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Boletín de la Sociedad Geológica Mexicana

versión impresa ISSN 1405-3322

Bol. Soc. Geol. Mex vol.59 no.1 México jun. 2007

http://dx.doi.org/10.18268/bsgm2007v59n1a5 

Artículos

Formación de megacristales naturales de yeso en Naica, México

Formation of natural gypsum megacrystals in Naica, Mexico

Juan Manuel García-Ruiz 1  

Roberto Villasuso 2  

Carlos Ayora 3  

Angels Canals 4  

Fermín Otálora 1  

1Instituto Andaluz de Ciencias de la Tierra, Consejo Superior de Investigaciones Científicas-Universidad de Granada, Campus Fuentenueva, E-18002 Granada, España jmgruiz@ugr.es

2Compañía Peñoles, Unidad Naica, Naica, Chihuahua, México

3Institut de Ciències de la Terra Jaume Almera, Consejo Superior de Investigaciones Científicas, Lluis Solé Sabarís s/n, E-08028 Barcelona, España

4Departament de Cristallografia, Mineralogia i Dipòsits Minerals, Universitat de Barcelona, Martí Franquès s/n, E-08028 Barcelona, España

Resumen

Trabajos de exploración en la mina de Naica (Chihuahua, México) han descubierto recientemente la existencia de varias cavidades que contengan cristales gigantes de yeso (CaSO4•2H2O) facetados y transparentes de hasta once metros de longitud. Desde el punto de vista del crecimiento cristalino, resulta evidente que estos grandes cristales debieron formarse a valores de sobresaturación muy bajos. El problema radica en explicar cómo las condiciones geoquímicas adecuadas pudieron mantenerse durante un largo periodo de tiempo sin fluctuaciones lo suficientemente grandes para evitar los nuevos eventos de nucleación. El análisis de inclusiones fluidas muestra que los cristales crecieron a partir de fluidos de baja salinidad a una temperatura de unos 54 °C, ligeramente por debajo de la temperatura a la que la solubilidad de la anhidrita (CaSO4) iguala a la del yeso. Las composiciones isotópicas del azufre y del oxígeno medidas en los cristales de yeso son compatibles con la cristalización del yeso a partir de aguas enriquecidas en sulfato cálcico resultantes de la disolución de anhidrita previamente precipitada durante la mineralización hidrotermal tardía. Estas consideraciones sugieren que estos megacristales se formaron mediante un mecanismo autoalimentado controlado por la transición de fase en disolución anhidrita/yeso. Los cálculos de cinética de nucleación basados en datos de laboratorio muestran que este mecanismo explica la formación de estos cristales gigantes, aunque solo cuando tiene lugar en el estrecho intervalo de temperaturas identificado en nuestro estudio de inclusiones fluidas. Estas condiciones singulares crean una maravilla natural, un lugar de gran interés científico y un fenómeno de mineralización extraordinario que debe ser preservado.

Palabras clave: Yeso; selenita; cristalización; mineralogénesis; megacristales; Naica; cinética de nucleación; inclusiones fluidas

Abstract

Exploration activities in the mine of Naica (Chihuahua, Mexico) recently unveiled several caves containing giant, faceted and transparent single crystals of gypsum (CaSO4·2H2O) up to eleven meters in length. From a crystallization point of view, it can be expected that the formation of these large crystals occur at very low supersaturation, the problem being to explain how proper geochemical conditions can be sustained for long time without large fluctuations that would trigger substantial nucleation. Fluid inclusions analyses show that crystals grew from low salinity solutions at a temperature around 54°C, slightly below the one at which the solubility of anhydrite equals the one of gypsum. Sulfur and oxygen isotopic composition of gypsum crystals is compatible with the growth from solutions resulting from dissolution of anhydrite previously precipitated during late hydrothermal mineralization, suggesting that these megacrystals formed by a self-feeding mechanism driven by solution mediated anhydrite-gypsum phase transition. Nucleation kinetics calculations based on laboratory data show that this mechanism can account for the formation of these giant crystals, yet only when operating within the very narrow range of temperature, identified by our fluid inclusions study. These singular conditions create a mineral wonderland, a site of scientific interest, and an extraordinary phenomenon worthy of preservation.

Keywords: Gypsum; selenite; crystallization; mineral growth; megacrystals; anhydrite; Naica; nucleation kinetics; fluid inclusions

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Recibido: 22 de Junio de 2007; Revisado: 30 de Junio de 2007; Aprobado: 30 de Junio de 2007

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