladas y, en los pr\u00f3ximos a\u00f1os, va a ser esencial localizar aquellas rocas que contengan una mayor concentraci\u00f3n de Sc, Wo, Nb, Ta, etc.<\/p>\n En este contexto, las t\u00e9cnicas geoqu\u00edmicas resultan ser claves en el conocimiento de la formaci\u00f3n de los dep\u00f3sitos minerales y en su exploraci\u00f3n de cara a su localizaci\u00f3n y pos- terior aprovechamiento industrial. Al determinar la composici\u00f3n qu\u00edmica de cualquier roca de la superficie terrestre se obtienen peque\u00f1as cantidades de elementos tales como oro, plata, platino, mercurio, cobre, cobalto, n\u00edquel, cromo, plomo, cinc, molibdeno, esta\u00f1o y tungsteno. Sin embargo, ciertos procesos naturales poseen la capacidad de concentrar y purificar algunos elementos met\u00e1licos, llegando a formarse dep\u00f3sitos minerales que contienen entre 1.000 y 10.000 veces las cantidades de ellos presentes en las rocas ordinarias. En principio, cualquier proceso geol\u00f3gico que tiene lugar cerca de la superficie de la Tierra puede contribuir a la formaci\u00f3n de un dep\u00f3sito mineral: la acci\u00f3n de los magmas fundidos; las altas temperaturas y presiones que forman las rocas metam\u00f3rficas; los fluidos o vapores muy calientes; la erosi\u00f3n, transporte y sedimentaci\u00f3n de las aguas superficiales; la climatolog\u00eda; la actividad biol\u00f3gica, etc. Los ge\u00f3logos usan los principios de la qu\u00edmica para tratar de comprender c\u00f3mo estos procesos movilizan elementos desde las rocas normales, los transportan y los concentran para formar un yacimiento mineral. Los ge\u00f3logos han desarrollado modelos que describen las caracter\u00edsticas f\u00edsicas y la composici\u00f3n qu\u00edmica de cada tipo de dep\u00f3sito mineral, as\u00ed como sus relaciones con el medio ambiente geol\u00f3gico, de forma an\u00e1loga a las investigaciones que realizan los bi\u00f3logos sobre la adaptaci\u00f3n de un organismo a un particular nicho ecol\u00f3gico.<\/p>\n Muy probablemente, los dep\u00f3sitos minerales aflorantes en la superficie de la Tierra, m\u00e1s favorables para su explotaci\u00f3n, ya han sido descubiertos. Por lo tanto, los nuevos yacimientos minerales a encontrar no son observables directamente. En estas condiciones, los ge\u00f3logos han tenido que mejorar su conocimiento y desarrollar t\u00e9cnicas cada vez m\u00e1s sofisticadas para detectar los yacimientos ocultos en profundidad. Para localizarlos, se utilizan principalmente t\u00e9cnicas basadas en el modelo de formaci\u00f3n de la mineralizaci\u00f3n y de detecci\u00f3n de la aureola de dispersi\u00f3n desarrollada en el entorno del yacimiento. Siguiendo la analog\u00eda del trabajo de campo del bi\u00f3logo, el examen de los restos de piel, pelo y forma de la cola de un animal enterrado le permiten deducir que se\u00a0trata del ap\u00e9ndice de un mam\u00edfero. Mediante avanzados an\u00e1lisis del ADN del tejido, el bi\u00f3logo podr\u00eda probar que la cola pertenece a una especie determinada de elefante y\u00a0\u2014en base a sus dimensiones\u2014 predecir f\u00e1cilmente que el resto del cuerpo deber\u00eda aparecer a un metro m\u00e1s de profundidad.<\/p>\n Muchos modelos de dep\u00f3sitos minerales utilizados por los ge\u00f3logos no son tan avanza- dos como los utilizados por los bi\u00f3logos para los elefantes, aunque se aproximan. Algunos yacimientos de cobre y molibdeno situados a profundidades de unos 500-1000 metros han sido descubiertos mediante afloramientos de s\u00f3lo unos metros de longitud de ciertas rocas en superficie (figura 6 izquierda). Estos afloramientos consisten en chimeneas o diques subverticales de rocas brechificadas, que se extienden varios cientos de metros por encima del cuerpo principal de p\u00f3rfido mineralizado. Debido a que no todos los dep\u00f3sitos de p\u00f3rfidos contienen metales de inter\u00e9s econ\u00f3mico, el ge\u00f3logo debe estudiar los afloramientos en el campo, seleccionar muestras para analizar geoqu\u00edmicamente, determinar as\u00ed los metales que el p\u00f3rfido puede contener y evaluar si merece la pena realizar sondeos.