¿Crecen las piedras? Cómo se forman los cristales en la naturaleza y por qué en la cueva de Naica miden 11 metros de largo

Sí, las piedras crecen, solo que lentamente y no de la misma manera que las plantas. En la cueva de Naica, en México, los cristales de yeso crecieron en agua caliente aproximadamente el grosor de un cabello en cien años, y el mayor de ellos alcanzó una longitud de 11,4 metros [1][2]. Es el mismo mineral del que se fabrican las lámparas y candelabros de selenita.

¿Crecen las piedras? Crecen los cristales, y lo hacen desde el exterior

Un cristal es una sustancia en la que los átomos están dispuestos en un orden estricto y repetitivo. Comienza a crecer cuando en el agua se ha disuelto más sustancia de la que el agua puede retener, y las partículas sobrantes se adhieren al cristal ya existente [3]. Por eso, el cristal crece solo desde el exterior, capa por capa, y sus caras lisas reflejan el orden atómico interno. Cómo este orden determina la forma de la piedra, puede leerse en el artículo sobre formas de cristales.

También existen piedras que crecen como una formación entera. Una concreción se forma en sedimentos alrededor de un núcleo, por ejemplo, un fósil o un grano mineral: el agua deposita una sustancia cementante alrededor de él, y la concreción crece desde el centro hacia fuera [4]. Así se forma la septaria, cuyas grietas posteriormente fueron rellenadas por calcita [5]. En las cuevas crecen estalactitas: una gota en el techo pierde dióxido de carbono, se deposita una fina capa de carbonato en su superficie, y cada estalactita comienza a crecer como un tubo hueco [6].

Los cristales en la naturaleza suelen formarse de tres maneras:

Origen	Qué ocurre	Ejemplos
Magma	La roca fundida se enfría y los átomos se ordenan en cristales	Cuarzo y feldespato de granito, turmalina, aguamarina
Solución acuosa en grietas y cavidades	El agua, a menudo caliente, deposita las sustancias disueltas en ella	Cristal de roca, amatista, pirita
Agua salada en evaporación	El agua se evapora y el mineral disuelto queda	Sal gema o halita, yeso, selenita

El cuarto camino es el metamorfismo: una roca ya existente se transforma por el calor y en ella se forman nuevos minerales. Así se originó la lazurita: en la caliza o el mármol cerca de zonas de intrusión magmática, el mineral lazurita reemplaza parte de la roca [7].

Del magma: granito, pegmatitas y obsidiana

Cuanto más lentamente se enfría el magma, más grandes crecen los cristales. El granito se solidifica profundamente bajo la superficie terrestre, y los granos de cuarzo, feldespato y mica son lo suficientemente grandes como para distinguirlos a simple vista [8]. La obsidiana es el ejemplo opuesto: la lava se enfrió tan rápido que los átomos no tuvieron tiempo de ordenarse en una red cristalina, y se formó un vidrio volcánico [9]. Por eso, la obsidiana es un mineraloide, no un mineral, y su fractura tiene bordes afilados.

Los cristales de magma más grandes crecen en las pegmatitas. Al final de la solidificación del magma, se acumula agua en la que se disuelven iones. En el agua, estos se mueven mucho más libremente que en el fundido, por lo que los cristales crecen grandes [10]. En las pegmatitas se han encontrado algunos de los mejores yacimientos mundiales de turmalina, aguamarina y topacio, y también se encuentra kunzita, una variedad rosada de espodumena [5][10]. Un cristal de espodumena en las minas de Etta, en Dakota del Sur, EE. UU., medía 42 pies, es decir, unos 12,8 metros de largo y proporcionó unas 90 toneladas de espodumena [10]. Era incluso más largo que el mayor cristal de Naica.

Del agua caliente: cristal de roca y pirita

Muchos minerales crecen a partir de agua caliente que fluye por las grietas de las rocas. Esta solución transporta sustancias disueltas y, al cambiar la temperatura o la composición del agua, se depositan en las paredes de las grietas y cavidades. Así se formaron los famosos yacimientos de cuarzo en Arkansas: el Servicio Geológico de EE. UU. los describe como rellenos de cavidades depositados por soluciones hidrotermales ascendentes [11]. El cristal de roca más claro se encuentra en las puntas de los cristales que crecieron sin obstáculos [11].

Las personas han aprendido a imitar este proceso natural. Hoy en día, la mayoría de los cristales de cuarzo para electrónica y óptica se cultivan en laboratorios a partir de agua sobrecalentada en la que se ha disuelto dióxido de silicio [12]. De manera similar se cultiva la amatista sintética, que está en el mercado al menos desde 1970 y no se diferencia químicamente de la natural [5]. Cómo distinguir una piedra natural del vidrio y otras imitaciones, puede leerse en el artículo Cómo reconocer un cristal auténtico.

