El hierro telúrico , también llamado hierro nativo , es hierro que se originó en la Tierra y se encuentra en forma metálica y no como mineral . El hierro telúrico es extremadamente raro y sólo se conoce un depósito importante en el mundo, ubicado en Groenlandia .
Con la excepción de su núcleo fundido, casi todo el hierro elemental de la Tierra se encuentra en forma de minerales de hierro . Se pensaba que todo el hierro metálico se había transformado en óxidos de hierro durante el Gran Evento de Oxidación , que comenzó hace aproximadamente 2 mil millones de años, entre otras teorías. Hasta finales del siglo XIX, el hierro como metal nativo era sólo una cuestión de especulación, fuera de la aislada Groenlandia. El único hierro terrestre conocido en forma metálica se encontró en forma de meteoritos que fueron depositados en la Tierra desde el espacio exterior.
El hierro telúrico recibe su nombre de la palabra latina Tellus , que significa "Tierra" (el planeta, a diferencia de terra que significa "tierra": la tierra, suelo o suelo), combinado con el sufijo -ic que significa "de" o "nacido de ", diferenciándolo de los meteoritos . El hierro telúrico se parece al hierro meteórico en el sentido de que contiene una cantidad significativa de níquel y estructuras de Widmanstatten . Sin embargo, el hierro telúrico normalmente contiene sólo alrededor del 3% de níquel, lo que es demasiado bajo para los meteoritos, de los cuales no se ha encontrado ninguno con menos del 5%. Hay dos tipos de hierro telúrico: Tanto el tipo 1 como el tipo 2 contienen cantidades comparables de níquel y otras impurezas. La principal diferencia entre los dos es el contenido de carbono , que afecta en gran medida la dureza, la trabajabilidad y el punto de fusión del metal.
El hierro telúrico es hierro metálico que se formó dentro del manto y la corteza terrestre. Aunque se han encontrado depósitos menores de hierro telúrico en todo el mundo, las costas occidentales de Groenlandia albergan los únicos depósitos importantes conocidos. Sin embargo, estos depósitos pueden variar drásticamente en forma y composición, incluso en la misma región, así como variaciones drásticas entre diferentes regiones como Uivfaq, Asuk, Blaafjeld y Mellemfjord. El factor común es que todos los depósitos groenlandeses tienden a encontrarse en diques (fracturas llenas de lava en el lecho de roca) o extrusiones donde la roca fundida pudo fluir hacia la superficie. Otro punto en común es que todos los depósitos se encuentran asociados con feldespato rico en grafito , lo que probablemente contribuye al alto contenido de carbono y la baja presencia de óxido en el metal, aunque se desconoce si el metal logró escapar de la oxidación con el resto del hierro de la Tierra. , o si comenzó como lechos de mineral y carbón que se subducían y luego se fundían naturalmente en la lava debido al ambiente reductor proporcionado por el feldespato grafítico rico en carbono .
El hierro telúrico en Groenlandia es único porque se puede encontrar en casi todas las fases de las aleaciones hierro-carbono y con estructuras cristalinas que varían drásticamente. En algunas rocas se encuentra mezclado con basalto como granos muy pequeños con esquinas afiladas y formas irregulares, mientras que en otras, las pequeñas gotas del tamaño de granos en el magma fundido pudieron fusionarse en gotas más grandes, del tamaño de un guisante, que cristalizaron con una mayor parte. forma esférica u oblonga. En otros, el dique o extrusión puede estar hecho casi en su totalidad de hierro fundido con muy alto contenido de carbono, que podría fusionarse más fácilmente dentro del magma y fluir hacia las grietas debido a su menor viscosidad y punto de fusión. Este hierro fundido a menudo tiene una costra o contiene inclusiones de basalto, ya que salió del suelo como masas globulares muy grandes dentro de la lava, a partir de las cuales se formaron grandes rocas debido a la erosión natural del basalto circundante.