<\/p>\n Los yacimientos minerales cubiertos por alg\u00fan recubrimiento sedimentario reciente resultan aun m\u00e1s dif\u00edciles de localizar, ya que est\u00e1n ocultos por rocas no relacionadas gen\u00e9tica- mente. Sin embargo, estos yacimientos pueden liberar peque\u00f1as cantidades de elementos relacionados con la mineralizaci\u00f3n, que son transportados y fijados en las rocas del recubrimiento. Las t\u00e9cnicas anal\u00edticas geoqu\u00edmicas de alta resoluci\u00f3n permiten detectar la presencia de estos elementos, aunque es necesario separar los movilizados desde el yacimiento mineral y los existentes en el recubrimiento. Para ello se utilizan actualmente dos m\u00e9todos: el an\u00e1lisis de las aguas subterr\u00e1neas y el estudio de los minerales capaces de fijar en su estructura los elementos movilizados desde la mineralizaci\u00f3n.<\/p>\n Las muestras de aguas subterr\u00e1neas recolectadas en pozos, fuentes y sondeos pueden proporcionar pistas de la presencia de yacimientos minerales en profundidad. El flujo del agua subterr\u00e1nea es muy lento, oscilando de casi cero a unos 25 metros al a\u00f1o. Los flujos lentos dan lugar a un mayor tiempo de contacto del agua subterr\u00e1nea con las rocas y un posible dep\u00f3sito de mineral, permitiendo que peque\u00f1as cantidades de meta- les sean disueltas y movilizadas. Para detectar oro u otros elementos en los halos o plu- mas de dispersi\u00f3n formados por el flujo del agua subterr\u00e1nea (figura 6 derecha) se requieren t\u00e9cnicas anal\u00edticas sumamente sensibles, que detecten concentraciones del orden de 1 ppb \u2014e incluso menores\u2014 como la espectroscop\u00eda de absorci\u00f3n at\u00f3mica. El otro m\u00e9todo para detectar los elementos movilizados por las aguas subterr\u00e1neas consiste en estudiar los minerales del recubrimiento que los retienen. Durante el ascenso de las aguas subterr\u00e1neas a superficie y su evaporaci\u00f3n algunos elementos son fijados en ciertos minerales mediante enlace qu\u00edmico. Ordenados seg\u00fan su mayor fuerza de enlace, los minerales capaces de fijar a los elementos procedentes de la mineralizaci\u00f3n son los silicatos de aluminio hidratados (arcillas), carbonatos secundarios, \u00f3xidos de manganeso amorfos, y \u00f3xidos\/oxi-hidr\u00f3xidos de hierro. Para liberar los elementos movilizados del mineral anfitri\u00f3n se utilizan t\u00e9cnicas anal\u00edticas de extracci\u00f3n selectiva, las cuales facilitan la distinci\u00f3n de los elementos procedentes de fuentes distintas a las norma- les del recubrimiento. As\u00ed, la presencia de un dep\u00f3sito de oro en un mineral espec\u00edfico del recubrimiento puede ser indicada tanto por su presencia directa, como por la de ciertos elementos relacionados como ars\u00e9nico y antimonio.