Basta recorrer un corte de carretera en el centro de Connecticut para encontrarlos: dodecaedros de un rojo intenso del tamaño de un guisante, a veces de una ciruela, metidos en un esquisto micáceo gris como fruta hundida en la masa de una tarta. Son cristales de almandino, el mineral oficial del estado de Connecticut. Y son también instrumentos de medida. Cada uno creció a una temperatura y una presión concretas, y dejó ese registro fijado en una química zonada que sobrevivió al largo viaje de vuelta a la superficie. El granate hace esto casi en cualquier lugar donde se forma: por eso lo adoran los mineralogistas, y por eso una joya de granate regalada en un cumpleaños de enero es, de un modo más discreto, un barómetro que cabe en la mano.
¿Qué es el granate?
El granate es un grupo de minerales silicatados cúbicos que comparten un mismo patrón estructural pero varían mucho en química y en color: del rojo intenso y el naranja al verde vivo y, ocasionalmente, el negro. El supergrupo se basa en tetraedros de SiO4 aislados, con la fórmula general {X3}Y2φ12, y comprende 32 especies aprobadas (Grew et al., 2013), de las que seis miembros extremos reúnen casi todo el granate que se encuentra en el campo. La posición X tiene coordinación ocho y suele alojar Ca, Mg, Fe2+ o Mn2+; la posición Y es octaédrica y aloja Al, Fe3+, Cr3+ o V3+; la posición Z es tetraédrica y suele estar ocupada por Si. La mayoría de las especies cristalizan en el grupo espacial Ia-3d.
Los seis miembros extremos que de verdad aparecen en las rocas son el piropo, el almandino y la espesartina (los tres granates alumínicos, a veces llamados serie de la piralspita) y la grosularia, la andradita y la uvarovita (los tres granates cálcicos, a menudo llamados serie de la ugrandita). Grew et al. retiraron en 2013 la piralspita y la ugrandita como divisiones formales, pero entre los petrólogos ambos términos siguen siendo una abreviatura útil.
Química y estructura cristalina
La estructura del granate es un armazón tridimensional de octaedros y tetraedros que comparten vértices. Cada octaedro comparte sus seis vértices con tetraedros, cada tetraedro comparte sus cuatro vértices con octaedros, y los cationes metálicos de mayor tamaño ocupan las cavidades. Es un armazón denso y excepcionalmente estable. El granate resiste la meteorización y el transporte sedimentario, y en las rocas metamórficas sobrevive a menudo a las sobreimpresiones retrógradas que consumen minerales más blandos durante el regreso a la superficie.
En {X3}[Y2](Z3)φ12, el anión φ es normalmente O2−, pero en los hidrogranates es OH− (la llamada sustitución de la hidrogrosularia y la katoíta, en la que 4H+ reemplazan al Si4+) y en unas pocas especies raras es F−. Los granates silicatados clásicos dan las seis fórmulas de miembros extremos que recoge cualquier manual de petrología:
- Piropo Mg3Al2(SiO4)3
- Almandino Fe2+3Al2(SiO4)3
- Espesartina Mn2+3Al2(SiO4)3
- Grosularia Ca3Al2(SiO4)3
- Andradita Ca3Fe3+2(SiO4)3
- Uvarovita Ca3Cr2(SiO4)3
Casi ningún granate natural es un miembro extremo puro; la mayoría son soluciones sólidas de tres o cuatro componentes. La convención de nomenclatura de la IMA es sencilla: el miembro extremo con mayor fracción molar da nombre a la especie.
Propiedades físicas
La dureza del granate se sitúa entre 6,5 y 7,5 en la escala de Mohs: los granates alumínicos ricos en hierro y manganeso ocupan el extremo más duro (el almandino llega a 7,5) y los granates cálcicos son algo más blandos (la grosularia y la andradita suelen tener 6,5–7). El peso específico aumenta desde 3,58 en el piropo puro hasta 4,32 en el almandino, con 3,86 en la andradita, 3,83 en la uvarovita, cerca de 3,59 en la grosularia y alrededor de 4,19 en la espesartina. No hay exfoliación verdadera. La fractura es de concoidea a irregular, el brillo de vítreo a resinoso y la raya blanca, y el hábito cristalino típico es el dodecaedro rómbico, el trapezoedro o una combinación de ambos.
