análisis de dos paradigmas sobre la cristalización de pegmatitas

Problemas del Conocimiento en Ingeniería y Geología, Vol. I
L. A. Godoy (Editor)
Editorial Universitas, Córdoba, Agosto 2003, pp. 33-52
ANÁLISIS DE DOS PARADIGMAS SOBRE LA CRISTALIZACIÓN DE
PEGMATITAS
Fernando Colombo
Museo de Mineralogía y Geología ¨Dr. A. Stelzner¨
Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Universidad Nacional de Córdoba,
Av. Vélez Sarsfield 299, Córdoba, Argentina.
[email protected]
Resumen: En este trabajo se argumenta que el desarrollo del conocimiento sobre la
cristalización de pegmatitas responde al esquema propuesto por T. S. Kuhn en The
structure of scientific revolutions. Las teorías propuestas se basan en un conjunto de
observaciones y de experimentos de laboratorio, y deben ser coherentes con principios
físicos y químicos. Probablemente el flanco más débil sean los datos experimentales, de
difícil ejecución, medición e interpretación. Se interpreta aquí que a una etapa de
preciencia, con una gran proliferación de teorías, le sigue un período de ciencia normal,
regida por el paradigma de Jahns-Burnham. Las anomalías de este modelo se fueron
incrementando con el tiempo, sobre todo debido a la aparición de nuevos trabajos de
petrología experimental. En 1992 London publica una nueva teoría de génesis y
cristalización de pegmatitas que ofrece mejores explicaciones que el modelo de JahnsBurnham y satisface a gran parte de la comunidad científica. Se produce así una
revolución y el desplazamiento del paradigma anterior.
Palabras Clave: Kuhn, pegmatitas, paradigmas, anomalías, revolución
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1 INTRODUCCIÓN
Uno de los objetivos de la Epistemología es caracterizar el modo en que la ciencia crea
conocimientos y teorías, y las interrelaciones entre los hechos que pueden ser medidos u
observados y los conceptos teóricos. Otros temas que han sido motivo de investigación
epistemológica son la forma de demostrar la validez de una teoría, y qué sucede cuando una
teoría resulta ser falsa. ¿Es necesariamente un fracaso total, o hay algo que pueda aprenderse?
Esto lleva a otra pregunta: ¿El avance del conocimiento científico se produce de forma continua o
bien hay interrupciones y cambios conceptuales abruptos?
Distintas escuelas han tratado estos temas con enfoques diferentes. Algunas, como por ejemplo
los empiristas y los inductivistas, sostenían que los hechos son independientes del observador y
de cualquier marco teórico que éste manejara. La teoría debía derivarse de las observaciones, y el
mejor respaldo de la veracidad de la teoría lo constituía un cúmulo creciente de registros que no
entraran en contradicción con lo derivado de ésta. La ciencia tendría entonces un carácter
acumulativo y crecería de forma continua, quizás con ritmos diferentes pero sin perder un hilo
conductor que relaciona los conocimientos más antiguos con los de vanguardia. Cuando los
nuevos hallazgos contradicen a los más antiguos, se descarta la teoría vigente para ser
reemplazada por una nueva que compatibiliza tanto las observaciones nuevas como las
anteriores.
Popper introduce el falsacionismo, el cual sostiene que no hay manera de demostrar que una
teoría es verdadera, pero sí que es falsa. Para los falsacionistas, un problema sólo es tal es tal a la
luz de alguna teoría, es decir, que la ciencia no comienza con la observación. Se proponen
hipótesis falsables como soluciones al problema, las cuales son examinadas y puestas a prueba.
Las que resisten son sometidas a pruebas más rigurosas. Cuando se falsa una hipótesis que ha
superado con éxito una gran cantidad de pruebas, surge un nuevo problema, con suerte muy
alejado del anterior, y se reinicia el ciclo. No se habla de verdad de las hipótesis sino de
superioridad en el sentido de que una es capaz de soportar pruebas que falsaron otras. Para
Popper, la ciencia progresa por ensayo y error.
Una modificación de esta postura es el falsacionismo sofisticado. A los requisitos de los
falsacionistas (que una teoría debe ser falsable pero no haber sido falsada) le agregan que una
hipótesis debe ser más falsable que aquella en cuyo lugar se ofrece. La concepción falsacionista
sofisticada de la ciencia presta atención a los méritos relativos de teorías enfrentadas. La
pregunta clave es: “La teoría recién propuesta ¿es un sustituto viable de aquella a la cual
desafía?”. El énfasis puesto en la comparación de teorías evita un problema: es muy difícil
especificar hasta qué punto es falsable una teoría, pero es posible comparar los grados de
falsabilidad entre dos teorías. Para los falsacionistas sofisticados, la ciencia evoluciona mediante
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una serie de teorías falsables, siendo cada una más falsable que su predecesora. Los adelantos
mayores se dan cuando se falsa una teoría prudente o cuando aparecen pruebas que respaldan
una teoría audaz.
Una crítica al falsacionismo es que si los científicos se hubieran atenido estrictamente a su
metodología, muchas teorías de gran éxito no hubieran sido nunca desarrolladas, por haber sido
falsadas al comienzo. Según los falsacionistas sofisticados, es permisible modificar las teorías en
vista de falsaciones aparentes, o incluso aferrarse a ellas, con la esperanza de que los problemas
se resolverán en el futuro. Popper subraya la necesidad del dogmatismo, para evitar que la crítica
indiscriminada oculte el poder real de determinadas teorías. Queda por preguntarse qué papel le
corresponde a la crítica si se da un papel positivo al dogmatismo. Además, si se permiten
actitudes tanto críticas como dogmáticas, nada queda excluido, cayendo precisamente en el
problema que llevó a Popper a desarrollar el falsacionismo.
