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macla nº 15.  septiembre 2011 
revista de la sociedad española de mineralogía 

 

Estudio del Efecto del Ca en el Crecimiento y 
Hábito de la Barita 
 / JUAN IBÁÑEZ DE ALDECOA (1), JOSÉ MANUEL ASTILLEROS (1,2,*), NURIA SÁNCHEZ-PASTOR (1), LURDES 
FERNÁNDEZ-DÍAZ (1,2) 

(1) Departamento de  Cristalografía y Mineralogía. Universidad Complutense de Madrid. 28040 Madrid (España) 
(2) Instituto de Geociencias (UCM). CSIC. Facultad de CC. Geológicas. Madrid (España) 
 
INTRODUCCIÓN. 
 
La barita (BaSO4) es un mineral 
relativamente común que puede 
formarse en un amplio rango de presión
y temperatura y, por tanto, en muy 
diversos ambientes geológicos, ya sean
de tipo sedimentario, metamórfico o
hidrotermal. En cuanto a la barita
precipitada en la corteza terrestre,
existe un consenso general respecto a 
que la mayor parte se forma a partir de 
mezcla de fluidos ricos en Ba con otros
que contienen sulfato, como el agua
oceánica (Hanor, 2000). Resulta 
interesante señalar que, si bien el agua 
de mar se encuentra generalmente 
subsaturada con respecto a barita, la 
amplia variación de la concentración de 
Ba (entre ~5 y 20 μg/kg de agua de 
mar) dependiendo de la ubicación
geográfica,  profundidad de la columna
de agua, etc.,  determina que algunas 
aguas oceánicas se encuentren 
ligeramente sobresaturadas. Esta 
situación se da, por ejemplo, en aguas 
intermedias y profundas del Pacífico
Norte y en aguas superficiales del Giro
de Waddel (Monnin et al., 1999). En 
cualquier caso, se considera poco
probable que la precipitación directa de 
barita en agua de mar sea un 
mecanismo significativo de formación
de este mineral. 
 
En este trabajo nos hemos propuesto un 
doble objetivo, por una parte evaluar el 
efecto que la presencia de Ca, un
elemento químico omnipresente en
medios acuosos (412,3 mg/kg en el 
agua de mar), tiene sobre el crecimiento
(inhibición) de la barita y, por otra parte, 
analizar y discutir los cambios que sufre
el hábito de los cristales de barita
cuando se forman en presencia de este
catión. Para ello hemos empleado
diversas técnicas de precipitación por 
mezcla de soluciones acuosas, tanto
basadas en la contradifusión de
reactivos a través de un medio poroso

como por mezcla directa de fluidos. 
 
EXPERIMENTAL. 
 
Los experimentos de cristalización por 
contradifusión se llevaron a cabo 
utilizando la técnica de gel de sílice, 
tanto inerte como dopado con pequeñas 
cantidades de Ca. Esta técnica permite 
seguir la evolución del sistema, desde 
que los fluidos empiezan a
contradifundir a través del gel hasta que
tiene lugar la nucleación y el
crecimiento de los cristales. El 
dispositivo experimental consistió en
una columna horizontal de gel, de 140 
mm de longitud y 9 mm de diámetro, 
separando dos ramas verticales, A y B,
en las que se situaron las soluciones 
madre. En los experimentos de gel 
inerte las soluciones madre que 
contenían el grupo aniónico (Na2SO4 0,5 
M se vertieron en la rama A), mientras 
que  la rama B se ocupó con soluciones
con una concentración de Ba idéntica en 
todos los casos (BaCl2 0,5 M) y 
concentraciones variables de Ca (CaCl2
= 0, 0,1, 0,25 y 0,5 M). En el caso del gel 
dopado, se emplearon las mismas 
concentraciones de Ba y sulfato que en
los experimentos de gel inerte, mientras
que el Ca (100, 500 y 1000 ppm) se 
incorporó directamente al gel durante su 
preparación.  Transcurrido un mes desde 
la observación de los primeros núcleos,
los cristales se extrajeron del gel y se 
estudiaron mediante microscopia
electrónica de barrido (MEB). 
 
En el segundo tipo de experimentos,
empleamos un microscopio de fuerza 
atómica (AFM) que nos permitió
observar en gran detalle (escala
nanométrica) el efecto que el Ca tiene 
sobre el crecimiento  de la superficie 
más importante en la morfología  de
barita, la (001). En este caso, secciones 
de barita recién exfoliadas se pusieron
en contacto con soluciones 
sobresaturadas con respecto a barita

(β=9,3-16,6) y con concentraciones muy 
bajas de Ca (Catotal=1,25 mmol).  
 
RESULTADOS. 
 
En los experimentos de crecimiento 
realizados en el gel de sílice en ausencia 
de Ca se obtuvieron cristales de barita
con una morfología tabular 
característica, basada en la 
combinación de formas {001} y {210}
(Fig. 1a). Sin embargo, la  presencia de 
de Ca en el medio de crecimiento (gel 
dopado) conduce a la modificación de
los cristales de barita, que desarrollan 
morfologías en las que sectores del 
cristal aparecen progresivamente 
desorientados con respecto a la 
orientación dominante. Este fenómeno 
se conoce como crecimiento cuarteado
y da lugar a morfologías  similares a las
rosas del desierto. Se ha podido 
establecer una correlación entre  la 
concentración de Ca en el medio y el 
desarrollo de estas morfologías, de 
modo que los cristales con signos más 
marcados de crecimiento cuarteado 
aparecen en los experimentos con 
mayor concentración de Ca en el medio 
(Fig. 1b-d). 
 