<\/p>\n Las inclusiones de aire atrapadas en el hielo de los glaciares pueden ser analizadas utilizando t\u00e9cnicas de espectrometr\u00eda de masas acopladas a un l\u00e1ser de alta energ\u00eda, permitiendo a los geoqu\u00edmicos determinar la composici\u00f3n de la atm\u00f3sfera de la Tierra en el pasado y predecir futuros cambios clim\u00e1ticos. Sin embargo, las muestras de hielo estudiadas s\u00f3lo cubren los \u00faltimos 200.000 a\u00f1os, sin que se haya podido obtener informaci\u00f3n de \u00e9pocas m\u00e1s antiguas. Recientemente los cient\u00edficos han encontrado un nuevo medio donde analizar los niveles de ox\u00edgeno de la atm\u00f3sfera en el pasado: el \u00e1mbar. La resina de las con\u00edferas al fosilizar forma el \u00e1mbar, con la particularidad de haber podido atrapar insectos, peque\u00f1os animales y plantas, que quedan perfectamente preservados para su estudio en la actualidad (figura 7). Otro ejemplo del inter\u00e9s de los cient\u00edficos por el \u00e1mbar estriba en la extracci\u00f3n del ADN de los organismos atrapa- dos en \u00e9l y que vivieron hace millones de a\u00f1os, tema de la novela y pel\u00edcula de ciencia- ficci\u00f3n Parque Jur\u00e1sico.<\/p>\n El \u00e1mbar tambi\u00e9n preserva peque\u00f1as burbujas de aire atrapadas. El an\u00e1lisis de los gases en estas burbujas muestra que la atm\u00f3sfera de la Tierra hace 67 Ma era m\u00e1s rica\u00a0en ox\u00edgeno, con un 35 por ciento frente al nivel actual de 21 por ciento. Los an\u00e1lisis efectuados en burbujas de aire en el \u00e1mbar de edad cret\u00e1cica, terciaria y cuaternaria, demuestran que el descenso en el contenido en ox\u00edgeno tuvo lugar gradualmente en la transici\u00f3n del Cret\u00e1cico superior al Terciario inferior. Como este cambio en la composici\u00f3n de la atm\u00f3sfera terrestre a los 65 Ma tuvo lugar al mismo tiempo que la desaparici\u00f3n de los dinosaurios, algunos investigadores han especulado si tuvo algo que ver en su extinci\u00f3n.<\/p>\n La p\u00e9rdida del patrimonio monumental por la lluvia \u00e1cida<\/strong><\/p>\n Adem\u00e1s de afectar a las personas, la fauna y flora silvestre, la contaminaci\u00f3n del aire tambi\u00e9n afecta a las rocas y suelos. Otro de los problemas que ocasiona, adem\u00e1s, es la degradaci\u00f3n de edificios y monumentos, especialmente si est\u00e1n construidos por caliza o m\u00e1rmol, es decir, por carbonato c\u00e1lcico casi puro. La contaminaci\u00f3n ocasiona cambios\u00a0en la acidez del aire y el agua de lluvia, dando lugar a la denominada lluvia \u00e1cida, que afecta de dos maneras a las rocas carbonatadas utilizadas como material de construcci\u00f3n u ornamentaci\u00f3n. La primera consiste en la acci\u00f3n seca del gas di\u00f3xido de azufre, emitido a la atm\u00f3sfera durante la combusti\u00f3n de los combustibles f\u00f3siles. El SO2 atmosf\u00e9rico produce \u00e1cido sulf\u00farico que reacciona con la calcita para formar yeso (figura 8). A medida que se deposita yeso sobre las superficies de la piedra, atrapa part\u00edculas y cenizas en suspensi\u00f3n formando p\u00e1tinas negras que recubren los monumentos. El segundo efecto es la acci\u00f3n h\u00fameda de la lluvia \u00e1cida. El agua de lluvia natural es una soluci\u00f3n \u00e1cida d\u00e9bil y cualquier superficie de rocas carbonatadas est\u00e1 expuesta a una gradual erosi\u00f3n por disoluci\u00f3n. Sin embargo, esta erosi\u00f3n es 10 veces mayor en las \u00e1reas afectadas por la lluvia \u00e1cida, particularmente en las grandes ciudades.<\/p>\n Los efectos de la lluvia \u00e1cida en las rocas carbonatadas de los monumentos han sido investigados recientemente utilizando modelos hidrogeoqu\u00edmicos del proceso de alteraci\u00f3n y t\u00e9cnicas anal\u00edticas de alta sensibilidad. Estas investigaciones, junto con experimentos realizados en el laboratorio, han permitido establecer que el m\u00e1rmol se erosiona entre 15 y 30 mm al a\u00f1o (espesor algo menor que un cabello), mientras que las calizas son disueltas entre 25 y 45 mm en el mismo intervalo de tiempo. Aproximadamente\u00a0el 20 por ciento de la erosi\u00f3n est\u00e1 causada por la lluvia \u00e1cida y el 80 por ciento restan- te es debido a la solubilidad natural de los carbonatos en el agua de lluvia. Las soluciones planteadas por los ge\u00f3logos para evitar que la lluvia \u00e1cida nos robe poco a poco el patrimonio monumental, tambi\u00e9n est\u00e1n basadas en el control geoqu\u00edmico de los procesos de alteraci\u00f3n.