El color depende de la química. El almandino y el piropo son rojos por el Fe2+; la espesartina es naranja por el Mn2+; la uvarovita y la tsavorita (grosularia con Cr y V) son verdes por el Cr3+ y el V3+; el demantoide es verde por las trazas de Cr3+ de la andradita; la melanita es negra por el Ti4+ y el Fe3+.
| Propiedad | Valor (rango entre especies) |
|---|---|
| Sistema cristalino | Cúbico, grupo espacial Ia-3d (excepciones tetragonales: henritermierita, holtstamita) |
| Dureza | 6,5–7,5 en la escala de Mohs |
| Peso específico | 3,58 (piropo) – 4,32 (almandino) |
| Índice de refracción | 1,71 (piropo) – 1,89 (demantoide) |
| Exfoliación | No tiene; fractura de concoidea a irregular |
| Brillo | De vítreo a resinoso |
| Raya | Blanca |
| Hábito | Dodecaedro rómbico, trapezoedro y combinaciones; masivo granular |
| Especies aprobadas del supergrupo | 32 (Grew et al., 2013) |
¿Cómo se forma el granate?
El grupo del granate es una familia mineral presente en prácticamente todos los grandes ambientes geológicos.
Metamorfismo regional
El almandino es el granate metamórfico por excelencia. Aparece en esquistos y gneises pelíticos en toda la facies de las anfibolitas (unos 500–700 °C y 0,4–1,0 GPa) y persiste en la facies de las granulitas, por encima de 700 °C. En las rocas de la facies de las eclogitas, subducidas a más de 50 km de profundidad, lo que corresponde a presiones superiores a unos 1,5 GPa a 500–800 °C, el granate pasa a ser una fase dominante, acompañado de clinopiroxeno onfacítico. La «zona del granate» del metamorfismo barroviense de las Tierras Altas de Escocia dio a la geología uno de sus primeros minerales índice, y de los más duraderos.
Metamorfismo de contacto y skarns
La grosularia y la andradita son los granates de los skarns: crecen donde las rocas ricas en calcio (calizas, mármoles) se encuentran con fluidos calientes, ricos en sílice y hierro, procedentes de un plutón intrusivo. Los famosos cristales verdes de grosularia de Asbestos (Quebec) y la hessonita de un rojo intenso del Val d’Ala, en Italia, se formaron así.
Ambientes ígneos
El piropo es el granate del manto. Cristaliza en peridotitas y eclogitas a profundidades superiores a unos 60 km, y el piropo cromífero de los xenolitos de kimberlita es el mineral indicador de referencia que los prospectores de diamantes buscan en los sedimentos fluviales. La espesartina es el granate de las pegmatitas graníticas y forma cristales naranjas y limpios en fundidos félsicos ricos en manganeso. El almandino aparece también como accesorio en algunos granitos y riolitas peralumínicos.
Ambientes sedimentarios e hidrotermales
Como es denso y químicamente inerte, el granate sobrevive a largos recorridos sedimentarios. El granate detrítico se concentra en placeres de minerales pesados, desde las playas de la India y Australia hasta los ríos de Alaska, los mismos depósitos que suministran la mayor parte del granate abrasivo industrial del mundo. El granate hidrotermal propiamente dicho es menos común, pero está bien documentado, como la andradita con Cr (demantoide) de los filones encajados en serpentinitas de los Urales centrales.
Localidades destacadas
La localidad clásica europea del piropo son las tierras altas de České Středohoří, en Bohemia (República Checa), y en particular el yacimiento de Podsedice, al sur de la sierra, donde unas gravas plio-pleistocenas concentran piropo con Cr que originalmente llevaron a la superficie unas rocas volcánicas alcalinas cenozoicas, tras arrancar en profundidad fragmentos de peridotita con granate. Estas piedras se trabajan desde al menos el siglo XVI y fueron la gema roja predilecta de la joyería de la corte de los Habsburgo. Otras localidades de piropo menores se reparten por los campos de kimberlitas del sur de África, por el macizo de Dora-Maira, en los Alpes occidentales (donde el metamorfismo de ultraalta presión produjo megablastos de piropo casi puro de hasta 25 cm), y por la Nación Navajo, en Arizona, con sus conocidos «granates de hormiguero», que se recogen en los montones de tierra que sacan las hormigas cosechadoras al excavar entre xenolitos del manto.
