Roca volcanica - Volcanic rock

Ignimbrita , una roca volcánica depositada por flujos piroclásticos

La roca volcánica (a menudo abreviada a volcánica en contextos científicos) es una roca formada a partir de lava que brota de un volcán . En otras palabras, se diferencia de otras rocas ígneas por ser de origen volcánico . Como todos los tipos de rocas, el concepto de roca volcánica es artificial y, en la naturaleza, las rocas volcánicas se clasifican en rocas hipabisales y metamórficas y constituyen un elemento importante de algunos sedimentos y rocas sedimentarias . Por estas razones, en geología, las rocas volcánicas y las rocas hipabisales poco profundas no siempre se tratan como distintas. En el contexto de la geología del escudo precámbrico , el término "volcánico" se aplica a menudo a lo que son rocas estrictamente metavolcánicas . Las rocas volcánicas y los sedimentos que se forman a partir del magma erupcionado en el aire se denominan "volcaniclásticos" y técnicamente son rocas sedimentarias.

Las rocas volcánicas se encuentran entre los tipos de rocas más comunes en la superficie de la Tierra, particularmente en los océanos. En tierra, son muy comunes en los límites de las placas y en las provincias de basalto inundable . Se ha estimado que las rocas volcánicas cubren alrededor del 8% de la superficie terrestre actual de la Tierra.

Caracteristicas

Ajuste y tamaño


Clasificación de rocas y sedimentos volcánicos
Depósito piroclástico
Tamaño de clast en mm Piroclasto Principalmente no consolidado: tefra Principalmente consolidado: roca piroclástica
> 64 mm Bomba, bloque Aglomerado, lecho de bloques o bomba, bloque de tefra Aglomerado, brecha piroclástica
64 hasta 2 mm Lapillus Capa, lecho de lapilli o lapilli tephra Toba lapilli
2 hasta 1/16 mm Grano grueso de ceniza Ceniza gruesa Grueso (toba ceniza)
<1/16 mm Grano de ceniza fino (grano de polvo) Ceniza fina (polvo) Toba fina (ceniza) (toba de polvo)

Textura

Microfotografía de un fragmento lítico volcánico ( grano de arena ); la imagen superior es luz de polarización plana, la imagen inferior es luz de polarización cruzada, el cuadro de escala en el centro izquierdo es de 0,25 milímetros.

Las rocas volcánicas suelen tener una textura de grano fino o afanítico al vidrio. A menudo contienen clastos de otras rocas y fenocristales . Los fenocristales son cristales que son más grandes que la matriz y son identificables a simple vista . El pórfido de rombo es un ejemplo con grandes fenocristales en forma de rombo incrustados en una matriz de grano muy fino.

Las rocas volcánicas a menudo tienen una textura vesicular causada por los huecos que dejan los volátiles atrapados en la lava fundida . La piedra pómez es una roca altamente vesicular producida en erupciones volcánicas explosivas .

Química

La mayoría de los petrólogos modernos clasifican las rocas ígneas, incluidas las volcánicas, por su química cuando se trata de su origen. El hecho de que se puedan desarrollar diferentes mineralogías y texturas a partir de los mismos magmas iniciales ha llevado a los petrólogos a depender en gran medida de la química para observar el origen de una roca volcánica.

Clasificación IUGS de rocas volcánicas afaníticas según su contenido en peso relativo de álcali (Na 2 O + K 2 O) y sílice (SiO 2 ). El área azul es aproximadamente donde se trazan las rocas alcalinas; área amarilla donde se trazan rocas subalcalinas. Fuente original: * Le Maitre, RW ( ed. ); 1989 : Clasificación de rocas ígneas y glosario de términos , Blackwell Science, Oxford.