En 1962 Kuhn propuso una nueva teoría que es bosquejada en los párrafos siguientes y aplicada
en este trabajo a describir el desarrollo del conocimiento sobre el origen y cristalización de un
tipo de rocas llamadas pegmatitas.
2 LA VISIÓN DE LA CIENCIA Y SU PROGRESO SEGÚN THOMAS S. KUHN
Los aspectos epistemológicos de este trabajo se basan en lo escrito por Thomas S. Kuhn en su
libro The structure of scientific revolutions, publicado en 1962, donde expone una nueva forma
de examinar la ciencia y cómo progresa. Kuhn se dio cuenta de que las concepciones
inductivistas y falsacionistas de la ciencia no resistían una comparación con pruebas históricas.
Propuso entonces una nueva teoría, cuyos rasgos sobresalientes son el carácter revolucionario del
conocimiento científico (donde se produce el abandono de una teoría científica y su reemplazo
por otra incompatible con la anterior), y el papel importante que desempeñan las características
sociológicas de las comunidades científicas.
Según Kuhn, en el origen de cada ciencia hay una etapa de confusión y proliferación de teorías
alternativas sin que haya una dominante. Kuhn llama preciencia a este período, el cual finaliza
cuando la comunidad científica acuerda que una teoría es mejor que las otras. En ese momento
comienza la etapa de ciencia normal, donde la actividad científica está regida por un paradigma.
Un paradigma está constituido por los supuestos teóricos generales, las leyes y las técnicas para
su aplicación, que desarrollan los miembros de una determinada comunidad científica. La ciencia
normal articulará y desarrollará el paradigma intentando explicar y acomodar el comportamiento
de algunos aspectos importantes del mundo real. Los científicos no cuestionan el paradigma bajo
el cual trabajan; esto supondría derrochar esfuerzos que deben estar orientados a resolver
problemas. Supuestamente el paradigma provee las herramientas para la resolución de enigmas, y
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si éstos se resisten a ser solucionados el fracaso es del científico, no del paradigma. Un
paradigma condiciona la visión del mundo, separando lo que constituyen preguntas válidas de las
que no tienen razón de ser o son explicadas por él.
Ningún paradigma es perfecto en su capacidad de explicar el mundo al que se aplica. En sus
comienzos las incongruencias son numerosas, pero el desarrollo posterior relaciona teoría y
hechos. Aún así, hay enigmas que no pueden ser resueltos, ni siquiera después de numerosos
intentos usando toda la artillería provista por el paradigma. Éstos constituyen las anomalías, las
cuales se van acumulando.
La persistencia de una anomalía por un largo tiempo, o la acumulación de muchas, es causa de
inquietud y descontento entre los científicos que aplican el paradigma. Si la anomalía evidencia
fallas en los principios de propio paradigma, o si se relaciona con alguna actividad social urgente,
su impacto en el paradigma será mucho mayor y se llega a una crisis. En algún momento alguien
propone un nuevo paradigma. La comunidad científica, considerando causas tanto objetivas como
subjetivas, se adhiere a él en lo que constituye una revolución. El nuevo paradigma pasará a
dirigir la actividad científica hasta que las nuevas anomalías reinicien el ciclo crisis → revolución
→ ciencia normal.
3 ¿QUÉ SON LAS PEGMATITAS Y CÓMO SE ORIGINAN?
La palabra ¨pegmatita¨ indica una roca caracterizada por un tamaño promedio de grano mayor a
2,5 cm. Este término no se restringe a una composición determinada, por lo que es frecuente que
se le anexe un calificativo como ¨granítica¨ o ¨alcalina¨ para dar una idea acerca de la mineralogía
principal.
El origen y cristalización de masas graníticas han sido estudiados y modelados desde hace
décadas, y se considera que es un proceso razonablemente bien conocido, al menos para
composiciones simples, pero no sucede lo mismo con las pegmatitas.
¿Qué diferencia a las pegmatitas de los granitos, y qué características deben ser explicadas por un
modelo? Según London (1992), los rasgos sobresalientes de las pegmatitas son:
•
•
•
•
Tamaño de grano extremadamente variable, desde cristales micrométricos a cristales
extraordinariamente grandes: se conocen cristales individuales de más de 100 toneladas.
Texturas anisótropas.
Heterogeneidad química en varias escalas diferentes.
Fraccionamiento químico dentro de una pegmatita individual y entre pegmatitas de un grupo.
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El interés por comprender de dónde derivan y cómo se forman las pegmatitas excede el ámbito
estrictamente académico, ya que constituyen yacimientos muy importantes de muchos minerales
industriales (como cuarzo, feldespato y micas), gemas de alto precio y metales raros.
Diferentes escuelas han planteado diversas teorías para la génesis de pegmatitas. Algunas de ellas
fueron descartadas posteriormente por su falta de coherencia interna y por haber sido elaboradas
casi ad hoc para ajustarse a un grupo de observaciones, pero que distaban mucho de ser
aplicables a la mayoría de las pegmatitas. Otras continuaron en vigencia, sin que fuera evidente la
prevalencia de una sobre las demás.
Una de las líneas teóricas que se manejaban tomó importancia cuando en 1969 Jahns y Burnham
publicaron un modelo donde compatibilizaban las observaciones de campo con estudios
experimentales y propusieron un esquema de cristalización de pegmatitas.
