El hierro telúrico , también llamado hierro nativo , es hierro que se originó en la Tierra y se encuentra en forma metálica en lugar de como mineral . El hierro telúrico es extremadamente raro y solo se conoce un depósito importante en el mundo, ubicado en Groenlandia .
Con excepción de su núcleo fundido, casi todo el hierro elemental de la Tierra se encuentra en forma de menas de hierro . Se creía 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 solo una cuestión de especulación, fuera de la aislada Groenlandia. El único hierro terrestre conocido en forma metálica se encontró en forma de meteoritos , que se depositaron en la Tierra desde el espacio exterior.
El hierro telúrico recibe su nombre de la palabra latina Tellus , que significa "Tierra" (el planeta, en contraposición a terra que significa "tierra": la tierra, el suelo o el suelo), combinada con el sufijo -ic que significa "de" o "nacido de", lo que lo diferencia de los meteoritos . El hierro telúrico se parece al hierro meteórico , ya que contiene una cantidad significativa de níquel y estructuras de Widmanstätten . Sin embargo, el hierro telúrico normalmente contiene solo alrededor del 3% de níquel, 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 pequeños depósitos 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 de Groenlandia tienden a encontrarse en diques (fracturas llenas de lava en el lecho rocoso) o extrusiones donde la roca fundida pudo fluir hacia la superficie. Otra característica 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 subdujeron y luego se fundieron naturalmente en la lava debido al entorno reductor proporcionado por el feldespato grafítico rico en carbono .
El hierro telúrico de Groenlandia es único, ya que se puede encontrar en casi todas las fases de las aleaciones de hierro y carbono , y con estructuras cristalinas que varían drásticamente. En algunas rocas se encuentra mezclado con basalto en forma de granos muy pequeños con esquinas afiladas y formas irregulares, mientras que en otras, las pequeñas gotas del tamaño de un grano en el magma fundido pudieron fusionarse en gotas más grandes, del tamaño de un guisante, que cristalizaron con una forma mayoritariamente esférica u oblonga. Aún en otros, el dique o extrusión puede estar hecho casi en su totalidad de hierro fundido con un 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 está cubierto con una costra o contiene inclusiones de basalto, ya que se extruyó 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 en dos grupos, en función del contenido de carbono. El tipo 1 es un hierro fundido que contiene más de un 2,0 % de carbono, mientras que el tipo 2 se encuentra en un punto intermedio 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 significativa de carbono. El tipo 1 es un hierro fundido 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 duro y quebradizo y no responde bien al trabajo en frío . La estructura del tipo 1 consiste principalmente en perlita y cementita o cohenita , con inclusiones de troilita y silicato . Los granos de ferrita individuales suelen tener un tamaño de alrededor de un milímetro. Aunque la composición de los granos puede variar, incluso dentro del mismo grano, están compuestos principalmente de níquel-ferrita bastante pura. Los granos de ferrita están conectados 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 rocas muy grandes, que suelen pesar 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 mecanizarlo incluso con herramientas modernas. Es posible que el mecanizado del tipo 1 se realice mejor con una rueda de carborundo y refrigeración por agua. Sin embargo, es posible que los inuit utilizaran el tipo 1 como martillo y yunque de piedra.
