Un equipo de la UB confirma la formación de diamantes naturales a baja presión y temperatura en rocas oceánicas

Los diamantes naturales también se pueden formar por procesos geológicos a baja presión y temperatura en la Tierra, tal como revela un artículo publicado en la revista Geochemical Perspectives Letters. El mecanismo descubierto, que se aparta de la visión más clásica sobre la formación de diamantes a ultra alta presión, se confirma ahora en este trabajo, en el que participan expertos del Grupo de Investigación en Recursos Minerales: Yacimientos, Aplicaciones, Sostenibilidad de la Facultad de Ciencias de la Tierra de la Universidad de Barcelona.

En el estudio también participan expertos del Instituto de Nanociencia y Nanotecnología de la UB (IN2UB), la Universidad de Granada (UGR), el Instituto Andaluz de Ciencias de la Tierra (IACT), el Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC) y la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM). El trabajo se ha desarrollado en el marco de la tesis doctoral que la investigadora Núria Pujol-Solà (UB), primera autora del artículo, está realizando bajo la dirección de los investigadores Joaquín A. Proenza (UB) y Antonio García-Casco (UGR).

Diamante: el más duro de todos los minerales

Símbolo de lujo y riqueza, el diamante (del griego αδάμας, ‘invencible’) es la piedra preciosa más valiosa y el mineral de mayor dureza (valor 10 en la escala de Mohs). Es un compuesto de carbono químicamente puro, y según la hipótesis tradicional, cristaliza en el sistema cúbico bajo condiciones de ultra alta presión a grandes profundidades del manto terrestre.

El estudio constata por primera vez la formación de diamante natural a baja presión en rocas oceánicas exhumadas del macizo ofiolítico Moa-Baracoa, en Cuba. Esta gran estructura geológica se ubica en la parte nororiental de la isla y está formada por ofiolitas, unas asociaciones de rocas representativas de la litosfera oceánica.

Estas rocas oceánicas quedaron emplazadas sobre el margen continental de América del Norte durante la colisión del arco de islas oceánico del Caribe, entre 70 y 40 millones de años atrás. «Durante su formación en el fondo marino abisal, en el periodo cretácico —hace unos 120 millones de años—, estas rocas oceánicas sufrieron alteraciones minerales por infiltración de agua marina, proceso que dio lugar a pequeñas inclusiones fluidas en el interior del olivino, el mineral mayoritario en este tipo de rocas», explican Joaquín A. Proenza, miembro del Departamento de Mineralogía, Petrología y Geología Aplicada de la UB e investigador principal del proyecto en el que se enmarca el artículo, y Antonio García-Casco, del Departamento de Mineralogía y Petrología de la UGR.

«Estas inclusiones fluidas contienen nanodiamantes —de entre 200 y 300 nanómetros—, además de serpentina, magnetita, silicio metálico y metano puro. Todos estos materiales se han formado a baja presión (<200 MPa) y temperatura (<350 ºC) durante la alteración del olivino que alberga las inclusiones fluidas», añaden los investigadores.

«Así pues, esta es la primera descripción de diamante ofiolítico formado a baja presión y temperatura cuya formación por procesos naturales no ofrece dudas», recalcan.

Diamantes formados a baja presión y temperatura

Cabe recordar que el equipo publicó en 2019 una primera descripción de la formación de diamantes ofiolíticos en condiciones de baja presión (Geology), un trabajo realizado en el contexto de la tesis doctoral en curso de la investigadora de la UB Júlia Farré de Pablo, dirigida por Joaquín A. Proenza y el profesor de la UGR José María González Jiménez. Ese estudio previo fue altamente debatido en el seno de la comunidad científica internacional.

En el artículo publicado en Geochemical Perspectives Letters, revista de la Asociación Europea de Geoquímica, los expertos han podido detectar los nanodiamantes en pequeñas inclusiones fluidas debajo de la superficie de las muestras. El descubrimiento se ha realizado aplicando la técnica de espectroscopia confocal Raman y utilizando haz de iones enfocado (focused ion beam, FIB) combinado con microscopia electrónica de transmisión (FIB-TEM). De ese modo se ha confirmado la presencia de diamante en profundidad en la sección expuesta de la muestra, y por lo tanto, la formación de diamante natural a baja presión en rocas oceánicas exhumadas. En el estudio han participado los Centros Científicos y Tecnológicos de la UB (CCiTUB), entre otras infraestucturas de apoyo a la investigación de todo el país.

En este caso, el estudio sitúa en el centro del debate la validez de algunos modelos geodinámicos que, teniendo como base la presencia de diamante en las ofiolitas, implican circulación en el manto y reciclado a gran escala de litosfera oceánica. Por ejemplo, se consideraba que el diamante ofiolítico refleja el paso de rocas ofiolíticas por el manto terrestre profundo hasta la zona de transición (410-660 km de profundidad) antes de emplazarse en una ofiolita normal formada a baja presión (~10 km de profundidad).

Según los expertos, la razón que explicaría la formación de nanodiamantes en lugar de grafito —tal como sería esperable en las condiciones físicoquímicas de formación de las inclusiones fluidas— sería el bajísimo estado de oxidación en ese sistema geológico.

La investigación ha contado con el apoyo del anterior Ministerio de Economía y Competitividad, el Programa Ramón y Cajal y el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER) de la Unión Europea.

Artículo de referencia:

Pujol-Solà, N.; García-Casco, A.; Proenza, J. A.; González-Jiménez, J. M.; Del Campo, A.; Colás, V.; Canals, À.; Sánchez-Navas, A., y Roqué-Rosell, J. «Diamond forms during low pressure serpentinisation of oceanic lithosphere», Geochemical Perspectives Letters, septiembre de 2020. Doi: 0.7185/geochemlet.2029