En 1992 London publica un nuevo modelo que cuestiona las bases del anterior, proponiendo una
explicación alternativa para la formación de estos cuerpos. La comunidad geológica dedicada a la
investigación en pegmatitas recibió este trabajo con satisfacción, por proponer mecanismos más
coherentes para la formación de los rasgos que se observan y que la teoría de Jahns-Burnham (de
aquí en adelante, modelo, paradigma o teoría de Jahns) no explicaba o lo hacía invocando
condiciones muy especiales. Aún así, la influencia que tuvo el trabajo de Jahns en la concepción
de muchos geólogos sobre el origen de las pegmatitas fue muy grande. Su teoría ha sido
reproducida en innumerables libros de texto y apuntes de clase y ha servido de marco teórico en
muchas publicaciones especializadas, al menos hasta 1992. Está tan arraigada en los geólogos
que no estudian pegmatitas (que por cierto son una amplia mayoría) que es muy probable que
siga siendo ¨por defecto¨ la elegida en el momento de pensar en estas rocas, hasta que la nueva
teoría se difunda y alcance una popularidad comparable. Es curioso que Jahns, en los primeros
esbozos de lo que luego sería su teoría, sostuviera un punto de vista similar a la teoría de London,
pero posteriores experimentos de laboratorio lo hicieron desistir de ese punto de vista.
A lo largo de este trabajo se ha intentado emplear el mínimo posible de lenguaje técnico. Aún así,
es inevitable el empleo de términos que no tienen uso en la vida cotidiana y sin los cuales no se
puede transmitir una idea (al menos en un fragmento razonablemente corto de texto). Se le pide
disculpas al lector no familiarizado con estos términos, con la esperanza de que al menos los
aspectos epistemológicos del trabajo queden claros.
4 ETAPA DE PRECIENCIA EN LA INVESTIGACIÓN SOBRE LA
CRISTALIZACIÓN DE PEGMATITAS
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Un gran número de publicaciones tratan sobre el desarrollo interno y temas relacionados de la
génesis pegmatítica, comenzando en el siglo XIX (por ejemplo, Brögger 1890).
Varios orígenes han sido propuestos para las pegmatitas desde el comienzo de su investigación.
Jahns (1955) clasifica las diferentes propuestas en:
A – Teorías acuosas
A1 – secreción lateral
A2 – solución selectiva
B – Teorías ígneas
B1 – magma viscoso, segregado o inyectado
B2 – magma altamente fluido, segregado o inyectado
B3 – Magma inyectado formado por anatexis
B4 – Soluciones acuosas derivadas de magmas
C – Teorías metamórficas
C1 – Recristalización
C2 – Anatexis
C3 – Diferenciación metamórfica
Cerný (1982) discute las diferentes categorías. A la luz del conocimiento de campo y
experimental de ese momento (y actual), ninguna de las posibilidades A tiene sustento, a pesar de
que fueron populares en el siglo XIX. En cuanto a las posibilidades C, pueden producir cuerpos
con algunas características similares a lo que hoy se llama pegmatitas, pero están lejos de
explicar las características de la generalidad de los casos. En contraste, algunas de las teorías
agrupadas en B son plausibles según los datos de laboratorio y de campo, que indican que las
pegmatitas cristalizan de fundidos silicatados.
A lo largo del tiempo se han publicado trabajos que describen, documentan e interpretan las
relaciones paragenéticas, texturales, composicionales y mineralógicas dentro y entre cuerpos
pegmatíticos de todo el mundo. Un resultado ha sido la reducción drástica en el número de
puntos de vista contrastados sobre la génesis de pegmatitas, aunque la mayor parte de ellos
considera al agua como un constituyente esencial o importante en el proceso de formación de
estas rocas. A pesar de ello continúa el desacuerdo sobre las condiciones y la secuencia de
cristalización, la naturaleza y comportamiento de las fases fluidas, y las posibles interacciones
entre fases fluidas y cristales. Jahns (1982) adjudica esta situación en parte a muchas diferencias
reales entre pegmatitas, en parte debido al conocimiento incompleto del cuerpo en tres
dimensiones, y en parte a relaciones temporales y espaciales contrastantes que se han establecido
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entre los cientos de observaciones y el número limitado de procesos que pueden ser
razonablemente incluidos en la explicación. A esta confusión han contribuido la aplicación de
nomenclaturas complicadas, la adopción de explicaciones genéticas sobresimplificadas para un
gran número de rasgos, y el ignorar las restricciones sugeridas o impuestas por investigaciones
experimentales pertinentes.
5 ETAPA DE CIENCIA NORMAL EN LA INVESTIGACIÓN SOBRE LA
CRISTALIZACIÓN DE PEGMATITAS
Con la difusión de las ideas de Jahns se alcanza un gran consenso en cuanto al enfoque que se le
va a dar al estudio de las pegmatitas. Pasan a ser consideradas como rocas formadas por
cristalización de un fundido y posterior interacción con fluidos provenientes en su mayoría del
mismo fundido, en un sistema dominantemente cerrado, conceptos que se mantienen vigentes
hasta la actualidad. Desde ese momento las investigaciones se centran en la documentación de las
asociaciones minerales, sus texturas, la estructura de las pegmatitas, relación con cuerpos
intrusivos mayores con supuesta relación genética, etc. Termina la competencia entre escuelas y
el énfasis en las investigaciones se deriva a otras áreas, como por ejemplo el estudio experimental
de cristalización de fundidos saturados en agua.
6 LA EVIDENCIA QUE SUSTENTA LAS TEORÍAS
Las dos teorías consideradas aquí, como la mayoría de las otras propuestas, se basan en datos de
campo obtenidos mediante observaciones (incluyendo posteriores análisis químicos y
estructurales) y datos de experimentos en laboratorio.
Kuhn sostiene que las observaciones están dirigidas por la teoría. Aún así, diversas escuelas con
distintas teorías han notado los mismos rasgos en las pegmatitas, por lo que podrían considerarse
como hechos independientes del observador.
