Todos los reactivos empleados en el análisis fueron de calidad puro para análisis (pa): KI de la Scharlau, España; HCl de la J. T. Baker, Bélgica; H₂O₂ de la Merck, Alemania; EDTA de la AnalaR, Inglaterra; calceína de la Chem-Lab, Bélgica; eriocromo negro T de la Panreac Química S.A., España; LiBO₂ de la LAVAL LAB, y la solución estándar elemental para ICP de la SCP Science, Canadá.

Balanza analítica Mettler AE-160. Suiza

Las muestras analizadas fueron facilitadas por la Empresa de Mármoles Cubanos, y provienen del proyecto Mármol Blanco de la Sierra de la Gran Piedra, y son entregadas en formato de bloques sólidos, piedras de diferentes tamaños o polvo, dependiendo de la zona de muestro.

Se tomó una porción de 500 g de muestra y, previo secado a la temperatura de 105 ± 5 ^oC para disminuir la humedad hasta menos de 2 %, se trituró por medio de la desintegración mecánica de la muestra bruta, empleando el molino de mandíbula hasta lograr el diámetro de partícula requerido (< 1mm). Una porción representativa obtenida por cuarteo (hasta obtener la cantidad deseada), se trasfiere a un cartucho o sobre. Las muestras, para evitar que se humedezcan, se ordenaron y se colocaron en la estufa a 105 ± 5 ^oC para su posterior análisis.

Determinación de Fe₂O₃, Al₂O₃, SiO₂, MnO₂ y TiO₂ y oligoelementos

La preparación de las muestras se realizó por fusión con metaborato de litio en un equipo de fusión Claisse Fluxy. Las sales formadas se lixiviaron con ácido clorhídrico diluido. En la solución resultante, se encontraron todos los elementos de interés, que se determinaron por ICP-OES en un equipo Spectro Arcos ICP de fabricación alemana, midiendo la emisión de los átomos excitados en el plasma. Las condiciones instrumentales tomadas para el análisis fueron: antorcha vertical, nebulizador de flujo cruzado, cámara de nebulización de vidrio, tiempo de calentamiento de 30 min y longitudes de onda (nm) de Fe: 259,837; Al: 228,616; Si: 308,215; Ag: 328,068; As: 189,042; Ba: 230,424; Co: 228,616; Cu: 324,754; Sr: 421,552; Pb: 220,353; Zn: 206,200; V: 292,464; Sc: 361,384; Y: 371,030; Ga: 287,424; Ge: 193,889; Se: 196,000; Sn: 189,991; P: 177,500; para cada elemento.

Determinación de Na₂O y K₂O

La muestra ya preparada por el método anterior, se analizó mediante un fotómetro de llamas Corning 400 de fabricación alemana. Para esta determinación, se midió directamente la intensidad de las radiaciones producidas por la llama aire-acetileno correspondiente a cada uno de estos elementos, usando los filtros respectivos y ajustando el cero del equipo con la solución del ensayo en blanco. Se efectuó la medición a una longitud de onda de 589 nm para el sodio, y 768 nm para el potasio.

Determinación de Ca y Mg

Estos elementos, que pueden ser expresados tanto como óxidos, como carbonatos dada la composición habitual de un mármol, se encuentran comúnmente en altas proporciones, por lo cual se determinaron por métodos volumétricos mediante formación de complejos con EDTA (sal disódica), el calcio a pH 12 a 13 y el magnesio a pH 10. Se emplearon calceína y eriocromo negro T, respectivamente como indicadores.

Porosidad

Probetas cúbicas de 7 cm de arista, previamente secadas (Msec), se sumergieron en agua filtrada durante 24 h como mínimo, hasta alcanzar la saturación (Msat); posteriormente se sumergieron en agua destilada y se midió la masa hidrostática (Msub) correspondiente al agua desplazada por los poros rellenos de fluido. Por diferencia de masas, se realizaron los cálculos.¹³

Granulometría

De acuerdo con la NC 631: 2014,¹⁴ se hizo pasar una masa conocida del árido, por tamices de diferentes tamaños de poro. Luego se tomaron las fracciones que atraviesan los distintos tamices: 3,35; 2,80; 2,00; 0,85; 0,40; 0,15, y menores de 0,15 mm.

Peso volumétrico o densidad aparente

Conforme la NC 283 de 2003,¹⁵ se determinó la masa de la muestra y se dividió entre el volumen de la misma. Para evitar que el cuerpo absorba agua, se recubre con una capa delgada de parafina. El cálculo del volumen se basó sobre el principio de Arquímedes.

Por ciento de absorción

Según la NC 1103 de 2015¹³, se seleccionó un mínimo de diez fragmentos de roca de masa de entre 50 a 60 g. Se desecaron los trozos de roca con sílica gel durante 24 h o en estufa a 105 ± 1 ºC por igual tiempo, y se pesaron. Luego se sumergieron en agua para análisis por 1 h, y se secaron superficialmente con un paño; y se pesaron.

Resistencia a la compresión

De acuerdo con la NC 54-032 de 1985¹⁶, se tomó la muestra de roca sin cavernas, grietas, fisuras o una marcada formación laminar. Las caras de carga de las probetas eran perpendiculares en relación con el eje de las mismas y paralelas entre sí. Luego se aplicó la carga en la prensa hasta alcanzar la rotura.