<\/p>\n La qu\u00edmica de las aguas procedentes de explotaciones mineras<\/strong><\/p>\n Los ge\u00f3logos utilizan las t\u00e9cnicas anal\u00edticas geoqu\u00edmicas para conocer el grado de contaminaci\u00f3n del agua procedente de \u00e1reas afectadas por explotaciones mineras. Puede tratarse de agua de calidad similar a la destinada para el consumo humano, o ser muy \u00e1cida y contener una alta concentraci\u00f3n de metales pesados u otros elementos t\u00f3xicos. En general, cuanto mayor es la acidez del agua, menor es su calidad. Desde un punto de vista medioambiental, resulta muy importante caracterizar la qu\u00edmica de los efluentes de explotaciones mineras, ya que pueden afectar dram\u00e1ticamente a los organismos acu\u00e1ticos y a la calidad del agua recibida por las poblaciones aguas abajo.<\/p>\n Debido a que la qu\u00edmica de las muestras de agua puede cambiar r\u00e1pidamente al manipularla o transportarla, el geoqu\u00edmico debe medir muchos de sus par\u00e1metros rutinaria- mente en el campo. Uno de ellos es la acidez, que se describe mediante el pH de la muestra. Un pH de 2 significa que el agua tiene una alta concentraci\u00f3n de iones de hidr\u00f3geno y resulta \u00e1cida, ya que convencionalmente el agua neutra tiene un pH de 7. El pH de las aguas procedentes del drenaje de las minas de R\u00edo Tinto (Huelva), de alto contenido en hierro y sulfuros polimet\u00e1licos, est\u00e1 entre 1.8 y 2.4 (figura 9), trat\u00e1ndose de\u00a0condiciones casi imposibles para la vida y que han interesado a los cient\u00edficos de la NASA por sus posibles analog\u00edas con Marte. Otro de los par\u00e1metros medidos in situ es la conductividad el\u00e9ctrica del agua, ya que constituye una estimaci\u00f3n r\u00e1pida de la cantidad total de s\u00f3lidos en ella disueltos. Conductividades bajas de entre 10 y 200 micro- siemens\/cent\u00edmetro son indicadoras de una calidad del agua que la hace apta para el consumo humano. Las medidas realizadas en aguas efluentes de explotaciones mineras var\u00edan normalmente entre 100 y 38.000 microsiemens\/cent\u00edmetro. La caracterizaci\u00f3n completa de las muestras de aguas efluentes de minas requiere tambi\u00e9n un conjunto de medidas instrumentales y anal\u00edticas, que son efectuadas en el laboratorio. Estas t\u00e9cnicas son: la cromatograf\u00eda i\u00f3nica que se usa para determinar la concentraci\u00f3n de fluoru- ros, cloruros, nitratos y sulfatos en muestras acuosas; la espectrometr\u00eda ICP-AES, que determina la concentraci\u00f3n de elementos mayores y trazas; y el ICP-QMS, que se usa para determinar los niveles de ciertos elementos en l\u00edquidos por debajo de 1 ppm.<\/p>\n A partir de la composici\u00f3n qu\u00edmica de los efluentes de explotaciones mineras, los geoqu\u00edmicos han establecido que la causa m\u00e1s importante de la alta acidez del agua es la oxidaci\u00f3n del mineral pirita catalizada por la acci\u00f3n de las bacterias. Esta acidez estimula tambi\u00e9n la disoluci\u00f3n de otros minerales sulfuros, originando una alta concentraci\u00f3n de metales como cobre y zinc. Debido a que resulta dif\u00edcil o imposible cortar el drenaje procedente de zonas mineras, las soluciones propuestas consisten en disminuir la introducci\u00f3n de