Identificación estructural, por técnicas espectroscópicas y de microscopía, de micromuestras de roca del sistema kárstico del Alto Bueras

Abstract

El presente estudio se centra en la caracterización mineralógica de micromuestras sedimentarias del sistema del Alto Bueras, con un énfasis particular en la composición estructural determinada a través de técnicas espectroscópicas avanzadas, principalmente espectroscopía Raman y emisión luminiscente. La metodología experimental parte de la recogida de las muestras en la cavidad del sistema kárstico de Bueras, Cantabria. Posteriormente una selección y preparación meticulosa de las muestras, ya que por su naturaleza presentan una notable heterogeneidad. Los análisis morfológicos, han mostrado estructuras ovales distintivas en las muestras analizadas. Estas estructuras ovales podrían indicar procesos biológicos específicos, como la actividad microbiana, que juega un papel relevante en la nucleación y el crecimiento de los minerales presentes en las muestras. La espectroscopía Raman, en sinergia con análisis de fluorescencia, ha permitido discernir la presencia de carbonatos, específicamente calcita, y óxidos de manganeso (γ­ MnO2, Todorokita y Woodruffita), proporcionando así una comprensión más profunda de los posibles procesos geobiológicos implicados en la formación de estas estructuras. La espectroscopía de fluorescencia proporcionó una herramienta adicional para la distinción mineral de las diversas zonas que componen la muestra, permitiendo una cuantificación precisa de la concentración mineral y una resolución mejorada de la heterogeneidad composicional. Otro aspecto utilizado en la investigación ha sido el cálculo de las tensiones en la calcita, utilizando los desplazamientos de los picos espectrales Raman para atribuirlas a tensiones producidas dentro de la estructura cristalina del mineral del orden de 0; 5 GPa. En conclusión, este trabajo enfatiza la aplicabilidad de la espectroscopía Raman y la fluorescencia en la caracterización mineralógica de gran diversidad de estructuras. Destaca la importancia de las observaciones morfológicas para el el estudio de tensiones en la comprensión de los procesos geobiológicos. Los hallazgos ofrecen perspectivas significativas para futuras investigaciones en las disciplinas de geología, paleontología y arqueología, y demuestran el potencial de estas técnicas espectroscópicas para el análisis de sistemas geológicos complejos. La elección de estas técnicas, además de su poder selectivo en la identificación de las distintas especies minerales que conforman la roca, son importantes por cómo se pueden trasladar fácilmente permitiendo estudios en las propias cavidades o entornos naturales.

The current study focuses on the mineralogical characterization of sedimentary micromsamples from the Alto Bueras system, with a particular emphasis on the structural composition determined through advanced spectroscopic techniques, mainly Raman spectroscopy and luminescent emission. The experimental methodology begins with the collection of samples in the cavity of the Bueras karst system, Cantabria. This is followed by a meticulous selection and preparation of the samples, as their nature presents notable heterogeneity. Morphological analyses have shown distinctive oval structures in the analyzed samples. These oval structures could indicate specific biological processes, such as microbial activity, which plays a relevant role in the nucleation and growth of the minerals present in the samples. Raman spectroscopy, in synergy with fluorescence analysis, has allowed the discernment of the presence of carbonates, specifically calcite, and manganese oxides ( γ­ MnO2, Todorokite, and Woodruffite), thereby providing a deeper understanding of the possible geobiological processes involved in the formation of these structures. Fluorescence spectroscopy provided an additional tool for the mineral distinction of the various areas comprising the sample, allowing for precise quantification of the mineral concentration and improved resolution of compositional heterogeneity. Another aspect utilized in the research has been the calculation of stresses in calcite, using shifts in the Raman spectral peaks to attribute them to stresses produced within the crystal structure of the mineral on the order of 0; 5 GPa. In conclusion, this work emphasizes the applicability of Raman spectroscopy and fluorescence in the mineralogical characterization of a wide variety of structures. It highlights the importance of morphological observations in the study of stresses for understanding geobiological processes. The findings offer significant perspectives for future research in the disciplines of geology, paleontology, and archaeology, and demonstrate the potential of these spectroscopic techniques for the analysis of complex geological systems. The choice of these techniques, in addition to their selective power in identifying the different mineral species that make up the rock, is important because of how easily they can be transferred, allowing studies in the actual cavities or natural environments.