Resistencia a la flexión

De acuerdo con la NC 54-252 de 1983¹⁷, se tomó la muestra de roca sin planos de debilitamiento, grietas, foliación o estratificación. La relación entre la longitud y la dimensión menor de la probeta fue de 5:1; la longitud de 200 a 250 mm y el ancho de la base de 40 50 mm. Las probetas fueron prismáticas o cilíndricas, con irregularidades menores que 0,05 mm. Se colocó el cilindro de transmisión de carga en el centro de la probeta, y luego se realizó la medición hasta la rotura.

Desgaste o abrasión

El método se basó, de acuerdo con la NC 188 de 2002¹⁸, en hacer girar una fracción determinada de la muestra en un equipo normalizado llamado molino “Los Ángeles”, el cual posee en su interior una carga abrasiva constituida por bolas de acero. La interacción entre la muestra, el cilindro y la carga abrasiva produce un desgaste en el árido, el cual se expresa como la pérdida que sufre la muestra al pasarse por un tamiz de 1,68 mm, expresado en por ciento de la muestra inicial.

Porcentaje de triturabilidad

Se realizó según la NC 190: 2002¹⁹, que se basa en la determinación del índice de triturabilidad de la porción de árido grueso sometida a esfuerzo de compresión constante.

Tratamiento de datos

Todos los datos se procesaron en el software estadístico STATGRAPHICS Centurion XV.

Como es conocido, los elementos que se encuentran en mayor proporción en un mineral son los que definen sus propiedades. En la tabla 1 se muestra la concentración (Conc.) de elementos más comunes en mármol blanco de la sierra de La Gran Piedra, su coeficiente de variación (CV), así como una comparación con otros yacimientos de mármol blanco como Macael de España, Carrara en Italia y la del monte Pentélico en Grecia.²⁰

Tabla 1

Debido al bajo contenido de magnesio y el alto contenido de calcio se puede asegurar, que la naturaleza del mármol es calcítica, pues usualmente los mármoles calcíticos tienen más de un 90 % de CaCO₃. Precisamente, el mayor por ciento es de calcio (99,02 %), por lo cual resulta un mármol blanco o poco coloreado, al presentar bajas proporciones de los elementos que pueden aportar color al mineral, tanto de manera homogénea como en bandeados.²¹

De acuerdo con el coeficiente de variación calculado y los intervalos en los que se encuentran las concentraciones de estos elementos, se puede decir que Ca, Na y K presentan coeficientes de variación menores que 10 %, por lo que se puede considerar que estos estos elementos presentan una distribución estadísticamente homogénea en el mineral. No es así para el resto de los elementos.

Sodio y potasio, comúnmente aparecen en la estructura del mineral producto de la entrada de fluidos con sales solubles de estos elementos en los poros y fisuras del mineral, por lo cual su composición no debe ser tan heterogénea, dada la edad geológica de la Gran Piedra. En contraste, resalta la gran heterogeneidad de la presencia de aluminio y el silicio; sin embargo, si se calcula el coeficiente de determinación para estos elementos, en cada una de las mediciones se obtiene que están correlacionados en un 97,69 %; lo que indica que estos elementos se encuentran, principalmente, formando compuestos donde están en una composición definida, como los aluminosilicatos. Este comportamiento es común en otros mármoles blancos como Carrara y del monte Pentélico.²²

Otros elementos que pueden mostrar altas correlaciones en la composición del mármol son el magnesio y el calcio, sin embargo, su análisis muestra que en este mineral no existe correlación entre estos elementos, lo cual indica que la presencia del magnesio no es producto de un mineral donde se encuentre en porciones definidas con el calcio, sino que su presencia es producto de la sustitución del calcio en la red cristalina del mineral.

Es evidente la similitud del mármol blanco de la sierra de la Gran Piedra con los mármoles comerciales más importantes, en cuanto a la composición de elementos más comunes y la proporción entre estos, como se muestra en la tabla 1.

La proporción de los elementos minoritarios u oligoelementos es una de las herramientas más útiles de la arqueometría, pues suele ser propia de cada cantera. Al mármol blanco extraído de la manifestación Alto del Mapú se le determinaron 17 elementos minoritarios (tabla 2) por los métodos declarados.

Tabla 2

Como se puede apreciar, todos estos elementos se encuentran en el orden de las partes por millón (ppm). Cabe señalar que se encuentran en mayor proporción, manganeso, estroncio, cobalto, itrio, y bario, por este orden. Es común que esto sea así. Tanto manganeso como estroncio tienen la capacidad de sustituir al calcio en la red cristalina, por lo cual, dada la génesis del mineral, sus concentraciones pueden ser elevadas. En el caso del estroncio, esto es común en mármoles de origen aragonítico, pero no ocurre así en los calcíticos. La presencia de este elemento en concentraciones elevadas es característico en la cantera de Göktepe, donde este elemento oscila normalmente entre 400 y 600 ppm, e incluso alcanza valores cercanos a 1 000 ppm.²³ En otros tipos de mármoles como Carrara, las concentraciones son similares a las encontradas en la presente investigación.²¹

Según el coeficiente de variación calculado, el coeficiente de variación es menor que el 25 %, como en todos los casos; se puede considerar que estos elementos presentan una distribución estadísticamente homogénea en el mineral.