El nombre del almandino procede de Alabanda, una ciudad de la antigua Caria (en la actual Turquía) donde Plinio el Viejo dejó constancia de su comercio. Las localidades de manual del almandino son los esquistos de Connecticut y la Garnet Ledge de Wrangell, en Alaska, los dodecaedros del Zillertal, en el Tirol austriaco, y las gravas gemíferas de Sri Lanka y de Orissa y Rajastán, en la India. La espesartina debe su nombre a los montes Spessart, en Baviera, un nombre que propuso formalmente François Sulpice Beudant en 1832; hoy la principal producción de gemas procede de Ramona (California), Madagascar, Nigeria y las pegmatitas de Tongbei, en Fujian (China).
La variedad más destacada de la grosularia es la tsavorita, una grosularia verde coloreada por cromo y vanadio, de la región de Tsavo, a caballo entre Kenia y Tanzania, y de las colinas de Merelani, en Tanzania. La andradita nos da el demantoide, hallado a principios de la década de 1850 a orillas del río Bobrovka, en los Urales centrales rusos, e identificado como una andradita con cromo por el mineralogista finlandés Nils Gustaf Nordenskiöld, que comunicó el hallazgo a la Sociedad Mineralógica de San Petersburgo en 1864. El demantoide ruso es famoso por sus inclusiones diagnósticas en «cola de caballo», fibras de bisolita o crisotilo que irradian desde un núcleo de cromita, un rasgo tan característico que aumenta el valor de la piedra en lugar de reducirlo. La uvarovita, el más raro de los seis miembros extremos comunes, forma drusas de un verde esmeralda intenso sobre cromitita, en localidades clásicas como Outokumpu, en Finlandia, y la mina Saranovskii, en los Urales. La gema oficial del estado de Idaho es un granate estrella, un almandino con inclusiones de rutilo o sillimanita que producen un asterismo de cuatro o seis rayos.
Variedades
Más allá de los seis miembros extremos, los gemólogos manejan una maraña de nombres comerciales. La rodolita es una solución sólida de piropo y almandino, con unas dos partes de piropo por una de almandino, apreciada por su color frambuesa. El granate malaya (o malaia) es una mezcla de piropo y espesartina del valle del Umba, en Tanzania. Los granates de cambio de color, casi siempre de piropo-espesartina, pasan del verde azulado a la luz del día al rojo bajo luz incandescente, debido a la combinación de las ventanas de absorción del Cr3+ y el V3+.
Entre las andraditas, el demantoide es la variedad verde con Cr, la topazolita es la variedad amarilla con Ti y la melanita, la negra rica en Ti. La hessonita es la grosularia con Fe de color naranja canela, célebre sobre todo por los ejemplares de Sri Lanka. El granate de Malí es un término intermedio entre grosularia y andradita procedente de la región de Sandaré, en Malí, con una dispersión inusualmente alta. La hidrogrosularia, en la que el (OH)4 sustituye al SiO4, aparece como material masivo, de rosa a verde, en las rodingitas sudafricanas y a veces se vende como «jade del Transvaal».
Las especies del supergrupo de Grew et al. en las que el silicio no es dominante reciben menos atención en los textos divulgativos, pero importan para la nomenclatura. La schorlomita es una prima de la andradita, rica en Ti y pobre en Si. La henritermierita, con cantidades importantes de Mn3+ y (OH), es una de las dos especies de granate oficialmente tetragonales. Los grupos de la bitikleíta y de la berzeliita extienden el supergrupo hacia químicas con Sb, Zr y As, muy alejadas del comercio de gemas.
Usos e importancia
El granate industrial, casi siempre almandino, de origen aluvial o extraído de roca dura, es el abrasivo por excelencia en el corte por chorro de agua, el chorreado abrasivo, la filtración de agua y los papeles abrasivos. El capítulo dedicado al granate industrial en los Mineral Commodity Summaries 2024 del Servicio Geológico de Estados Unidos registra un consumo estadounidense de unas 210.000 toneladas en 2023, con una producción minera nacional equivalente a cerca del 7 % de la producción mundial; los principales países productores son la India, Australia, China, Estados Unidos y Sudáfrica. La producción mundial es del orden de uno a dos millones de toneladas al año. La combinación de dureza Mohs ~7,5, peso específico ~4,1 y fractura semifriable del almandino (al trabajar se rompe y genera aristas nuevas y cortantes) lo hace casi ideal para este uso.
