La gradazione dei cristalli di gesso nella Cuevade las Espadas (Naica, Messico): un classico esempio di controllo della sovrasaturazione sui processi di nucleazioneJosè Marìa Calaforra, Paolo Forti, Fernando Gazquez, Laura Sanna

Abstract

All’interno della Miniera di Naica (Chihuahua, Messico), la parte più interna e profonda della Cueva de las Espadas ospita una sequenza verticale di oltre 5 metri di cristalli di gesso, precipitati sulle pareti della galleria ad opera di fluidi ipogenici risalenti dalla profondità, le cui dimensioni risultano essere perfettamente gradate in modo diretto. Le analisi morfologiche, tessiturali e mineralogiche di questi cristalli, assieme ai dati relativi agli studi geochimici sulle inclusioni fluide in essi presenti, hanno permesso di dimostrare che il processo di gradazione dimensionale è stato controllato dall’oscillazione della falda freatica proprio in corrispondenza del livello di sviluppo della grotta e in un periodo di tempo compreso nell’arco degli ultimi 15.000 anni. Tale oscillazione, oltre ad aver permesso a parte della cavità di emergere a più riprese dalle acque termali, favorì l’instaurarsi di un’alternanza di fenomeni di evaporazione, che coinvolsero relativamente piccoli volumi di acqua a livello del “lago terminale”. A essi fecero seguito brevi periodi in cui le acque profonde risalenti riallagarono quasi totalmente quest’area. In questo contesto la sovrasaturazione risultò essere massima a livello dell’interfaccia acqua-aria e progressivamente registrò un calo verso le parti inferiori dove invece fu minima, limitando così la probabilità di nuova nucleazione e creando il gradiente osservato con una distribuzione continua di grossi individui nelle parti basse della parete che sfumano gradualmente verso l’alto in una densa concentrazione di cristalli più piccoli.In the Naica Mine (Chihuahua, Mexico), the deepest area of the Cueva de las Espadas hosts a 5 m high sequence of gypsum crystals. These crystals were deposited by hypogene uplifting fluids and their dimensions progressively decrease from the floor to the ceiling of the cave. The morphological, textural and mineralogical analyses of these crystals, together with the geochemical data on the fluid inclusions made possible to demonstrate that the dimensional gradation of these crystals was controlled by the swinging of the groundwater just at the level of the cavity and the development of these crystals occurred in the last 15,000 years. The swinging of the groundwater dried up the upper part of the Cueva de las Espadas several times thus inducing the evaporation of relatively small volumes of water confined in “terminal lake” just the deepest part of the cave. These periods were followed by short floods which brought the water practically to refill the whole cavity. The processes induced the supersaturation to be the highest at the air-water boundary and to lower progressively toward the bottom of the lake where it resulted the lowest thus hindering the probability of new nucleation. The result was that the biggest crystals developed on the lake’s bottom while the size of the crystals progressively lowered toward the ceiling