elementos t\u00f3xicos en el medio ambiente. Principalmente, se consigue impidiendo la acci\u00f3n de las bacterias, que aceleran la oxidaci\u00f3n de la pirita, o mediante la extracci\u00f3n de elementos t\u00f3xicos neutralizando el drenaje. La experimentaci\u00f3n ha demostrado que las \u00e1reas de mal drenaje o pantanosas act\u00faan como un filtro al concentrar los metales movilizados en las aguas procedentes de minas. Por lo tanto, la construcci\u00f3n aguas abajo de balsas de decantaci\u00f3n permite disminuir la contaminaci\u00f3n. Sin embargo, la monitorizaci\u00f3n continua de los niveles de elementos t\u00f3xicos en estos lagos artificiales va a permitir conocer si se reduce con \u00e9xito su efecto, as\u00ed como evitar cual- quier impacto sobre la fauna silvestre que pueda intentar vivir all\u00ed.<\/p>\n La geoqu\u00edmica de arroyos en la exploraci\u00f3n de yacimientos minerales<\/strong><\/p>\n La posibilidad de descubrir nuevos recursos minerales en la superficie de la Tierra ha ido progresivamente disminuyendo, paralelamente al desarrollo industrial mundial. Sin embargo, la demanda global de recursos minerales contin\u00faa creciendo y el reciclado de materiales s\u00f3lo cubre en la actualidad una parte de nuestras necesidades. Por lo tanto, la obtenci\u00f3n de buena parte de los minerales que son vitales para la sociedad est\u00e1 necesariamente basada en la exploraci\u00f3n de yacimientos enterrados bajo la superficie.<\/p>\n Como ya ha sido descrito, algunas t\u00e9cnicas de localizaci\u00f3n de yacimientos est\u00e1n basadas en la identificaci\u00f3n en sedimentos o suelos de las aureolas de dispersi\u00f3n de los elementos de la mineralizaci\u00f3n. Las aureolas de dispersi\u00f3n est\u00e1n definidas por la alta concentraci\u00f3n de dichos elementos desarrollada en torno a un yacimiento, pudiendo extenderse largas distancias y, una vez identificada, utilizarse para encontrar la fuente siguiendo la direcci\u00f3n contraria al flujo. El ejemplo m\u00e1s familiar de una aureola es la dispersi\u00f3n de pepitas de oro en la red de drenaje de aguas debajo de un fil\u00f3n mineralizado con oro.<\/p>\n La estrategia actual consiste en la obtenci\u00f3n de muestras de sedimentos de arroyos a lo largo de toda la red de drenaje de la zona de estudio, hasta quedar cartogr\u00e1ficamente cubierta (figura 10a). El posterior procesado y an\u00e1lisis geoqu\u00edmico de m\u00e1s de 40 elementos traza, metales e incluso platinoides, puede proporcionar indicios de la presencia de aureolas de dispersi\u00f3n de una gran variedad de tipos de yacimientos, aunque \u00e9stas sean poco patentes y situadas a una gran distancia. Para ello, se utilizan t\u00e9cnicas que detecten a niveles de incluso 1 ppb a elementos de inter\u00e9s econ\u00f3mico, como oro, plata, cobre, plomo o cinc. Los an\u00e1lisis geoqu\u00edmicos han de repetirse en todas las mues- tras, que en investigaciones de escala regional suelen ser miles. Para la definici\u00f3n de sub\u00e1reas de inter\u00e9s minero donde concentrar en una segunda fase las investigaciones, se utilizan t\u00e9cnicas de an\u00e1lisis geoestad\u00edstico unio multivariable, que tienen en cuenta no s\u00f3lo la concentraci\u00f3n de un elemento en un punto sino tambi\u00e9n su correlaci\u00f3n espacial respecto a las muestras de su entorno.