El granate es una gema desde la Edad del Bronce. La joyería egipcia predinástica contiene cuentas e incrustaciones de almandino; el cloisonné anglosajón de Sutton Hoo lleva engastados granates de la India y de Sri Lanka que llegaron por las rutas comerciales de la Antigüedad tardía; el «carbunclo» de Plinio el Viejo y de la Biblia del rey Jacobo designa el almandino o el piropo rojos. Carl Fabergé incorporó el demantoide verde a la joyería imperial a finales del siglo XIX. Hoy el segmento alto del mercado lo encabezan el demantoide y la tsavorita, que en piedras finas alcanzan con regularidad miles de dólares por quilate.
Los precios abarcan cuatro órdenes de magnitud. El almandino tallado a granel se vende por gramos y rara vez supera unos pocos dólares por quilate. La rodolita, la espesartina y la hessonita bien tallada ocupan la franja media, de decenas a unos pocos cientos de dólares por quilate. El demantoide ruso con las inclusiones diagnósticas en cola de caballo y la tsavorita de África oriental de buen color y limpieza se venden habitualmente al por menor a entre dos mil y diez mil dólares por quilate, y las piedras excepcionales de más de tres quilates alcanzan decenas de miles. Los precios por quilate más altos del mercado del granate corresponden al demantoide ruso fino de más de cinco quilates y a la tsavorita de África oriental del mejor color, que en el comercio minorista pueden superar los diez mil dólares por quilate.
El granate es también un geobarómetro y un geotermómetro. Las presiones y temperaturas del metamorfismo se calculan de forma rutinaria a partir del reparto de elementos entre el granate y la biotita (el termómetro granate-biotita) o entre el granate y el clinopiroxeno (el termómetro de intercambio Fe-Mg granate-clinopiroxeno que se usa en el estudio de las eclogitas). El equilibrio GASP (granate–aluminosilicato–cuarzo–plagioclasa) proporciona otro barómetro de referencia. La zonación del granate conserva en un solo cristal de pocos milímetros la trayectoria P-T-t de todo un episodio orogénico. La datación radiométrica del granate por Lu–Hf y Sm–Nd, aplicada de forma pionera a las rocas alpinas de alta presión por Stéphanie Duchêne y colaboradores en un artículo de 1997 en Nature, y empleada hoy de forma rutinaria en zonas de crecimiento concretas, data los episodios metamórficos directamente, y no por la vía indirecta del U-Pb en circón. Como resumieron Baxter, Caddick y Ague en su revisión de 2013 en Elements, el granate es un mineral común de una utilidad nada común.
Cómo identificar el granate en muestra de mano
Tres rasgos diagnósticos resuelven la mayoría de los casos. Primero, el hábito equidimensional: un dodecaedro rómbico o un trapezoedro bien formado y sin planos de exfoliación descarta prácticamente todo salvo el granate y, rara vez, la leucita. Segundo, una dureza en torno a 7: el granate raya el cuarzo con un poco de esfuerzo y es rayado por el topacio. Tercero, la densidad: el granate pesa claramente en la mano, con un peso específico que suele superar 3,5.
En la mayoría de los contextos de campo, el color indica la especie. Los cristales de un rojo vino intenso en un esquisto micáceo o un gneis, asociados a biotita, moscovita, estaurolita o cianita, son almandino. Los cristales de rojo vivo a rojo violáceo en peridotitas, serpentinitas o kimberlitas son piropo. Los cristales naranjas en una pegmatita, con cuarzo ahumado y microclina, son espesartina. Los cristales verdes o de color canela en un mármol o en un skarn calcosilicatado son grosularia. Las drusas verdes sobre cromitita son uvarovita. Los cristales negros equidimensionales de las sienitas alcalinas son melanita. En lámina delgada, todos los granates comunes muestran un relieve muy alto y son isótropos (permanecen extinguidos) con nícoles cruzados, un rasgo diagnóstico casi exclusivo entre los silicatos formadores de rocas.
Lo que sigue en duda o en plena investigación
El propio supergrupo sigue en movimiento. La nomenclatura de Grew et al. de 2013 daba cabida a 32 especies, y un puñado de nuevas candidatas está en pleno proceso de aprobación por la CNMNC. Se sigue debatiendo si algunas composiciones de granate ricas en Ti y Zr merecen nombres raíz propios o se tratan mejor como soluciones sólidas de especies ya aprobadas.