El hierro telúrico se divide principalmente en dos grupos, según el contenido de carbono. El tipo 1 es un hierro fundido que normalmente contiene más de un 2,0% de carbono, mientras que el tipo 2 oscila entre el hierro forjado y un acero eutectoide . Ambos tipos tienden a soportar muy bien la intemperie, pero tienden a descomponerse y desmoronarse muy rápidamente en la atmósfera seca y controlada de un museo, aunque el tipo 2 es mucho más propenso a este tipo de daño. [4]
El hierro telúrico tipo 1 contiene una cantidad importante de carbono. El tipo 1 es una fundición de níquel blanco que contiene entre un 1,7 y un 4 % de carbono y entre un 0,05 y un 4 % de níquel, que es muy dura y quebradiza y no responde bien al trabajo en frío . La estructura del tipo 1 está formada principalmente por perlita y cementita o cohenita , con inclusiones de troilita y silicato . Los granos de ferrita individuales suelen tener un tamaño de aproximadamente un milímetro. Aunque la composición de los granos puede variar, incluso dentro del mismo grano, en su mayoría están compuestos de ferrita de níquel bastante pura. Los granos de ferrita están unidos con laminaciones de cementita; típicamente de 5 a 25 micrómetros de espesor; formando la perlita.
El tipo 1 se encuentra en forma de extrusiones masivas o cantos rodados muy grandes, que generalmente oscilan entre unas pocas toneladas y decenas de toneladas. Los antiguos inuit (los habitantes locales de Groenlandia) no podían trabajar el metal en frío y resulta extremadamente difícil de mecanizar incluso con herramientas modernas. El mecanizado del tipo 1 posiblemente se logre mejor con una rueda de carborundo y refrigeración por agua. Sin embargo, el tipo 1 posiblemente fue utilizado por los inuit como piedras de martillo y yunque.
Cuando se cortan por la mitad, los cantos rodados del tipo 1 tienden a tener una gruesa capa de hierro fundido en el exterior que apenas puede romperse con martillos neumáticos , pero en el interior una construcción mucho más frágil de granos de hierro en forma casi de polvo, sinterizados juntos para Forman un material poroso , tipo esponja de hierro , que se pulveriza con el golpe de un martillo. [4]
El hierro telúrico tipo 2 también contiene entre un 0,05 y un 4% de níquel, pero normalmente menos del 0,7% de carbono. El tipo 2 es un níquel-hierro maleable que responde bien al trabajo en frío. El contenido de carbono y níquel tiene un gran efecto en la dureza final de la pieza trabajada en frío.
El tipo 2 se encuentra en forma de pequeños granos mezclados con roca basáltica . Los granos suelen tener entre 1 y 5 milímetros de diámetro. Los granos suelen encontrarse individualmente, separados por el basalto, aunque en ocasiones se sinterizan juntos formando agregados de mayor tamaño. Las piezas más grandes también contienen pequeñas cantidades de cohenita, ilmenita , perlita y troilita. El tipo 2 fue utilizado por los inuit para fabricar artículos como cuchillos y ulus . Por lo general, el basalto se trituraba para liberar los granos del tamaño de un guisante, que luego se martillaban hasta formar discos del tamaño de monedas. El metal es muy blando y se puede martillar hasta formar placas muy finas. Estos discos planos generalmente se insertaban en largas hendiduras talladas en mangos de hueso, en filas de modo que se superponían ligeramente entre sí, formando un borde que parecía una combinación de un cuchillo y una sierra (un borde festoneado invertido ). [5] [6]
Aparte de un depósito muy pequeño de hierro telúrico en Kassel, Alemania , que ahora se ha agotado, y algunos otros depósitos menores de todo el mundo, los únicos depósitos importantes conocidos existen en el área de la bahía Disko , en Groenlandia , y sus alrededores . El material se encontró en las llanuras volcánicas de roca basáltica y lo utilizaron los inuit locales para fabricar bordes cortantes para herramientas como cuchillos y ulus . Los inuit fueron el único pueblo que hizo uso práctico del hierro telúrico. [5] [6]