La clasificación química de las rocas ígneas se basa primero en el contenido total de silicio y metales alcalinos ( sodio y potasio ) expresado como fracción en peso de sílice y óxidos alcalinos ( K 2 O más Na 2 O ). Estos colocan la roca en uno de los campos del diagrama TAS . Las rocas ultramáficas y las carbonatitas tienen su propia clasificación especializada, pero rara vez se presentan como rocas volcánicas. Algunos campos del diagrama TAS se subdividen aún más por la relación de óxido de potasio a óxido de sodio. Se pueden realizar clasificaciones adicionales sobre la base de otros componentes, como el contenido de aluminio o hierro.

Las rocas volcánicas también se dividen ampliamente en rocas volcánicas subalcalinas , alcalinas y peralcalinas . Las rocas subalcalinas se definen como rocas en las que

SiO 2 <-3.3539 × 10 −4 × A 6 + 1.2030 × 10 −2 × A 5 - 1.5188 × 10 −1 × A 4 + 8.6096 × 10 −1 × A 3 - 2.1111 × A 2 + 3.9492 × A + 39.0

donde tanto el contenido de sílice como de óxido alcalino total (A) se expresan como fracción molar . Debido a que el diagrama TAS usa fracción de peso y el límite entre roca alcalina y subalcalina se define en términos de fracción molar, la posición de esta curva en el diagrama TAS es solo aproximada. Las rocas volcánicas peralcalinas se definen como rocas que tienen Na 2 O + K 2 O> Al 2 O 3 , por lo que algunos de los óxidos alcalinos deben estar presentes como aegirina o anfíbol sódico en lugar de feldespato .

La química de las rocas volcánicas depende de dos cosas: la composición inicial del magma primario y la posterior diferenciación. La diferenciación de la mayoría de los magmas tiende a incrementar el contenido de sílice ( SiO 2 ), principalmente por fraccionamiento de cristales . La composición inicial de la mayoría de los magmas es basáltica , aunque pequeñas diferencias en las composiciones iniciales pueden dar como resultado múltiples series de diferenciación. Los más comunes de estas series son el toleítico , calco-alcalino y alcalino .

Mineralogía

La mayoría de las rocas volcánicas comparten varios minerales comunes . La diferenciación de rocas volcánicas tiende a incrementar el contenido de sílice (SiO 2 ) principalmente por cristalización fraccionada . Por lo tanto, las rocas volcánicas más evolucionadas tienden a ser más ricas en minerales con una mayor cantidad de sílice, como filo y tectosilicatos, incluidos los feldespatos, los polimorfos de cuarzo y la moscovita . Aunque todavía están dominadas por silicatos, las rocas volcánicas más primitivas tienen conjuntos minerales con menos sílice, como el olivino y los piroxenos . La serie de reacciones de Bowen predice correctamente el orden de formación de los minerales más comunes en las rocas volcánicas.

Ocasionalmente, un magma puede recoger cristales que cristalizaron de otro magma; estos cristales se llaman xenocrysts . Los diamantes que se encuentran en las kimberlitas son xenocristales raros pero bien conocidos; las kimberlitas no crean los diamantes, sino que los recogen y los transportan a la superficie de la Tierra.

Nombrar

Un grano de arena volcánica afanítica, con masa de suelo de grano fino, como se ve bajo un microscopio petrográfico.
Basalto olivino vesicular de La Palma (los fenocristales verdes son olivino ).
Una pieza de piedra pómez de 15 centímetros (5,9 pulgadas) sostenida por un billete enrollado de 20 dólares demuestra su muy baja densidad.

Las rocas volcánicas se nombran según su composición química y textura. El basalto es una roca volcánica muy común con bajo contenido de sílice . La riolita es una roca volcánica con alto contenido de sílice. La riolita tiene un contenido de sílice similar al del granito, mientras que el basalto tiene una composición igual al gabro . Las rocas volcánicas intermedias incluyen andesita , dacita , traquita y latita .

Las rocas piroclásticas son producto del vulcanismo explosivo. A menudo son félsicos (altos en sílice). Las rocas piroclásticas son a menudo el resultado de escombros volcánicos, como cenizas , bombas y tefra , y otras eyecciones volcánicas . Ejemplos de rocas piroclásticas son la toba y la ignimbrita .