Una cuestión más de fondo es si el granate es siempre cúbico. En 2019, Bernardo Cesare y sus colegas de la Universidad de Padua publicaron en Scientific Reports que el granate común (Fe-Mg-Ca-Mn) de los esquistos azules de baja temperatura y alta presión (el Complejo Franciscano de California y sus equivalentes de Córcega y de los Alpes italianos) y de las filitas de la facies de los esquistos verdes crece inicialmente como mineral tetragonal, no cúbico, y que solo adquiere la estructura cúbica a temperaturas más altas. La consecuencia es que los supuestos clásicos sobre la termodinámica del granate y el reparto de elementos quizá deban revisarse para las rocas de bajo grado, una corrección nada trivial para cualquier cálculo geobarométrico que cruce el límite de la facies de los esquistos verdes.
El manto profundo es el tercer frente abierto. El granate majorítico, en el que el Si pasa a coordinación octaédrica a presiones superiores a unos 7 GPa, domina la parte más profunda del manto superior y la zona de transición, desde unos 250 km hasta 660 km de profundidad.
Las inclusiones de granate majorítico en diamantes superprofundos de Jagersfontein (Sudáfrica) y Juína (Brasil) se han usado como manómetros naturales. Trevor Collerson y colaboradores (2010, Geochimica et Cosmochimica Acta) mostraron que las inclusiones majoríticas de Jagersfontein dan presiones de 16,9–22,3 GPa, de lleno en la zona de transición. Más recientemente, I. Koemets y colaboradores (2020, American Mineralogist) midieron las propiedades elásticas de inclusiones naturales de granate majorítico y sostuvieron que, si existen capas monominerales de majorita en la zona de transición, deberían producir una firma sísmica detectable. Sigue abierta la cuestión de si esas capas están muy extendidas y de qué nos dirían sobre el almacenamiento de corteza oceánica subducida.
Para ser un mineral que la mayoría de la gente solo conoce como la piedra natal de enero, el granate ha hecho un trabajo notable en las ciencias de la Tierra modernas. Registra la presión y la temperatura del metamorfismo y puede datarse directamente, todo ello a partir de un único cristal de pocos milímetros. La piedra roja de un broche victoriano y la inclusión de un diamante superprofundo brasileño pertenecen al mismo supergrupo, separadas por 600 kilómetros de desnivel vertical y 1.500 millones de años de historia geológica.
Preguntas frecuentes
¿El granate es una piedra preciosa o semipreciosa? En el comercio actual, el granate se clasifica como piedra semipreciosa, aunque la división entre preciosas y semipreciosas es una convención comercial del siglo XIX, no mineralógica. El demantoide y la tsavorita finos pueden alcanzar varios miles de dólares por quilate, muy por encima del precio de muchas piedras que el comercio sigue llamando «preciosas».
¿Es el granate la piedra natal de enero? Sí. El granate es la piedra natal moderna de enero, y la asociación es mucho más antigua que la lista actual de Jewelers of America: aparece ya en tablas europeas de piedras natales de época medieval.
¿Es raro el granate? Como grupo mineral, el granate es común: aparece en casi todos los grandes ambientes geológicos de la Tierra. Como gema, va desde lo abundante (el almandino y el piropo rojos de uso corriente) hasta algunas de las piedras de color más raras del mercado (el demantoide ruso y la tsavorita de África oriental de calidad fina).
¿Cómo se identifica el granate? Hay que buscar cristales equidimensionales, dodecaédricos o trapezoédricos, sin planos de exfoliación, una dureza de Mohs cercana a 7 (raya el cuarzo y es rayado por el topacio) y un peso apreciable para el tamaño del cristal. Rojo intenso en un esquisto micáceo: almandino; rojo violáceo en una peridotita: piropo; naranja en una pegmatita: espesartina; verde en un mármol: grosularia.
¿De dónde le viene el color al granate? De su química. El hierro y el magnesio dan los rojos intensos (almandino, piropo), el manganeso da el naranja (espesartina), las trazas de cromo y vanadio dan los verdes (uvarovita, tsavorita, demantoide) y el titanio da el negro (melanita).