Los principios físicos y químicos operantes durante la cristalización de las pegmatitas se
consideran inmutables (aunque por ser parte de otros paradigmas están sujetos a posibles
modificaciones futuras), y como tales deberían dar un marco teórico robusto para encarar el
estudio de estos cuerpos. Aunque hoy no se discute la veracidad de la afirmación precedente, el
número muy grande de variables que deben manejarse (relación entre temperatura, composición
química y presión) y las formas de medición introducen una pregunta: ¿cuán aproximados son los
experimentos al mundo real?
London (1992) dice textualmente: ¨Pocos mineralogistas o petrólogos aprecian la complejidad y
subjetividad que son inherentes en experimentos con sistemas de silicatos-volátiles¨. Muchos
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petrólogos experimentales no han sabido transmitir adecuadamente a su audiencia lo que han
hecho y observado, y muchos resultados han sido determinados con un grado de error mucho
mayor que el aparente de las publicaciones. Lo que es más importante, muchos productos de
reacción no han sido descriptos de forma regular o completa. El acceso a técnicas analíticas más
complejas permite caracterizar mejor los resultados, pero esto es relativamente reciente y aún así
no siempre es incluido en publicaciones para su evaluación.
Los experimentos de laboratorio poseen una limitación severa en el caso de experiencias con
fundidos, y es que la tasa de enfriamiento es excesivamente rápida como para replicar
satisfactoriamente lo que ocurre en la naturaleza. Otra limitación es la cantidad de elementos
químicos que pueden incluirse en un estudio manejable. Las pegmatitas están enriquecidas en
muchos elementos volátiles y que interactúan con el fundido (como H2O, CO2, F, Li, B y P). La
ausencia de ellos en los materiales de partida para el experimento hace que las conclusiones no
sean siempre extrapolables a los cuerpos naturales.
Las dificultades experimentales y analíticas asociadas a la determinación de saturación de H2O en
el fundido son importantes, debido a que los datos experimentales forman las bases de los
modelos para la disolución de H2O en el fundido. Estos problemas son particularmente relevantes
en el estudio de pegmatitas, debido a que el modelo de Jahns y Burnham atribuye la transición de
textura granítica a pegmatítica a la exsolución de una fase vapor acuosa del fundido saturado.
De lo expuesto se desprende que los datos obtenidos de experimentos, si bien constituyen una
base innegable del conocimiento, son una de las fuentes de mayor discusión y controversia
debido a las dificultades para ejecutarlas, medir lo que se desea e interpretar los resultados.
7 EL PRIMER PARADIGMA: EL MODELO DE JAHNS-BURNHAM
Algunas de las teorías propuestas anteriormente, dentro de lo que podría considerarse como la
etapa de preciencia, no son sustancialmente diferentes de lo publicado por Jahns y Burnham,
quienes en realidad dieron forma a un cuerpo de teoría desarrollado en conjunto por varios otros
geólogos, entre ellos E. Cameron, K. Landes, F. Hess y W. Schaller. Jahns y Burnham (1969),
Jahns (1982) y Burnham y Nekvasil (1986) sostienen la coexistencia de una fase de vapor acuoso
con el fundido silicatado. La formación de pegmatitas se dividiría en dos estadíos; durante el
primero, la cavidad es rellenada por un fundido de la cual se forma una pegmatita zonada según
el esquema de cristalización fraccionada. En esta etapa el sistema permanece casi cerrado, con
excepción de la evacuación de algunas sustancias fuera de los límites de la pegmatita. Durante la
segunda etapa el sistema se abre por completo. Bajo la acción de soluciones gaseosas-acuosas
ricas en volátiles, se produce la transformación de los minerales antes separados, con la
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evacuación de los productos de las reacciones intercambio fuera de los límites del depósito
pegmatítico. Esta segunda etapa puede estar ausente o muy pobremente expresada.
Jahns (1982, pp. 310) afirma: ¨El agua, junto con varios otros componentes volátiles aquí
incluidos por implicación, debe ser un constituyente significativo de los sistemas naturales
formadores de pegmatitas, como es indicado por algunas características de los productos sólidos
como la amplia presencia de minerales con HO- y las inclusiones fluidas acuosas. [...] Donde está
presente, una fase vapor libre [...] puede servir como un importante solvente y agente de
transferencia para materiales no volátiles¨. En el mismo trabajo (p. 315) Jahns afirma que ¨el
vapor de agua es progresivamente exsuelto del remanente de líquido silicatado y se produce el
desarrollo de pegmatita verdadera¨.
Las pegmatitas a menudo poseen una estructura en zonas, donde cada una se caracteriza por una
asociación mineral particular con una disposición y tamaño de los cristales que la hacen diferente
de las zonas adyacentes. Según Jahns, el mecanismo para la segregación zonal se centra en el
papel del vapor acuoso en promover la transferencia de masa a través del fundido pegmatítico.
La articulación del paradigma de Jahns fue minuciosa y logró explicar de manera convincente
muchos rasgos de las pegmatitas a la luz de los conocimientos y las evidencias disponibles hasta
ese momento.
8 ANOMALÍAS DEL MODELO DE JAHNS-BURNHAM
El paradigma de Jahns tuvo éxito al principio para explicar muchos rasgos de las pegmatitas a la
luz de lo que se conocía en ese momento. Con el transcurrir del tiempo se empezaron a acumular
anomalías de diversos tipos.