Las intrusiones poco profundas , que poseen una estructura similar a las rocas volcánicas en lugar de las plutónicas , también se consideran volcánicas y se convierten en subvolcánicas .

Los términos piedra de lava y roca de lava son más utilizados por los especialistas en marketing que por los geólogos, quienes probablemente dirían "roca volcánica" (porque la lava es un líquido fundido y la roca es sólida). La "piedra de lava" puede describir cualquier cosa, desde una piedra pómez silícica friable hasta un basalto sólido de flujo máfico , y a veces se usa para describir rocas que nunca fueron lava , pero que parecen lo fueran (como la piedra caliza sedimentaria con picaduras de disolución ). Para transmitir algo sobre las propiedades físicas o químicas de la roca, se debe usar un término más específico; un buen proveedor sabrá qué tipo de roca volcánica están vendiendo.

Composición de rocas volcánicas

Un ejemplo alemán de latita , un tipo de roca volcánica

La subfamilia de rocas que se forman a partir de la lava volcánica se denominan rocas volcánicas ígneas (para diferenciarlas de las rocas ígneas que se forman a partir del magma debajo de la superficie, llamadas rocas plutónicas ígneas ).

Las lavas de diferentes volcanes, cuando se enfrían y endurecen, difieren mucho en su apariencia y composición. Si una corriente de lava de riolita se enfría rápidamente, puede congelarse rápidamente y convertirse en una sustancia vítrea negra llamada obsidiana . Cuando se llena con burbujas de gas, la misma lava puede formar la piedra pómez de apariencia esponjosa . Si se deja enfriar lentamente, forma una roca uniformemente sólida de color claro llamada riolita.

Una muestra de riolita
Escoria basáltica de la isla de Amsterdam en el Océano Índico

Las lavas, que se han enfriado rápidamente en contacto con el aire o el agua, son en su mayoría finamente cristalinas o tienen al menos una masa terrestre de grano fino que representa la parte del flujo de lava viscosa semicristalina que todavía estaba líquida en el momento de la erupción. En ese momento estaban expuestos sólo a la presión atmosférica, y el vapor y otros gases, que contenían en gran cantidad, podían escapar libremente; De esto surgen muchas modificaciones importantes, siendo la más llamativa la presencia frecuente de numerosas cavidades de vapor ( estructura vesicular ) a menudo dibujadas en formas alargadas que posteriormente se rellenan de minerales por infiltración ( estructura amigdaloidea ).

A medida que se producía la cristalización mientras la masa aún avanzaba por debajo de la superficie de la Tierra, los últimos minerales formados (en la masa del suelo ) se organizan comúnmente en líneas sinuosas subparalelas que siguen la dirección del movimiento (fluxion o estructura fluida). y los minerales tempranos más grandes que cristalizaron previamente pueden mostrar la misma disposición. La mayoría de las lavas caen considerablemente por debajo de sus temperaturas originales antes de ser emitidas. En su comportamiento, presentan una estrecha analogía con las soluciones calientes de sales en agua, las cuales, cuando se acercan a la temperatura de saturación, primero depositan una cosecha de cristales grandes y bien formados (etapa lábil) y posteriormente precipitan nubes de cristales más pequeños y menos perfectos. partículas (etapa metaestable).

En las rocas ígneas, la primera generación de cristales generalmente se forma antes de que la lava haya emergido a la superficie, es decir, durante el ascenso desde las profundidades subterráneas hasta el cráter del volcán. Con frecuencia se ha verificado mediante la observación que las lavas recién emitidas contienen grandes cristales transportados en una masa líquida fundida. Se dice que los primeros cristales grandes y bien formados ( fenocristales ) son porfídicos ; los cristales más pequeños de la matriz o masa triturada circundante pertenecen a la etapa de post-efusión. Más raramente, las lavas están completamente fusionadas en el momento de la eyección; luego pueden enfriarse para formar una roca finamente cristalina no porfídica, o si se enfrían más rápidamente pueden ser en gran parte no cristalinas o vidriosas (rocas vítreas como obsidiana, taquitita , piedra de brea ).