<\/p>\n Uno de los objetivos que cubren los servicios geol\u00f3gicos de un pa\u00eds consiste en evaluar la potencialidad y reservas de recursos minerales del territorio, con el fin de obtener\u00a0\u00a0 un inventario que sirva para establecer su gesti\u00f3n y planificaci\u00f3n. Tambi\u00e9n los organismos internacionales que destinan fondos de ayuda para los pa\u00edses en v\u00edas de desarrollo pueden contratar estos trabajos a los servicios geol\u00f3gicos de otros pa\u00edses, como es el caso de los Proyectos del Programa SYSMIN financiados por la Uni\u00f3n Europea, realizados por el IGME en la Rep\u00fablica Dominicana (figura 10b). Una parte de los tra- bajos consiste en el an\u00e1lisis geoqu\u00edmico de suelos y sedimentos de arroyos, con el fin de determinar la presencia de anomal\u00edas locales que motiven la exploraci\u00f3n de las compa\u00f1\u00edas mineras.<\/p>\n Estableciendo relaciones entre datos geoqu\u00edmicos, modelos de dep\u00f3sitos minerales, caracter\u00edsticas geol\u00f3gicas regionales y contexto geodin\u00e1mico, los ge\u00f3logos pueden predecir la tipolog\u00eda de los yacimientos minerales presente en un \u00e1rea geogr\u00e1fica determinada. Los resultados de estos trabajos quedan plasmados en mapas geoqu\u00edmicos,\u00a0que resultan \u00fatiles a las instituciones p\u00fablicas y privadas en la planificaci\u00f3n de los usos del suelo y en la gesti\u00f3n del territorio. Tambi\u00e9n ciertos mapas geoqu\u00edmicos de meta-\u00a0 les pesados o elementos t\u00f3xicos, sirven tanto para la evaluaci\u00f3n del recurso como la de su impacto ambiental. En este sentido, el marco regulatorio europeo y estatal espec\u00edfico de las actividades potencialmente contaminantes del suelo y los criterios y est\u00e1ndares para la declaraci\u00f3n de suelos contaminados ha quedado establecido con el RD 9\/2005. La informaci\u00f3n geoqu\u00edmica resulta igualmente de gran importancia en la evaluaci\u00f3n de la potencialidad de los recursos minerales de un \u00e1rea frente a otros recursos naturales o usos, como el agua, la agricultura de secano o regad\u00edo, la caza, el turismo, la calificaci\u00f3n industrial o urbana del suelo o el valor paisaj\u00edstico,\u00a0\u00a0 as\u00ed como la declaraci\u00f3n de alguna figura de mayor o menor protecci\u00f3n ambiental. En este proceso de evaluaci\u00f3n, la informaci\u00f3n geoqu\u00edmica proporcionada por los ge\u00f3logos juega un papel fundamental.<\/p>\n Las fuentes de la contaminaci\u00f3n industrial<\/strong><\/p>\n Los mapas geoqu\u00edmicos de elementos en los suelos proporcionan informaci\u00f3n sobre las fuentes naturales o industriales de la contaminaci\u00f3n, importantes para la salud p\u00fablica y la seguridad de la poblaci\u00f3n. En otros casos, sirven para documentar los da\u00f1os producidos por la actividad contaminante de una industria y la definici\u00f3n de actuaciones para su res- tauraci\u00f3n ambiental. Un ejemplo de estos estudios geoqu\u00edmicos encaminados a la determinaci\u00f3n de las fuentes de la contaminaci\u00f3n industrial son los realizados en el distrito mine- ro de Almad\u00e9n, localizado al sur de la provincia de Ciudad Real. El distrito minero de Almad\u00e9n se extiende unos 300 km2 y constituye la mayor concentraci\u00f3n mundial de mercurio, cuya explotaci\u00f3n ha dado lugar a un tercio de la producci\u00f3n mundial de este elemento. La miner\u00eda de mercurio ha sido activa en Almad\u00e9n desde \u00e9pocas romanas hasta la actualidad pr\u00e1cticamente sin interrupci\u00f3n, excepto las causadas por desastres mineros (inundaciones, fuegos) o factores externos, como las guerras. Sin embargo, la explotaci\u00f3n minera del mercurio durante m\u00e1s de 2.000 a\u00f1os ha dado lugar tambi\u00e9n a que el distrito de Almad\u00e9n sea uno de los m\u00e1s contaminados del mundo.