Toba - Tuff

Bloques de toba etrusca de una tumba en Banditaccia
Una casa de toba en Alemania

La toba es un tipo de roca hecha de ceniza volcánica expulsada de un respiradero durante una erupción volcánica . Después de la expulsión y la deposición, la ceniza se litifica en una roca sólida. La roca que contiene más del 75% de ceniza se considera toba, mientras que la roca que contiene del 25% al ​​75% de ceniza se describe como tobacea (por ejemplo, arenisca tobácea ).

La toba es una roca relativamente blanda, por lo que se ha utilizado para la construcción desde la antigüedad. Debido a que es común en Italia, los romanos lo usaron a menudo para la construcción. La gente de Rapa Nui lo usó para hacer la mayoría de las estatuas moai en la Isla de Pascua .

La toba se puede clasificar como roca ígnea o sedimentaria . Suele estudiarse en el contexto de la petrología ígnea , aunque a veces se describe utilizando términos sedimentológicos.

Ceniza volcánica

El material que se expulsa en una erupción volcánica se puede clasificar en tres tipos:

  1. Gases volcánicos , una mezcla compuesta principalmente de vapor , dióxido de carbono y un compuesto de azufre (ya sea dióxido de azufre , SO 2 o sulfuro de hidrógeno , H 2 S, según la temperatura)
  2. Lava , el nombre del magma cuando emerge y fluye sobre la superficie
  3. Tefra , partículas de material sólido de todas las formas y tamaños expulsadas y lanzadas por el aire.
Imagen de microscopio óptico de toba vista en sección delgada (la dimensión larga es de varios mm): las formas curvas de los fragmentos de vidrio alterados (fragmentos de ceniza) están bien conservadas, aunque el vidrio está parcialmente alterado. Las formas se formaron alrededor de burbujas de gas rico en agua en expansión.

La tefra se produce cuando el magma del interior del volcán es destruido por la rápida expansión de los gases volcánicos calientes. El magma comúnmente explota cuando el gas disuelto en él sale de la solución, ya que la presión disminuye cuando fluye hacia la superficie . Estas violentas explosiones producen partículas de material que luego pueden volar desde el volcán. Las partículas sólidas de menos de 2 mm de diámetro ( del tamaño de la arena o más pequeñas) se denominan cenizas volcánicas.

La ceniza volcánica se divide a su vez en ceniza fina, con tamaños de partícula inferiores a 0,0625 mm de diámetro, y ceniza gruesa, con tamaños de partícula entre 0,0625 mm y 2 mm de diámetro. La toba se divide correspondientemente en toba gruesa (toba de ceniza gruesa) y toba fina (toba de ceniza fina o toba de polvo). La tefra consolidada compuesta principalmente por partículas más gruesas se llama lapillistona (partículas de 2 mm a 64 mm de diámetro) o aglomerado o brecha piroclástica (partículas de más de 64 mm de diámetro) en lugar de toba.

La ceniza volcánica puede variar mucho en composición, por lo que las tobas se clasifican además por la composición de la ceniza a partir de la cual se formaron. La ceniza del vulcanismo con alto contenido de sílice, particularmente en los flujos de ceniza, consiste principalmente en fragmentos de vidrio volcánico , y la toba formada predominantemente a partir de fragmentos de vidrio se describe como toba vítrica. Los fragmentos de vidrio suelen tener una forma irregular o son aproximadamente triangulares con lados convexos. Son las paredes rotas de innumerables burbujas pequeñas que se formaron en el magma cuando los gases disueltos salieron rápidamente de la solución.

Las tobas formadas a partir de cenizas que consisten predominantemente en cristales individuales se describen como tobas cristalinas, mientras que las que se forman a partir de cenizas que consisten predominantemente en fragmentos de roca pulverizada se describen como tobas líticas.

La composición química de la ceniza volcánica refleja todo el rango de la química de la roca volcánica, desde la ceniza riolítica con alto contenido de sílice hasta la ceniza basáltica con bajo contenido de sílice , y las tobas también se describen como riolíticas, andesíticas, basálticas, etc.