Una característica común de las rocas vítreas es la presencia de cuerpos redondeados ( esferulitas ), que consisten en finas fibras divergentes que irradian desde un centro; consisten en cristales imperfectos de feldespato, mezclados con cuarzo o tridimita ; Los cuerpos similares a menudo se producen artificialmente en vasos que se dejan enfriar lentamente. En raras ocasiones, estas esferulitas son huecas o consisten en conchas concéntricas con espacios entre ellas ( lithophysae ). La estructura perlítica , también común en vidrios, consiste en la presencia de grietas redondeadas concéntricas debido a la contracción al enfriarse.

Rocas volcánicas, Porto Moniz , Madeira

Los fenocristales o minerales porfídicos no solo son más grandes que los de la masa del suelo; como la matriz aún estaba líquida cuando se formaron, pudieron adoptar formas cristalinas perfectas, sin interferencia de la presión de los cristales adyacentes. Parecen haber crecido rápidamente, ya que a menudo están llenos de recintos de material vítreo o finamente cristalino como el de la masa triturada. El examen microscópico de los fenocristales a menudo revela que han tenido una historia compleja. Muy frecuentemente presentan capas de diferente composición, indicadas por variaciones de color u otras propiedades ópticas; así, la augita puede ser verde en el centro rodeada de varios tonos de marrón; o pueden ser verde pálido en el centro y verde más oscuro con un fuerte pleocroísmo (aegirina) en la periferia.

En los feldespatos, el centro suele ser más rico en calcio que las capas circundantes, y a menudo se pueden observar zonas sucesivas, cada una menos cálcica que las que están dentro de él. Los fenocristales de cuarzo (y de otros minerales), en lugar de caras cristalinas perfectas y afiladas, pueden mostrar superficies redondeadas y corroídas, con las puntas embotadas y proyecciones irregulares en forma de lengua de la matriz en la sustancia del cristal. Está claro que después de que el mineral había cristalizado, se disolvió parcialmente o se corroyó en algún período antes de que la matriz se solidificara.

Los fenocristales corroídos de biotita y hornblenda son muy comunes en algunas lavas; están rodeados de bordes negros de magnetita mezclada con augita verde pálido. La sustancia hornblenda o biotita ha demostrado ser inestable en una cierta etapa de consolidación y ha sido reemplazada por un paramorfo de augita y magnetita, que puede sustituir parcial o completamente al cristal original pero aún conserva sus contornos característicos.

Comportamiento mecánico de rocas volcánicas

El comportamiento mecánico de las rocas volcánicas se complica por su compleja microestructura. Por ejemplo, atributos como la partición del espacio vacío (poros y microfisuras), el tamaño y la forma de los poros y cristales, y la alteración hidrotermal pueden variar ampliamente en las rocas volcánicas y todos pueden influir en el comportamiento mecánico resultante (por ejemplo, módulo de Young, compresión y resistencia a la tracción, y la presión a la que pasan del comportamiento frágil al dúctil). En cuanto a otras rocas de la corteza, las rocas volcánicas son frágiles y dúctiles a presiones de confinamiento efectivas bajas y altas, respectivamente. El comportamiento frágil se manifiesta como fallas y fracturas, y el comportamiento dúctil puede ser distribuido (colapso de poros cataclásticos) o localizado (bandas de compactación). Comprender el comportamiento mecánico de las rocas volcánicas puede ayudarnos a comprender mejor los peligros volcánicos, como el colapso de los flancos.