En algunos cristales se puede observar su historia de crecimiento. En el cuarzo fantasma, un cristal creció sobre otro y en el interior se ve el contorno fantasmal de la etapa anterior [13]. La pirita se forma tanto a altas como a bajas temperaturas, y en sedimentos necesita hierro, azufre y un ambiente con poco oxígeno, por lo que a menudo se encuentra en lutitas y carbones oscuros ricos en materia orgánica [14]. Muestras sin tratar de pirita y amatista con caras naturales pueden encontrarse en la sección Piedras sin tratar.

Geodas de amatista: por qué el interior de la piedra es hueco

Una geoda es una piedra redonda con una cavidad cuyas paredes están recubiertas de cristales por dentro. En rocas volcánicas, esta cavidad suele ser una burbuja de gas que quedó en la lava cuando su superficie se solidificó [4]. Más tarde, el agua que fluía a través de la roca depositó capas de ágata y luego cristales de cuarzo, que crecieron desde las paredes hacia el centro [4]. Por eso la geoda es hueca: primero hubo un vacío, y los cristales lo llenaron gradualmente, pero a menudo no por completo.

Las geodas de amatista más famosas provienen del sur de Brasil y la vecina Uruguay, donde se encuentran en flujos de lava basáltica [4]. Un grupo de investigadores dirigido por la Universidad de Göttingen descubrió en 2024 que la amatista de las geodas uruguayas cristalizó a temperaturas sorprendentemente bajas, solo de 15 a 60 °C, a partir de agua similar en composición al agua subterránea [15]. Algunas geodas allí superan los cinco metros de altura [15]. El color violeta de la amatista se debe a la presencia de hierro en el cuarzo junto con la radiación natural de las rocas circundantes [16]. Si se calienta la amatista, el color cambia, y la mayor parte del citrino disponible en el mercado es amatista tratada térmicamente [5].

La exposición prolongada al sol puede decolorar el tono violeta de la amatista, por lo que no coloque drusas en un alféizar soleado [5]. Puede ver drusas de amatista, también con base plana, en la sección Drusas y geodas.

Del agua en evaporación: sal gema y selenita

Cuando el agua salada se evapora, las sustancias disueltas permanecen y se cristalizan. La halita o sal gema suele formarse en climas secos donde se evapora el agua de mar, y hoy en día se forma, por ejemplo, en el Gran Lago Salado de EE. UU. y el Mar Muerto [17]. En la halita, los iones de sodio y cloruro están dispuestos en una red cúbica, por lo que los cristales que crecen de una solución salina son cúbicos [3][17].

El yeso es el mineral de sulfato más común, y en capas sedimentarias a menudo se encuentra junto con halita y anhidrita [18]. La variedad transparente del yeso se llama selenita, y la fibrosa se llama espato satinado, y es precisamente de espato satinado de donde suelen fabricarse las barras y lámparas de selenita [5]. En el Alto Atlas de Marruecos, cerca de Marrakech, hay grandes depósitos de sal gema y yeso en capas del período Triásico [19], y nuestras lámparas de tienda están hechas de selenita natural de Marruecos. Como el yeso se disuelve lentamente en agua, aproximadamente 2 gramos por litro, limpie la selenita solo con un paño seco [5]. Cómo elegir una lámpara y dónde colocarla, puede leerse en el artículo Lámpara de selenita, y todos los objetos de selenita se encuentran en la sección Selenita.

Cueva de Naica: por qué allí los cristales crecieron hasta 11 metros

En las minas de Naica, en el norte de México, estado de Chihuahua, se encuentra uno de los yacimientos de plomo y plata más importantes del mundo [20]. En el año 2000, dos hermanos mineros, al perforar un túnel a casi 300 metros de profundidad, descubrieron una cueva de caliza llena de enormes cristales de yeso [20][21]. La cueva fue llamada Cueva de los Cristales. Sus cristales miden hasta 11 metros de largo y hasta un metro de grosor, mucho más grandes que cualquier cristal de yeso encontrado anteriormente [20].

Durante mucho tiempo no se supo cómo pudieron crecer tales gigantes. Investigadores de España y México determinaron en 2007 que los cristales crecieron en agua caliente a unos 54 °C, con poca sal, justo por debajo del límite de 58 °C en el que la solubilidad del anhidrita y el yeso es igual [20]. Por debajo de este límite, la anhidrita, que se había depositado antes en las minas, se volvió inestable y se disolvía lentamente, liberando calcio y sulfato en el agua, de los cuales crecía el yeso [20][22]. La solución estaba solo ligeramente sobresaturada, por lo que se formaron pocos núcleos de nuevos cristales y la sustancia se añadía a los mismos pocos cristales [20].