Algunas se deben a que las características predichas o deducidas a partir de lo sostenido por la
teoría no concuerdan con lo observado en la naturaleza. Por ejemplo puede considerarse la
presencia de cavidades dentro de las pegmatitas. Aún hoy estas oquedades tapizadas de cristales
se siguen considerando una prueba inequívoca de la saturación de H2O en el fundido. Sin
embargo, esas cavidades son raras, y cuando están presentes constituyen una diminuta fracción
del volumen de la pegmatita. Burnham y Nekvasil (1986) determinaron que un fundido saturado
en agua desde el comienzo debe contener como mínimo 2,5 % de H2O. Las pegmatitas con una
fracción de huecos tan grande son extremadamente raras, indicando falta de acuerdo entre teoría
y observaciones (téngase en cuenta que 2,5 % es el mínimo de H2O para saturar un fundido, y si
aumenta la presión confinante ese valor también sube).
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Otras anomalías aparecieron cuando se realizaron nuevos estudios experimentales que aportan
pruebas nunca antes consideradas. Como ejemplo tomaremos la distribución de elementos en un
fundido donde coexiste vapor acuoso con una mezcla rica en silicatos. Cada elemento químico
posee una tendencia a concentrarse en una de las dos fases, ya sea el vapor o el fundido. Los
experimentos indican que la distribución final de elementos no coincide con la observada en la
naturaleza, es decir, que algunos elementos que normalmente van juntos en las pegmatitas
deberían separarse si existiera una fase vapor libre.
Otro tipo de anomalía se encontró cuando los nuevos resultados experimentales, siguiendo
métodos similares pero realizados bajo condiciones más rigurosas y presentados en trabajos
mejor documentados, contradicen a los experimentos más antiguos. Tomaremos los experimentos
de London et al. (1989), donde se obtuvieron variaciones muy marcadas (102-103) de tamaño de
grano en experimentos con un contenido de H2O muy por debajo del requerido para la saturación.
Jahns (1982) adjudicó estas variaciones del tamaño de los cristales a la presencia de H2O libre.
Nuevos resultados experimentales pueden dar un marco diferente para la interpretación de
mediciones. El estudio de inclusiones fluidas proporciona información valiosa si se aplica
correctamente, pero la gran cantidad de juicios que requiere por parte del investigador hace que,
en circunstancias geológicas poco claras, se llegue fácilmente a conclusiones erróneas. Por
ejemplo, London (1984) estudió la estabilidad de algunos minerales pegmatíticos y demostró que
los resultados experimentales son incompatibles con las conclusiones alcanzadas a partir del
estudio de inclusiones fluidas.
Métodos analíticos más modernos pueden dejar en evidencia que algunos supuestos no tienen una
base firme. Un ejemplo es la concentración de flúor en el fundido pegmatítico, relevante por su
efecto depresor de la temperatura. Análisis químicos nuevos han mostrado que varios minerales
que se suponía eran ricos en flúor en realidad no lo son tanto. Por lo tanto, la concentración de
flúor en el magma es menor que lo que se creía.
El modelo de Jahns-Burnham no puede dar explicaciones razonables a algunas características
muy típicas de las pegmatitas. Como ejemplo puede considerarse la génesis del núcleo de cuarzo
casi puro, que es económicamente importante. Como no había forma de explicarlo con el modelo
de equilibrio fundido-vapor, Burnham y Nekvasil (1986) concluyeron que una gran parte (cerca
del 60%) del cuarzo del núcleo debe ser depositado a partir de soluciones acuosas. Esto
constituye casi una hipótesis ad hoc, ya que no es en absoluto evidente cómo volúmenes tan
grandes de sílice pueden ser transportados dentro de un sistema cerrado ni tampoco de dónde
provendría el óxido de silicio.
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La existencia de anomalías serias, algunas poniendo en duda los propios principios del paradigma
(como la del porcentaje de cavidades en las pegmatitas), junto con muchas otras menores pero
que se resistieron a ser eliminadas por un largo tiempo, preparó el camino para la crisis.
9 CRISIS Y REVOLUCIÓN
Según Kuhn, una revolución se caracteriza por el rechazo por parte de la comunidad de una teoría
científica antes reconocida, para adoptar otra incompatible con ella. Ésto produce un cambio en
los problemas disponibles para el análisis y en las normas por las que la profesión determinaba
qué debería considerarse como problema admisible o como solución legítima de un problema.
Por lo tanto, transforma el mundo en que se lleva a cabo el trabajo científico. Hasta que la
comunidad científica adopte el nuevo paradigma, la revolución va acompañada de controversias.
La crisis que precedió al nuevo modelo fue marcada por las publicaciones que señalaban
incongruencias y fallas en las explicaciones que ofrecía la teoría de Jahns. Varios trabajos
importantes fueron publicados por London (1984, 1985, 1986a, 1986b, 1990) y London et al
(1988, 1989). La crisis no tuvo carácter agudo pero fue suficiente para mostrar que el modelo de
Jahns debía ser reformado en sus bases.
La revolución se produjo con la aparición del trabajo de London (1992), donde integra numerosas
observaciones de campo y trabajos experimentales (la mayoría ya publicados) para dar una nueva
visión sobre los procesos que actúan cuando cristaliza un fundido para dar una pegmatita.
Surge ahora la pregunta: ¿por qué la nueva teoría debe ser considerada un nuevo paradigma, y no
simplemente una implementación más ajustada del paradigma anterior? Desde el momento en
que London niega la necesidad de una fase vapor acuosa para el desarrollo de pegmatitas, está
negando una base fundamental del paradigma de Jahns, que no puede ser concebido sin esa fase
vapor porque justifica con ella muchas observaciones y procesos. El otro cambio principal es que
London considera que la cristalización de pegmatitas no es un proceso en equilibrio. Con estos
dos cambios es imposible considerar que las dos teorías son variaciones con los mismos
supuestos básicos.
