Procesos de Meteorización en Condritos Ordinarios del Desierto de Atacama, Norte de Chile: Nuevos Antecedentes sobre Meteorización de Material Extraterrestre en Ambientes Desérticos

Abstract

Una completa caracterización de los condritos ordinarios (CO’s) del desierto de Atacama, II región, Chile, fue realizada en el marco de esta tesis doctoral, provenientes de 2 localidades: Pampa de Mejillones (PM), en la zona costera y San Juan (SJ), en la depresión central, más algunas muestras provenientes de otras localidades. El objetivo principal fue comprender y reconstituir los procesos de meteorización experimentado por estas muestras en Atacama, y definir hasta qué grado las signaturas terrestres adquiridas en su residencia en la Tierra modifican las señales primitivas de estos meteoritos no diferenciados. Las propiedades de los CO’s los hace ser materiales únicos para el estudio de la meteorización, al contar con una muy bien conocida mineralogía y química previa a su llegada a la Tierra. Además, como todos sus minerales primarios contienen Fe en estado Fe0 y Fe2+, la meteorización se puede cuantificar de la medición del Fe3+ transformado en la Tierra. La metodología incluyó petrografía a diversas escalas (microscopía óptica, SEM y EDS), geoquímica de elementos mayores, trazas y REE, %Fa en olivinos y %Fs en piroxenos para clasificación, propiedades físicas (masa, densidad, porosidad) y magnéticas (susceptibilidad magnética, log ), identificación de mineralogía primaria y secundaria con difracción de rayos X (DRX) y espectroscopia Mössbauer (EM), que permitió la obtención del % de Fe3+ del que obtuvimos el % de oxidación. La tesis además a través de colaboraciones logró la obtención de edades terrestres 14C para 45 muestras, parámetro fundamental para encontrar las tasas de meteorización y los patrones evolutivos de las muestras en sus distintas localidades. Una primera caracterización de las superficies de acumulación permitió descubrir que SJ corresponde al área de recolección de meteoritos más densa descrita a la fecha en el mundo (9-12 meteoritos/km2 versus 0,3 met/km2 en PM) dada la antigüedad (>Ma) y estabilidad de su superficie, y a la metodología utilizada de búsquedas sistemáticas a pie que llevaron a recolectar meteoritos < 40g. La mineralogía primaria de los CO’s (silicatos: olivinos y piroxenos + opacos: Fe-Ni metal y troilita) fue reconocida y se observó que las fases opacas eran las más susceptibles a ser reemplazadas por oxi-hidróxidos de Fe, aunque los silicatos también son afectados. A través de DRX y EM fueron identificados como las fases paramagnéticas akaganeita, goethita (más características en SJ, e indicando posibles periodos de mayor aridez en la población de PM) y posible lepidocrocita y las magnéticamente ordenadas magnetita, maghemita y hematita. Los porcentajes de oxidación varían entre ~14% y ~74% para PM y entre ~10% y ~57% para SJ, con máximos en sus histogramas de frecuencia bimodales a los 20% y 50% en PM, y a los 25% y 55% en SJ. Este comportamiento está dado por su estado de choque S, el cual lo relacionamos al porcentaje de porosidad inicial que poseían, con altas porosidades iniciales asociadas a estados de choque bajos y viceversa. Las edades terrestres 14C muestran que los CO’s de Atacama son poblaciones antiguas: en SJ el ~52% de los meteoritos son >20 ka, mientras que en PM, el ~47% > 20 ka. PM muestra, a diferencia de SJ, una distribución bimodal en la frecuencia de edades cuyos máximos fueron interpretados como periodos de mayor aridez en esa zona a los 10-15 ka y a los 25-30 ka. Los diagramas de oxidación versus edad terrestre permitieron ver que no existe correlación para los CO’s de Atacama, al igual que los otros proxies de meteorización usados, como grado de meteorización W y log . Esto se debe a que la meteorización está relacionada fundamentalmente con la porosidad inicial, la que define una primera etapa con altas tasas de meteorización que cesa al ocluirse la porosidad primaria. Por lo tanto, dependiendo de ese parámetro intrínseco a los meteoritos, dados en general por su estado de choque, se define en primera instancia la tasa de meteorización, la que en segunda instancia dependerá de las condiciones ambientales imperantes al momento de la caída. La meteorización química está caracterizada por la pérdida de los elementos Ni, y en menor grado Co y Cr, enriquecimiento de Na, Sr, Ba, U, Pb, Tl y Th, y en menor grado K y LREE, en muestra total, pero variaciones minerales locales de Fe, Si, Mg, Mn, Al y S pudieron ser observadas con SEM/EDS, con el Si presente de manera ubicua en los productos de meteorización, indicando algún componente de arcillas y/o filosilicatos como parte de éstos, presentes a escala micro-nanométrica. Una conclusión importante de este estudio es que en desiertos con aridez como la que exhibe Atacama, la meteorización la controla la porosidad inicial mientras que la naturaleza de la mineralogía de alteración es controlada por las condiciones ambientales al momento de la caída, por lo que CO’s con grados de choque ≥S3 son los mejores candidatos para estudios de procesos en cuerpos parentales asteroidales, prefiriéndose los análisis puntuales a los totales, para restringir la interferencia de los patrones de meteorización. Los CO’s de SJ son buenos candidatos para estudios en esta línea, así como también para el estudio del flujo de meteoritos a la Tierra, por su buena preservación y distribución plana de edades hasta >35 ka. Más superficies de acumulación similares a ésta deben existir en la depresión central en Atacama, por lo que nuevos meteoritos es muy factible de seguir encontrando en el futuro, aunque restringidos a los tipos ya encontrados.