Los cristales crecieron extremadamente despacio. En 2011, los investigadores midieron en laboratorio que la velocidad de crecimiento más lenta del yeso de Naica es de 14 femtómetros por segundo, es decir, aproximadamente un nanómetro o una milmillonésima parte de un metro por día [23]. A este ritmo, un milímetro crece en poco más de 2200 años [23]. El Consejo Superior de Investigaciones Científicas de España lo comparó con el grosor de un cabello en cien años y estimó que algunos cristales de la cueva han crecido casi un millón de años [1]. Según la medición publicada por los investigadores de Proyecto Naica en 2009, el mayor cristal tiene 11,40 metros de largo, unos 5 metros cúbicos de volumen y un peso estimado de unas 12 toneladas [2]. Los 12 metros que se repiten a menudo son un redondeo, y las 55 toneladas mencionadas en fuentes populares [22] superan varias veces la estimación calculada a partir del volumen medido.

¿Sabía que? Solo unos pocos grados marcaron la diferencia entre que en la cueva crecieran gigantes o miles de pequeños cristales. Los cálculos de los investigadores muestran que a temperaturas de 44 a 45 °C, nuevos cristales comenzarían a formarse en cuestión de meses o incluso días [20]. Por eso, en la cueva de las Espadas, Cueva de las Espadas, más cercana a la superficie y más fría, crecieron muchos más cristales, pero más pequeños [20].

En la cueva el aire estaba a más de 40 °C y la humedad era del 90 al 100 %, por lo que cada visita suponía un riesgo de golpe de calor [21]. Las bombas de la mina mantenían el nivel del agua cientos de metros por debajo del natural [20], y en octubre de 2015, cuando terminó la extracción, se permitió que la cueva se inundara de nuevo [24]. Ya en 2007, los investigadores escribieron que bajo el agua los cristales volverán a crecer, solo que ya no estarán accesibles para las personas [20].

Cristales de sal en casa: un experimento sencillo

El crecimiento de cristales puede observarse también en la cocina, y es un buen experimento para hacer con niños. Necesitará sal de mesa sin yodo, agua destilada, un frasco de vidrio y un platillo poco profundo [3].

• Un adulto coloca una cuchara de metal en el frasco para evitar que el vidrio se rompa por el calor, vierte agua caliente y añade sal poco a poco, removiendo hasta que la sal ya no se disuelva y comience a acumularse en el fondo. Esto es una solución saturada [3][25].
• Cuando la solución se asiente, vierta cuidadosamente la parte clara en el platillo, dejando la sal no disuelta en el frasco [3].
• Coloque el platillo en un lugar cálido donde nadie lo toque y obsérvelo cada día. Al evaporarse el agua, la solución se sobresatura y tras unos días o una semana aparecen cristales [3].
• Obsérvelos con una lupa. Los cristales de sal son cúbicos porque los iones de sodio y cloruro en la halita están dispuestos en filas y columnas rectas [3].
• Para obtener un cristal más grande, elija el cubo más bonito, átelo a un hilo y cuélguelo en una nueva solución saturada, fijando el hilo a un lápiz sobre el vaso. El cristal crecerá durante varios días o semanas [3].

Debido al agua caliente, la solución la prepara un adulto, y los niños solo tocan el frasco cuando se ha enfriado a temperatura ambiente [25]. No coma los cristales de sal y limpie las superficies después del experimento. En la naturaleza funciona el mismo principio: en la cueva de Naica, una solución solo ligeramente sobresaturada y una temperatura casi constante durante cientos de miles de años permitieron que crecieran unos pocos gigantes en lugar de muchos cristales pequeños [20][22].

Preguntas frecuentes

¿Están vivos los cristales?

No. Un cristal crece porque nuevos átomos se adhieren a su superficie desde la solución o el fundido circundante. No tiene células ni metabolismo, y no se reproduce como los seres vivos.

¿Qué tan rápido crecen los cristales?

La velocidad varía enormemente. Los cristales de sal en un platillo aparecen en unos días, pero el yeso de Naica creció aproximadamente el grosor de un cabello en cien años, y según las estimaciones de los investigadores, algunos cristales de la cueva han crecido casi un millón de años.

¿Por qué el interior de las geodas es hueco?