Después de analizar la existencia de dos paradigmas, es válido preguntar qué innovaciones hubo
en los problemas para analizar y las soluciones consideradas adecuadas. Particularmente
ilustrativo resulta el cambio en el estudio de inclusiones fluidas. Éstas son pequeñas porciones de
gas y líquido que se observan dentro de cristales. Mediante técnicas de calentamiento,
enfriamiento y otras más complejas se pueden obtener pistas sobre las condiciones de
temperatura, presión y composición de los fluidos que reinaban mientras se formaba el cristal
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que ahora aloja a las inclusiones fluidas, las cuales son muy abundantes en los minerales
pegmatíticos.
El modelo de Jahns propone que hay una fase vapor rica en agua desde el comienzo de la
cristalización. Por lo tanto, los datos que se obtengan de inclusiones fluidas están dando
información sobre condiciones de presión, temperatura y composición química que había durante
la formación del cristal. London (1992) argumenta que no hay tal fase gaseosa disponible para
quedar englobada simultáneamente con la formación del cristal. Las innumerables inclusiones
fluidas presentes en los cristales han sido atrapadas con posterioridad a la cristalización del
mineral, y han penetrado a través de fracturas muy finas que luego fueron selladas. Por lo tanto,
su estudio no da información sobre las condiciones de cristalización, sino sobre otro evento
posterior y probablemente desvinculado.
Si se tiene en cuenta que los modelos buscan explicar cómo cristalizaron las pegmatitas, es
evidente que conocer datos de presión, temperatura y composición química es muy importante.
Los dos paradigmas difieren entre sí en los modos en que es legítimo extraer información.
Aplicando los supuestos de la teoría de Jahns, Thomas et al. (1988) calcularon una temperatura
final de cristalización del magma en la pegmatita de Tanco (Canadá) de 262º C. Esa solución no
es admisible si se sigue el modelo de London, y en realidad Thomas y sus colaboradores tuvieron
que apelar a condiciones geológicas extraordinarias para compatibilizar esa conclusión con las
temperaturas conocidas de cristalización de fundidos (cerca de los 550º C como límite mínimo).
Otra consecuencia del cambio de paradigma es cómo se juzga el contenido de agua de un
magma. Antes se relacionaba la presencia de abundantes pegmatitas en un granito con un alto
contenido en agua del fundido. Ahora esa relación no es tan clara, por haberse reconocido que
hay otros factores que gatillan la formación de pegmatitas (como puede ser una riqueza alta en
flúor, con poca agua).
Kuhn (1996, pp. 260) menciona que un candidato a nuevo paradigma debe satisfacer dos
condiciones importantes. Primero, el nuevo paradigma debe aparentar potencial para solucionar
algún problema importante que hasta el momento haya desafiado las explicaciones. En segundo
lugar, el paradigma nuevo debe conservar una parte importante de la habilidad concreta de
resolución de problemas que la ciencia ha adquirido a través de sus paradigmas anteriores. En el
caso de los paradigmas de formación de pegmatitas, muchas de las experiencias de laboratorio
realizadas bajo las condiciones en las que supuestamente cristalizan las pegmatitas (ej. Fenn
1977, London et al. 1988, 1989) no replicaron los rasgos típicos de ellas, mientras que el
paradigma de London ofrece una explicación para ello. Sin embargo, el nuevo paradigma
conserva muchas cosas de su predecesor, con variaciones modestas o directamente sin cambios.
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10 EL SEGUNDO PARADIGMA: EL MODELO DE LONDON
London (1992) presenta una nueva teoría sobre la cristalización de fundidos pegmatíticos. Este
autor sostiene que la base experimental en la que se funda la teoría de Jahns parte de un supuesto
erróneo, que es que los fundidos formadores de pegmatitas se encuentran en equilibrio.
Argumenta que los fundidos de este tipo se intruyen en rocas más frías, por lo que las
condiciones reales de emplazamiento y solidificación no necesariamente son aquellas del campo
de equilibrio. Tampoco son útiles los estudios experimentales destinados a establecer relaciones
de fase en equilibrio, porque proporcionan poca información sobre el proceso de cristalización
que produce las fábricas de grano grueso y anisótropas que diferencian a las pegmatitas de los
granitos. Existen relativamente pocos estudios de nucleación y crecimiento de cristales de
silicatos que sean aplicables a los sistemas pegmatíticos. La mejor manera de describir estos
últimos es como el producto de cristalización fraccionada en desequilibrio causado por
sobreenfriamiento. El grado de sobreenfriamiento y la concentración del fundido en elementos
incompatibles en el cuarzo y feldespato (particularmente H2O, B, P y F) gobiernan el desarrollo
textural de los magmas pegmatíticos al controlar el número y la proporción de núcleos estables
formados.
Según Kuhn (1996, pp. 231), los nuevos paradigmas nacen de los antiguos, y por ello tienen
mucho en común en cuanto al vocabulario, experimentos y conceptos. Sin embargo, lo normal es
que esos elementos compartidos sean empleados de modo distinto por cada uno de los
paradigmas, se relacionan de otra forma. Un ejemplo en el caso de la cristalización de pegmatitas
es un experimento hecho por Jahns y Burnham (1958), donde se estudia el resultado de la
cristalización en laboratorio de un fundido de composición global pegmatítica. Jahns (1982)
adjudica el desarrollo de las texturas que se observan a la saturación en agua de un fundido
inicialmente subsaturado en H2O. Wyllie (1963) comentó en general y con referencia específica a
este experimento que la aparición de una ¨fase vapor libre¨ puede ser ¨reconocida por la
preservación de cavidades de burbujas en el vidrio¨ que resulta de enfriar bruscamente el fundido.