En 1870, Adolf Erik Nordenskiöld descubrió grandes rocas de hierro cerca de la zona de la bahía Disko en Groenlandia. Sabiendo que los inuit habían fabricado herramientas a partir del meteorito del Cabo York , principalmente debido al descubrimiento de Sir John Ross de que los nativos de Groenlandia usaban cuchillos de hierro, Nordenskiöld aterrizó en Fortune Bay en la isla Disko para buscar el material. Los inuit le habían dicho a Ross que consiguieron el hierro en lo alto de una montaña, en un lugar donde yacían dos grandes rocas. Uno era muy duro y no se podía romper, pero el otro estaba cortado en pedazos más pequeños de los que se extraían bolas de hierro y se martillaban hasta formar discos planos para los cuchillos. Nordenskiöld buscó sin éxito el sitio, hasta que algunos inuit locales lo llevaron a un lugar llamado Uivfaq , donde grandes masas de hierro metálico estaban esparcidas por el área. Supuso que el metal era de origen meteórico , ya que ambos contienen cantidades significativas de níquel y ambos tenían patrones de Widmanstätten . La mayoría de los científicos de la época creían que no existía hierro telúrico no oxidado y pocos cuestionaban el hallazgo de Nordenskiöld. [5] [6]
Gustav Nauckhoff realizó una expedición a Groenlandia en 1871. Armada con dinamita y equipo de elevación , su expedición recogió tres grandes muestras de hierro telúrico, creyendo que también eran meteóricas, según el examen de Nordenskiöld, y las trajo de regreso a Europa para su posterior estudio. Estas muestras se pueden encontrar actualmente en Suecia , Finlandia y Dinamarca . Un bloque de 25 toneladas descansa ahora fuera del Riksmuseum de Estocolmo, un bloque de 6,6 toneladas fuera del Museo Geológico de Copenhague y un bloque de 3 toneladas se puede encontrar en el Museo de Historia Natural de Kumpula, Helsinki. [7]
Acompañando a Nauckhoff en 1871 estaba KJV Steenstrup . Debido a circunstancias como la forma de los cantos rodados, que a menudo tenían esquinas afiladas o bordes dentados que no son característicos de los meteoritos (que se erosionan considerablemente durante la entrada a la atmósfera ), o el hecho de que muchos tenían áreas incrustadas de basalto , Steenstrup no estuvo de acuerdo con Nordenskiöld. sobre el origen de los cantos rodados y emprendió una expedición propia en 1878. En 1879, Steenstrup identificó por primera vez el hierro tipo 2 , demostrando que también contenía estructuras de Widmanstätten . Steenstrup informó más tarde lo que encontró:
En el otoño de 1879, hice un descubrimiento en relación con este asunto, porque en una antigua tumba en Ekaluit ... encontré 9 piezas de basalto que contenían bolas redondas y piezas irregulares de hierro metálico. Estas piezas estaban juntas con cuchillos para huesos, similares a los que trajo a casa Ross, así como con las herramientas de piedra habituales... mientras que las 9 piezas de basalto con las bolas de hierro eran evidentemente el material para los cuchillos para huesos. Esta plancha es blanda y se mantiene bien en el aire, por lo que es apta para usar en la forma descrita por Ross. La roca en la que aparece el hierro es un típico felspato - basalto de grano grande . El descubrimiento tiene un doble significado, en primer lugar, porque es la primera vez que vemos el material con el que los esquimales fabricaban cuchillos artificiales , y en segundo lugar, porque demuestra que utilizaban hierro telúrico para ese fin .
Después del descubrimiento en la tumba de Ekaluit, Steenstrup encontró muchos grandes afloramientos de basalto que contenían hierro tipo 2 . Dado que los granos de tipo 2 están incrustados dentro de basalto volcánico que coincide con el lecho de roca subyacente, Steenstrup pudo demostrar que el hierro provenía de fuentes terrestres o telúricas. [7] En su informe, Steenstrup añadió:
Esta peculiar capa de basalto está llena de arriba a abajo con granos de hierro de todos los tamaños, desde una fracción de milímetro hasta una longitud de 18 mm y un ancho de 14 mm, que es el mayor que he encontrado. ... Pulida, esta plancha muestra hermosas figuras de Widmannstätten . ... Ahora se ha demostrado que el níquel-hierro metálico con figuras de Widmannstätten es también un mineral telúrico , por lo que la presencia de níquel junto con una determinada estructura cristalina no son suficientes para dar a los bloques de hierro sueltos el carácter de meteoritos .
Los hallazgos de Steenstrup fueron confirmados más tarde por el experto en meteoritos J. Lawrence Smith en 1879, y luego por Joh Lorenzen en 1882. El extremadamente raro hierro telúrico encontrado en el oeste de Groenlandia ha estado en estudio desde entonces. [5] [6] [7]
Además del depósito de la isla Disko, se ha informado de hierro nativo en Fortune Bay, Mellemfjord, Asuk y otros lugares a lo largo de la costa oeste de Groenlandia. Otras ubicaciones incluyen: [1]
Las aleaciones nativas de níquel-hierro con Ni 3 Fe a Ni 2 Fe se producen como depósitos de placer derivados de rocas ultramáficas . La awaruita fue descrita en 1885 en Nueva Zelanda .