La cavidad existía antes que los cristales: en rocas volcánicas suele ser una burbuja de gas en la lava solidificada. El agua depositó ágata y cuarzo en la cavidad, los cristales crecieron desde las paredes hacia el centro y a menudo no la llenaron por completo.

¿Cuánto mide el mayor cristal de la cueva de Naica?

El mayor cristal medido en la Cueva de los Cristales mide 11,40 m de largo, su volumen es de unos 5 m³ y su peso estimado es de unas 12 toneladas. Los 12 metros que se mencionan a menudo son un redondeo, y las 55 toneladas citadas en fuentes populares superan varias veces la estimación basada en el volumen medido.

¿La lámpara de selenita está hecha del mismo mineral que los cristales de Naica?

Sí, ambos son yeso CaSO4·2H2O. En Naica creció selenita transparente, pero las lámparas suelen fabricarse con la variedad fibrosa de yeso, espato satinado, que produce el brillo sedoso.

Fuentes

1. CSIC (Consejo Superior de Investigaciones Científicas de España). Un estudio del CSIC mide la velocidad de crecimiento de los cristales gigantes de Naica (nota de prensa, 13.09.2011). https://csic.es/sites/default/files/d7/noticias/Nota%2520de%2520prensa_159.pdf
2. Badino, G. y otros. The Naica Caves Survey. 15th International Congress of Speleology, 2009. https://laventa.it/documenti/naica-ics2009_36847.pdf
3. Penn State MRSEC. Growing Crystals (actividad para niños). https://www.mrsec.psu.edu/education-outreach/public/nano-activities-kids/liquid-metal/growing-crystals
4. Geology.com. Geodes: How Do They Form? https://geology.com/articles/geodes/
5. Enciclopedia de piedras FREQUENCIES: septaria, kunzita, amatista, citrino, selenita (datos verificados según GIA, Mindat, geology.com). https://frequencies.lv/enciklopedija/
6. U.S. National Park Service. Speleothems. https://www.nps.gov/subjects/caves/speleothems.htm
7. Geology.com. Lapis Lazuli. https://geology.com/gemstones/lapis-lazuli/
8. Geology.com. Granite. https://geology.com/rocks/granite.shtml
9. Geology.com. Obsidian. https://geology.com/rocks/obsidian.shtml
10. Geology.com. Pegmatite. https://geology.com/rocks/pegmatite.shtml
11. Engel, A. E. J., 1946. The quartz crystal deposits of western Arkansas. Economic Geology 41(6) (base de datos de publicaciones del USGS). https://www.usgs.gov/publications/quartz-crystal-deposits-western-arkansas-0
12. Geology.com. Quartz. https://geology.com/minerals/quartz.shtml
13. Minerals.net. Quartz. https://www.minerals.net/mineral/quartz.aspx
14. Geology.com. Pyrite. https://geology.com/minerals/pyrite.shtml
15. Universidad de Göttingen. Mystery of Uruguay’s amethyst geodes (nota de prensa, 01.10.2024). https://uni-goettingen.de/en/3240.html?id=7555
16. HyperPhysics (Georgia State University). Amethyst (cita a Mineralogical Society of America). https://hyperphysics.gsu.edu/hbase/Minerals/amethyst.html
17. Geology.com. Halite. https://geology.com/minerals/halite.shtml
18. Geology.com. Gypsum. https://geology.com/minerals/gypsum.shtml
19. Deposits Magazine. Triassic salt in the High Atlas of Morocco (2016). https://depositsmag.com/2016/11/17/triassic-salt-in-the-high-atlas-morocco/
20. García-Ruiz, J. M. y otros. Formación de megacristales naturales de yeso en Naica, México. Boletín de la Sociedad Geológica Mexicana, 2007 (versión en español del artículo en Geology 35(4)). https://www.redalyc.org/pdf/943/94320861005.pdf
21. National Geographic Magazine. Neil Shea, Cave of Crystal Giants (2008, copia de archivo). https://web.archive.org/web/20090906092603/https://ngm.nationalgeographic.com/2008/11/crystal-giants/shea-text/1
22. National Geographic. Giant Crystal Cave’s Mystery Solved (2007). https://www.nationalgeographic.com/science/article/giant-crystal-cave-mexico-mystery-solved
23. Live Science. Cave’s Giant Crystals Take Eons to Grow (sobre Van Driessche y otros, PNAS 2011). https://www.livescience.com/30772-giant-crystals-grow-slowly.html
24. Wikipedia. Cave of the Crystals. https://en.wikipedia.org/wiki/Cave_of_the_Crystals
25. Salt Association (Reino Unido). How to Grow a Salt Crystal. https://saltassociation.co.uk/education/chemistry-salt/how-to-grow-salt-crystal/