London (1992) indica que las burbujas en el vidrio son típicas de todos los experimentos con
fundidos silicatados bajo presión, incluyendo a aquellos que no contienen agua. Más aún, las
burbujas tienden a prevalecer cuando disminuye el contenido de H2O en el fundido. En nuevos
experimentos London et al. (1989) han demostrado que las observaciones de Jahns (1982) no
tienen relación causal con la saturación de H2O del fundido. Esto es un ejemplo de cómo lo
observado en un experimento puede ser tomado como prueba a favor o en contra de un proceso
postulado. El cuadro I resume los aspectos claves contrastantes entre ambas teorías.
46
Cuadro I – Comparación de los aspectos más relevantes de los modelos de Jahns-Burnham y de London.
Característica
Modelo de Jahns
Importancia del H2O
Crucial
Condiciones de cristalización
Sistema abierto vs. cerrado
En equilibrio
Comienza cerrado, luego
abierto
Desde el principio
¿Desde cuándo hay H2O
exsuelta?
Modelo de London
Importante pero como un componente
más dentro de un grupo
En desequilibrio
Dominantemente cerrado
Al final
11 ANOMALÍAS DEL MODELO DE LONDON
En la misma publicación donde expone su teoría, London (1992) reconoce explícitamente que su
modelo es incapaz de explicar la formación de cuerpos laminados que son frecuentes en
pegmatitas. En la página 526 dice: ¨En resumen, el desarrollo textural de las aplitas laminadas
permanece como uno de los enigmas principales de las rocas pegmatíticas. Mientras que alguno
de los tres mecanismos citados arriba podría ser aplicable en una circunstancia particular,
ninguno de ellos proporciona una explicación satisfactoriamente general o viable, al menos con el
desarrollo actual de los modelos¨.
Otra anomalía es cómo pueden formarse los núcleos de cuarzo por cristalización en un sistema
cerrado de un fundido haplogranítico simple (notar que esta anomalía es compartida con el
modelo anterior). De manera similar, la segregación de grandes masas de algunos minerales raros
desafía cualquier explicación usando los conceptos conocidos de cristalización y segregación
mineral.
Tampoco se explica bien por qué las pegmatitas químicamente evolucionadas comúnmente
poseen una zonación caótica, tanto que es difícil relacionar su cristalización con un modelo
existente.
12 TENDENCIAS FUTURAS
Actualmente los trabajos que interpretan la génesis de pegmatitas se hacen tomando como
referencia la teoría de London, especialmente en lo que hace a la subsaturación de agua durante
un intervalo de la cristalización en cuerpos propiamente pegmatíticos. Sin embargo, Veksler et al.
(2000) aseveran haber confirmado la coexistencia de tres fluidos inmiscibles durante la
cristalización de un fundido de composición pegmatítica, tal como lo proponía Jahns. Las
complicaciones en la realización e interpretación de experimentos hacen que probablemente la
discusión continúe vigente por un tiempo más. Si alguien retoma el paradigma de Jahns deberá
47
reformarlo para acomodar los resultados obtenidos por London y sus colaboradores, ya sea
refutándolos o bien proponiendo mecanismos alternativos que conduzcan a los mismos
resultados.
13 LA “INVISIBILIDAD” DE LA REVOLUCIÓN
Kuhn (1996, cap. XI) trata sobre la manera en que los registros que se producen pasada una
revolución tienden a borrar y disimular los rastros de paradigmas anteriores. Lo descripto por
Kuhn se ve claramente en el caso de las teorías sobre la cristalización de pegmatitas, donde
London (1992) toma muchos resultados estables de la teoría de Jahns-Burnham, quienes a su vez
habían hecho lo mismo con observaciones de teorías durante la etapa de preciencia.
¿Qué papel han jugado los libros de texto y publicaciones en el ocultamiento del paradigmas de
Jahns-Burnham? La comunidad que se dedica a investigar estas rocas es una subcomunidad
relativamente pequeña y bastante especializada dentro del conjunto de geólogos que estudian
petrología ígnea. El paradigma de London ha tenido poca difusión fuera de esta subcomunidad,
donde las ideas expresadas por Jahns y Burnham han sido incorporadas hace mucho tiempo y
aparecían (y ocasionalmente lo hacen todavía) en todos los libros de texto que tratan del tema,
especialmente a nivel de conocimientos geológicos generales. Entre la bibliografía especializada
hay cuatro textos muy importantes por la difusión que han tenido: el libro editado por Cerný
(1982), los dos capítulos de Cerný (1991 a, b) y el de London (1992). El primero apareció en un
momento donde nadie discutía el paradigma de Jahns. Los de Cerný (1991 a, b) salieron en el
momento de crisis, cuando se vislumbraba un nuevo modelo. El autor, una de las máximas
autoridades mundiales en pegmatitas, expone ambos modelos y se inclina por el de London con
precaución. Finalmente, en 1992, London publica un largo trabajo donde expone detalladamente
su modelo. Exceptuando estos libros, que no se consiguen fácilmente, no hay libros específicos
sobre los procesos de cristalización de pegmatitas editados en los últimos 25 años. Por lo tanto, el
proceso de ocultamiento del paradigma anterior se ha dado principalmente a través de artículos
especializados.
14 EL PROGRESO EN EL CONOCIMIENTO SOBRE CRISTALIZACIÓN DE
PEGMATITAS
Chalmers (2002) menciona algunas de las críticas que se le han hecho a Kuhn. Después de la
publicación de The Structure of Scientific Revolutions, Kuhn fue acusado de tener un punto de
vista ¨relativista¨ del progreso científico: la respuesta a si un paradigma es mejor o no que otro
no tiene una respuesta definitiva y neutra, sino de depende de los valores del individuo, grupo o
cultura que hace el juicio.