Ver también

Referencias

  1. ^ Wilkinson, Bruce H; McElroy, Brandon J; Kesler, Stephen E; Peters, Shanan E; Rothman, Edward D (2008). "Los mapas geológicos globales son velocímetros tectónicos: tasas de ciclado de rocas a partir de frecuencias de área-edad". Boletín de la Sociedad Geológica de América . 121 (5–6): 760–79. Código Bibliográfico : 2009GSAB..121..760W . doi : 10.1130 / B26457.1 .
  2. ^ Le Bas, MJ; Streckeisen, AL (1991). "La sistemática IUGS de rocas ígneas". Revista de la Sociedad Geológica . 148 (5): 825–33. Código bibliográfico : 1991JGSoc.148..825L . doi : 10.1144 / gsjgs.148.5.0825 . S2CID  28548230 .
  3. ^ "Esquema de clasificación de rocas - Vol 1 - ígneo" . Servicio geológico británico: Esquema de clasificación de rocas . NERC. 1 : 1–52. 1999. Archivado desde el original el 24 de noviembre de 2016.
  4. ^ Le Bas, MJ; Streckeisen, AL (1991). "La sistemática IUGS de rocas ígneas". Revista de la Sociedad Geológica . 148 (5): 825–833. Código Bibliográfico : 1991JGSoc.148..825L . CiteSeerX  10.1.1.692.4446 . doi : 10.1144 / gsjgs.148.5.0825 . S2CID  28548230 .
  5. ^ "Esquema de clasificación de rocas - Vol 1 - ígneo" (PDF) . Servicio geológico británico: Esquema de clasificación de rocas . 1 : 1–52. 1999.
  6. ^ "Clasificación de rocas ígneas" . Archivado desde el original el 30 de septiembre de 2011.
  7. ^ a b c Philpotts, Anthony R .; Ague, Jay J. (2009). Principios de la petrología ígnea y metamórfica (2ª ed.). Cambridge, Reino Unido: Cambridge University Press. ISBN 9780521880060.
  8. ^ a b Irvine, TN; Baragar, WRA (1 de mayo de 1971). "Una guía para la clasificación química de las rocas volcánicas comunes". Revista Canadiense de Ciencias de la Tierra . 8 (5): 523–548. Bibcode : 1971CaJES ... 8..523I . doi : 10.1139 / e71-055 .
  9. ^ a b "¿Qué es Lava Rock" . reddome.com . Roca de lava de cúpula roja. Archivado desde el original el 10 de septiembre de 2017 . Consultado el 9 de septiembre de 2017 .
  10. ^ a b c d e f g   Una o más de las oraciones anteriores incorporan texto de una publicación que ahora es de dominio públicoFlett, John Smith (1911). " Petrología ". En Chisholm, Hugh (ed.). Encyclopædia Britannica . 21 (11ª ed.). Prensa de la Universidad de Cambridge. pag. 327.
  11. ^ Pinkerton, H; Bagdassarov, N (2004). "Fenómenos transitorios en flujos de lava vesiculares basados ​​en experimentos de laboratorio con materiales análogos". Revista de Vulcanología e Investigación Geotérmica . 132 (2–3): 115–36. Código bibliográfico : 2004JVGR..132..115B . doi : 10.1016 / s0377-0273 (03) 00341-x .
  12. ^ a b "Der online Shop für Lavasteine" . lavasteine24.de (en alemán). Archivado desde el original el 27 de octubre de 2016 . Consultado el 27 de octubre de 2016 .
  13. ^ Pinkerton, Harry; Norton, Gill (1 de noviembre de 1995). "Propiedades reológicas de las lavas basálticas a temperaturas sub-liquidus: mediciones de laboratorio y de campo en lavas del Monte Etna". Revista de Vulcanología e Investigación Geotérmica . 68 (4): 307–323. Código bibliográfico : 1995JVGR ... 68..307P . doi : 10.1016 / 0377-0273 (95) 00018-7 .
  14. ^ a b c Montón, Michael J; Violay, Marie (2021). "El comportamiento mecánico y modos de falla de las rocas volcánicas: una revisión". Boletín de Vulcanología . 83 (33). doi : 10.1007 / s00445-021-01447-2 .
  15. ^ Montón, Michael J; Farquharson, Jamie; Baud, Patrick; Lavallée, Yan; Reuschlé, Thierry (2015). "Fractura y compactación de andesita en un edificio volcánico" . Boletín de Vulcanología . 77 (55). doi : 10.1007 / s00445-015-0938-7 . PMC  4551152 .