Cuando se cortan por la mitad, las rocas del tipo 1 tienden a tener una gruesa capa de hierro fundido en el exterior que apenas se puede romper con martillos neumáticos , pero en el interior tienen una construcción mucho más frágil de granos de hierro en forma casi pulverulenta, sinterizados juntos para formar un material poroso , tipo hierro esponjoso , que se pulveriza con el golpe de un martillo. [4]
El hierro telúrico de tipo 2 también contiene entre un 0,05 y un 4 % de níquel, pero normalmente menos de un 0,7 % de carbono. El tipo 2 es un hierro-níquel 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 dentro de la roca basáltica . Los granos suelen tener un diámetro de entre 1 y 5 milímetros. Los granos suelen encontrarse de forma individual, separados por el basalto, aunque a veces se sinterizan juntos para formar agregados más grandes. Las piezas más grandes también contienen pequeñas cantidades de cohenita, ilmenita , perlita y troilita. Los inuit utilizaban el tipo 2 para fabricar objetos como cuchillos y ulus . El basalto se trituraba habitualmente para liberar los granos del tamaño de un guisante, que luego se martillaban hasta formar discos del tamaño de una moneda. El metal es muy blando y se puede martillar hasta formar placas muy finas. Estos discos planos se insertaban normalmente en ranuras largas talladas en mangos de hueso, en filas de modo que se superpusieran ligeramente entre sí, formando un borde que se parecía a 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 de Disko , en Groenlandia , y sus alrededores . El material se encontró en las llanuras volcánicas de roca basáltica y fue utilizado por los inuit locales para hacer filos 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 de Disko en Groenlandia. Sabiendo que los inuit habían fabricado herramientas a partir del meteorito de Cape York , principalmente debido al descubrimiento de Sir John Ross de que los nativos de Groenlandia usaban cuchillos de hierro, Nordenskiöld desembarcó en la bahía Fortune en la isla de Disko para buscar el material. Los inuit le habían dicho a Ross que consiguieron el hierro de lo alto de una montaña, en un lugar donde yacían dos grandes rocas. Una era muy dura y no se podía romper, pero la otra estaba cortada en pedazos más pequeños de los que se extraían bolas de hierro y se martillaban para formar discos planos para los cuchillos. Nordenskiöld buscó el sitio sin éxito, hasta que algunos de los inuit locales lo llevaron a un lugar llamado Uivfaq , donde grandes masas de hierro metálico estaban esparcidas por la zona. 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 cuestionaron el hallazgo de Nordenskiöld. [5] [6]
Gustav Nauckhoff realizó una expedición a Groenlandia en 1871. Armados con dinamita y equipo de elevación , su expedición recolectó tres grandes muestras de hierro telúrico, creyendo también que eran meteóricas, según el examen de Nordenskiöld, y las trajo de regreso a Europa para un estudio más profundo. Estas muestras se pueden encontrar actualmente en Suecia , Finlandia y Dinamarca . Un bloque de 25 toneladas ahora descansa fuera del Riksmuseum en 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 en Kumpula, Helsinki. [7]
En 1871, Nauckhoff estuvo acompañado por KJV Steenstrup . Debido a circunstancias como la forma de las rocas, que a menudo tenían esquinas afiladas o bordes dentados que no son característicos de los meteoritos (que se desgastan considerablemente durante la entrada atmosférica ), o el hecho de que muchas tenían áreas que estaban incrustadas con basalto , Steenstrup no estuvo de acuerdo con Nordenskiöld sobre el origen de las rocas 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 relacionado con este asunto, pues en una antigua tumba de Ekaluit ... encontré 9 piezas de basalto que contenían bolas redondas y piezas irregulares de hierro metálico. Estas piezas estaban junto a cuchillos de hueso, similares a los que trajo 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 de hueso. Este hierro es blando y se conserva bien en el aire, por lo que es adecuado para su uso en la forma descrita por Ross. La roca en la que aparece el hierro es un feldespato - basalto típico de grano grande . El descubrimiento tiene un doble significado, en primer lugar, porque es la primera vez que hemos visto el material con el que los esquimales fabricaban cuchillos artificiales , y en segundo lugar, porque demostró que han utilizado hierro telúrico para ese propósito .
Después del descubrimiento en la tumba de Ekaluit, Steenstrup encontró muchos afloramientos grandes de basalto que contenían hierro de tipo 2. Dado que los granos de tipo 2 están incrustados dentro del 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 agregó:
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 con un ancho de 14 mm, que es el más grande que he encontrado. ... Cuando se pule, este hierro muestra hermosas figuras de Widmannstätten . ... Se ha demostrado ahora que el níquel-hierro metálico con figuras de Widmannstätten es también un mineral telúrico , y la presencia de níquel junto con una cierta estructura cristalina no son, en consecuencia, suficientes para dar el carácter de meteoritos a los bloques de hierro sueltos.
Los hallazgos de Steenstrup fueron confirmados posteriormente 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 sido objeto de estudio desde entonces. [5] [6] [7]
Además del depósito de la isla Disko, se ha informado de la presencia de hierro nativo en la bahía Fortune, Mellemfjord, Asuk y otros lugares a lo largo de la costa oeste de Groenlandia. Otros lugares son: [1]
Las aleaciones de níquel-hierro nativas 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 .