En los experimentos donde el Ca 
contradifunde junto con el Ba 
(experimentos de gel inerte), la 
morfología desarrollada por los cristales 
de barita difiere sensiblemente de los 
descritos previamente. Así, los cristales 
de barita formados a partir de
concentraciones moderadas de Ca 
(CaCl2 = 0,1 y 0,25 M) tienden a 
desarrollar morfologías dendríticas que 
se desarrollan a partir de ramas 
surgidas de los laterales del cristal. (Fig.
2a). Por último, los cristales crecidos a 
partir de concentraciones elevadas de 
Ca (CaCl2 = 0,5 M) muestran el 
desarrollo de crecimiento cuarteado 
superpuesto al dendrítico (Fig. 2b).  
 

palabras clave: Barita, Calcio, Crecimiento Cristalino. key words: Barite, Calcium, Crystal Growth. 
 

resumen SEM 2011 * corresponding author: jmastill@geo.ucm.es
 



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  a

b

Ca_0.1M

Ca_0.5M

a

b

Ca_0.1M

Ca_0.5M
 

fig 2. Hábito dendrítico (a) y dendrítico-cuarteado (b)
de cristales de barita crecidos por en un medio gel
por difusión de Ca. 
 
Las observaciones a nanoescala
realizadas con el AFM muestran como la
presencia de bajas concentraciones de
Ca presentes en las soluciones
sobresaturadas son suficientes para
inhibir casi por completo el avance de 
escalones monomoleculares sobre la 
superficie (001) de barita. El proceso de 
inhibición no tiene lugar sobre la
primera monocapa, que avanza

libremente y a una velocidad similar a la
observada en baritas crecidas en
ausencia de  Ca, sino únicamente 
cuando los escalones alcanzan    
superficies que han sido generadas
durante el experimento. La inhibición 
podría explicarse como una 
consecuencia de la incorporación del
Ca2+ en la estructura de la barita.
Debido a la diferencia existente entre
los radios iónicos de ambos cationes 
(Ba2+[XII]=1,61 Å, Ca2+[XII]=1,34 Å) la 
capacidad de la barita para incorporar 
Ca en su estructura debe ser muy 
limitada. Por ello, la incorporación de Ca 
producirá una deformación de la
estructura de la barita. En condiciones 
de alta sobresaturación y cuando la
relación Ca/Ba en el medio es alta, los 
factores cinéticos pueden determinar
que la incorporación de Ca sea elevada y 
tenga lugar no sólo en posiciones de 
red, sustituyendo al Ba, sino en otro tipo
de posiciones estructurales. Los 
cristales pueden rebajar su energía de
deformación a través de la generación
de defectos, como dislocaciones, por 
ejemplo, los cuales se pueden acumular
en bordes de bajo ángulo,  De este 
modo, las regiones limitadas por estos 
bordes quedan libres de defectos o de
deformaciones, lo que en última 
instancia  impediría el avance normal de
los escalones sobre estas superficies 
defectuosas. La ligera desorientación 
que se desarrolla entre sectores
cristalinos conduce a que el monocristal

evolucione progresivamente hacia un 
agregado, en el cual los signos de 
crecimiento cuarteado son evidentes. 
Este mecanismo puede explicar las 
características morfológicas de los 
cristales de barita obtenidos en los 
experimentos con gel dopado. Por otra 
parte, la morfología dendrítica que 
muestran  los cristales de barita 
obtenidos en los experimentos de gel 
inerte, parece ser una consecuencia de
la alta sobresaturación del sistema
durante el crecimiento. A este factor hay 
que sumarle el que, en este caso, la 
concentración de Ca en el medio en el 
momento de la nucleación es 
probablemente insuficiente para afectar 
sensiblemente al desarrollo de los 
cristales en las etapas iniciales. Cuando
la concentración de Ca en el medio 
aumenta, según progresa el crecimiento 
de los cristales de barita, este catión 
puede contribuir al desarrollo de 
morfologías dendríticas e incluso 
promover el crecimiento cuarteado 
cuando las concentraciones de Ca en el 
medio son suficientemente elevadas 
(CaCl2 = 0,5 M). 
 
CONCLUSIONES. 
 
El Ca presente en el medio de 
crecimiento inhibe de manera muy 
eficaz  la precipitación de la barita.  Este 
hecho podría explicar que la 
precipitación química directa de barita 
en los océanos no tenga lugar. Por otra 
parte, la presencia de Ca puede 
modificar sensiblemente el hábito de la 
barita, dando lugar al desarrollo de 
crecimiento cuarteado y dendrítico. 
 
AGRADECIMIENTOS. 
 
Este trabajo ha sido financiado por los 
proyectos CGL2010-20134-C02-01 y 
CGL2010-20134-C02-02 (MICINN). 
Agradecemos  a los miembros del 
Centro de Microscopía Electrónica y 
Citometría de la UCM su asistencia 
técnica en el proceso de caracterización 
de las muestras. 
 
REFERENCIAS.  
 
Hanor, J.S. (2000): Barite-Celestine 

geochemistry and environments of 
formation. In “Sulfate Minerals: 
Crystallography, Geochemistry and 
Environmental Significance”, C.N. Alpers, 
J.L. Jambor, D.K. Nordstrom, eds. Rev.
Miner. Geochem., 40, 193-275. 

Monnin, C., Jeandel, C., Cattaldo, T., Dehairs, 
F. (1999): The marine barite saturation 
state of the world ocean. Marine Chem,,
65, 253-261. 

  a b

c d
Ca_0 ppm Ca_100 ppm

Ca_500 ppm Ca_1000 ppm

a b

c d
Ca_0 ppm Ca_100 ppm

Ca_500 ppm Ca_1000 ppm
 

fig 1. Hábitos característicos de cristales de barita crecidos en un medio gel en ausencia de Ca (a) y en 
presencia de concentraciones crecientes de Ca en el medio de cristalización (b-d).