48
Kuhn supone que la adhesión de los científicos a un paradigma u otro no sucede por un
argumento racional que apele a criterios generalmente aceptados. Insiste además en que la forma
en que podremos conocer la naturaleza de la ciencia es ¨intrínsecamente sociológica¨ y que se
logrará examinando ¨la naturaleza del grupo científico, descubriendo lo que tolera, lo que valora
y lo que desprecia¨. Esto refuerza su postura relativista.
Chalmers (2002) sostiene que hay en Kuhn dos corrientes: una relativista y otra que no lo es. Sin
embargo, deben diferenciarse las experiencias perceptuales de los individuos de los enunciados
observacionales que se hagan de ellas. Los últimos son comprobables públicamente y debatibles,
mientras que los primeros no lo son. No sólo los objetos materiales tienen propiedades objetivas.
Las proposiciones pueden tener propiedades distintas de aquellas de las que los sujetos son
conscientes; tienen propiedades objetivas. Además de los enunciados, también son objetivos los
montajes y procedimientos experimentales, reglas metodológicas y sistemas matemáticos.
El conjunto de proposiciones implicados en un conjunto de conocimientos tendrá propiedades de
las que no tienen por qué ser consciente los individuos que trabajan en él. Un ejemplo referido al
paradigma de Jahns-Burnham es que si hubiera una fase fluida que impregna a todo el magma en
proceso de solidificación, el sodio debería concentrarse en el techo del cuerpo y el potasio en la
base. Esto es un comportamiento que debe cumplirse si se dan las condiciones propuestas por
Jahns, es una propiedad objetiva de su modelo. En el campo se observa que las pegmatitas
generalmente poseen una zonación inversa a esto (feldespato potásico en el techo y feldespato
sódico en la base), lo que contradice lo predicho por el modelo de Jahns.
Según Chalmers (2002) una gran parte del discurso de Kuhn sobre los paradigmas puede
interpretarse como que se refiere a estas propiedades objetivas. En este contexto, preguntarse si
un paradigma es un avance con respecto a otro rival se refiere a una relación objetiva entre
paradigmas. Desde este punto de vista, el paradigma de London desplazó al anterior por tener
más coherencia entre datos experimentales, observaciones de campo y leyes físico-químicas.
Entre los aspectos subjetivos del cambio de adhesión, probablemente jugó un papel importante el
apoyo que London consiguió de parte de algunos científicos muy respetados y que son tomados
como referencia a nivel mundial en el tema, como es el caso de Cerný (en sus publicaciones de
1991 a, b). Muchos conceptos que se tratan en el modelo de London (1992) son de difícil
evaluación salvo por personas muy especializadas. Sin embargo, London es una persona que
despierta cierta admiración entre sus colegas y de muy buena reputación por su meticulosidad y
la profundidad de sus trabajos, lo cual seguramente transmitió seguridad y contribuyó a que su
modelo fuera bien recibido por la comunidad geológica que estudia pegmatitas.
15 CONCLUSIONES
49
En este trabajo se describe el progreso del conocimiento sobre la génesis de pegmatitas, por
considerárselo un buen ejemplo del desarrollo de una ciencia tal como lo concibió Kuhn.
Comenzó con una etapa de preciencia, donde no había acuerdo ni siquiera en cuál podría ser el
origen más probable para las pegmatitas. En 1969 Jahns y Burnham publican una nueva teoría
que adquiere status de paradigma y guía la investigación durante varias décadas subsiguientes.
Esa teoría (igual que la de London) se basa en datos de campo y datos de experimentos en
laboratorio. En general, las observaciones de campo no han sido discutidas, pero los datos
obtenidos de experimentos son una de las fuentes de mayor discusión y controversia debido a las
dificultades para ejecutarlas, medir lo que se desea e interpretar los resultados.
Las anomalías que fueron surgiendo tienen varios orígenes, especialmente causadas durante un
período de auge de la petrología experimental en la década de 1980:
•
•
•
•
•
Discrepancias entre características predichas o deducidas a partir de lo sostenido por la teoría
y lo observado en la naturaleza.
Datos provenientes de nuevos estudios experimentales sobre aspectos nunca antes estudiados.
Discrepancias entre resultados de experimentos anteriores y modernos, usando técnicas más
rigurosas e instrumental más sensible.
Métodos analíticos más modernos mostraron que algunos supuestos deben ser modificados.
Incapacidad del modelo de Jahns-Burnham para explicar razonablemente algunas
características muy típicas de las pegmatitas.
La combinación de anomalías serias con otras de menor importancia pero que se resistieron a ser
eliminadas durante mucho tiempo hicieron surgir una crisis que no fue abiertamente expresada
pero se evidenció en la rapidez con que se cambió de paradigma cuando hubo un nuevo
candidato.
London propuso en 1992 un nuevo modelo que se constituyó rápidamente en paradigma.
También posee anomalías pero está en pleno proceso de desarrollo y articulación. La publicación
de un nuevo experimento (Veksler et al. 2002) donde dicen haber confirmado la coexistencia de
fluidos inmiscibles durante la cristalización (uno de los postulados básicos del paradigma de
Jahns-Burnham) muestra que el debate no ha concluido, pero el paradigma anterior no puede ser
reflotado sin grandes cambios para acomodar toda la evidencia en contra que se ha publicado. El
proceso de eliminación del paradigma antiguo se ha dado principalmente a través de trabajos en
revistas especializadas.
Entre las causas que motivaron a la mayor parte de la comunidad geológica a cambiar de modelo
se pueden diferenciar dos aspectos: el objetivo (mejor concordancia del modelo de London con
respecto a las observaciones de campo, leyes físico-químicas y experimentos de laboratorio) y el
50
subjetivo (apoyo por parte de autoridades mundiales en el tema y muy buena reputación de
London).
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