<\/p>\n Recientemente, Higueras et al. (2005) han obtenido elevados niveles de mercurio en los sedimentos de arroyos, suelos, agua, plantas y fauna acu\u00e1tica invertebrada del distrito de Almad\u00e9n, al analizarlos mediante t\u00e9cnicas de espectroscopia de absorci\u00f3n at\u00f3mica. Las concentraciones obtenidas est\u00e1n por encima de los niveles de calidad europeos establecidos (WHO, 2000) y espacialmente localizados en torno a las minas (San Teodoro, Las Cuevas), instalaciones metal\u00fargicas abandonadas (Almadenejos), o arroyos muy contaminados. Seg\u00fan estos autores, estos altos niveles de mercurio est\u00e1n ocasionados por una combinaci\u00f3n de la dispersi\u00f3n geoqu\u00edmica natural \u2014derivada de la erosi\u00f3n de los dep\u00f3sitos minerales aflorantes\u2014 y de la actividad minero-metal\u00fargica, debida a la explotaci\u00f3n, transporte, apilamiento y tratamiento industrial del cinabrio. La principal conclusi\u00f3n geoqu\u00edmica del estudio es que ning\u00fan sistema ambiental (rocas, suelos, sedimentos, agua, atm\u00f3sfera, biota) est\u00e1 libre de una fuerte contaminaci\u00f3n por mercurio en el distrito de Almad\u00e9n. De particular importancia son los elevados niveles de mercurio medidos en la localidad de Almad\u00e9n, por encima de las recomendaciones de WHO (2000) y que afectan a unos 7.000 habitantes. La documentaci\u00f3n y alcance de los da\u00f1os producidos por una actividad extractiva contaminante sirve en este caso como base para su necesaria regeneraci\u00f3n ambiental.<\/p>\n La definici\u00f3n y medici\u00f3n de cantidades desconocidas es una tarea fundamental en el campo de las ciencias de la Tierra y, en general, en cualquier otro campo cient\u00edfico. En geoqu\u00edmica, las medidas son importantes porque nos advierten de peligros potenciales, como\u00a0\u00a0la actividad volc\u00e1nica o la contaminaci\u00f3n ambiental, o nos ayudan a localizar y explotar adecuadamente nuestros recursos minerales, para poder seguir siendo competitivo en una econom\u00eda hoy globalizada. Desde un punto de vista pol\u00edtico, las medidas geoqu\u00edmicas realizadas en muestras de materiales geol\u00f3gicos se utilizan para la toma de decisiones en temas tan importantes como el control de la calidad del agua para consumo humano, la prevenci\u00f3n de la contaminaci\u00f3n ambiental, la evaluaci\u00f3n de los recursos minerales o la idoneidad de un macizo rocoso para el secuestro de CO2. Por todo ello, resulta fundamental obtener medidas de la mejor calidad anal\u00edtica posible, que no den lugar a conclusiones err\u00f3neas; una equivocaci\u00f3n en las medidas puede influir en las decisiones tomadas sobre poner en peligro un h\u00e1bitat animal, la exploraci\u00f3n mineral, o la remediaci\u00f3n de un problema ambiental.<\/p>\n![\"\"](\"https:\/\/www.icog.es\/TyT\/wp-content\/uploads\/2018\/06\/f3.jpg\")
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<\/p>\n![\"\"](\"https:\/\/www.icog.es\/TyT\/wp-content\/uploads\/2018\/06\/f6.jpg\")
at\u00f3micas.<\/figcaption><\/figure>\nLa geoqu\u00edmica en la prospecci\u00f3n de recursos minerales<\/h4>\n
![\"\"](\"https:\/\/www.icog.es\/TyT\/wp-content\/uploads\/2018\/06\/f5.jpg\")
<\/p>\nCambios globales en el pasado geol\u00f3gico<\/h4>\n
![\"\"](\"https:\/\/www.icog.es\/TyT\/wp-content\/uploads\/2018\/06\/f7.jpg\")
<\/p>\nLa contaminaci\u00f3n<\/h4>\n
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<\/p>\n![\"\"](\"https:\/\/www.icog.es\/TyT\/wp-content\/uploads\/2018\/06\/f9.jpg\")
<\/p>\nLa cartograf\u00eda geoqu\u00edmica de la superficie de la Tierra<\/h4>\n
Inventario de los recursos minerales de un pa\u00eds<\/h4>\n
![\"\"](\"https:\/\/www.icog.es\/TyT\/wp-content\/uploads\/2018\/06\/f10.jpg\")
<\/p>\nLa calidad de los an\u00e1lisis<\/h4>\n
Referencias bibliogr\u00e1ficas<\/h4>\n