Transporte y litificación

La forma más sencilla de que las cenizas volcánicas se alejen del respiradero es como nubes de cenizas que forman parte de una columna de erupción . Estos caen a la superficie como depósitos de lluvia que se caracterizan por estar bien clasificados y tienden a formar una capa de espesor uniforme en todo el terreno. El colapso de la columna da como resultado una forma de transporte más espectacular y destructiva, que toma la forma de flujos piroclásticos y oleadas que, característicamente, están mal clasificadas y se acumulan en terrenos bajos. Los depósitos de oleaje a veces muestran estructuras sedimentarias típicas del flujo de alta velocidad, como dunas y antidunas . Las cenizas volcánicas ya depositadas en la superficie pueden transportarse como flujos de lodo ( lahares ) cuando se mezclan con agua de lluvia o por erupción en una masa de agua o hielo.

Las partículas de ceniza volcánica que estén suficientemente calientes se soldarán juntas después de asentarse en la superficie, produciendo una toba soldada . La soldadura requiere temperaturas superiores a 600 ° C (1,100 ° F). Si la roca contiene dispersada, fragmentos o tamaño de un guisante fiamme en ella, se llama un soldada lapilli -tuff. Las tobas soldadas (y las tobas lapilli-tobas soldadas) pueden ser de origen radiactivo o depositadas por corrientes de ceniza, como en el caso de las ignimbritas . Durante la soldadura, los fragmentos de vidrio y piedra pómez se adhieren (estrechándose en los puntos de contacto), se deforman y compactan, lo que da como resultado una tela eutaxítica . La toba soldada es comúnmente de composición riolítica, pero se conocen ejemplos de todas las composiciones.

Una secuencia de flujos de cenizas puede constar de múltiples unidades de enfriamiento . Estos se pueden distinguir por el grado de soldadura. La base de una unidad de enfriamiento generalmente no está soldada debido al enfriamiento de la superficie fría subyacente, y el grado de soldadura y de reacciones secundarias de los fluidos en el flujo aumenta hacia el centro del flujo. La soldadura disminuye hacia la parte superior de la unidad de enfriamiento, donde la unidad se enfría más rápidamente. La intensidad de la soldadura también puede disminuir hacia áreas en las que el depósito es más delgado y con distancia de la fuente.

Los flujos piroclásticos más fríos no están soldados y las hojas de ceniza depositadas por ellos están relativamente no consolidadas. Sin embargo, la ceniza volcánica enfriada puede litificarse rápidamente porque generalmente tiene un alto contenido de vidrio volcánico. Este es un material termodinámicamente inestable que reacciona rápidamente con agua subterránea o agua de mar, que lixivia metales alcalinos y calcio del vidrio. Nuevos minerales, como zeolitas , arcillas y calcita , cristalizan a partir de las sustancias disueltas y cementan la toba.

Las tobas se clasifican además por su entorno de depósito, como toba lacustre, toba subaérea o toba submarina, o por el mecanismo por el cual se transportó la ceniza, como toba de lluvia o toba de flujo de ceniza. Las tobas reelaboradas, formadas por la erosión y redeposición de los depósitos de cenizas, suelen ser descritas por el agente de transporte, como toba eólica o toba fluvial.

Ocurrencias

Las tobas tienen el potencial de depositarse dondequiera que tenga lugar el vulcanismo explosivo, por lo que tienen una amplia distribución en ubicación y edad.

Vulcanismo con alto contenido de sílice

Las tobas de riolita contienen fragmentos vítreos pómez y pequeñas escorias con cuarzo , feldespato alcalino , biotita , etc. Islandia, Lípari, Hungría, la cuenca y la cordillera del suroeste de Estados Unidos y Nueva Zelanda se encuentran entre las áreas donde estas tobas son prominentes. En las rocas antiguas de Gales , Charnwood , etc., se conocen tobas similares, pero en todos los casos, se modifican mucho por silicificación (que las ha llenado de ópalo , calcedonia y cuarzo) y por desvitrificación. La presencia frecuente de cristales de cuarzo redondeados y corroídos, como los que se encuentran en las lavas riolíticas, ayuda a demostrar su verdadera naturaleza.

Las ignimbritas soldadas pueden ser muy voluminosas, como la Lava Creek Tuff que hizo erupción de Yellowstone Caldera en Wyoming hace 631.000 años. Esta toba tenía un volumen original de al menos 1.000 kilómetros cúbicos (240 millas cúbicas). Se sabe que la toba de Lava Creek es al menos 1000 veces más grande que los depósitos de la erupción del 18 de mayo de 1980 del Monte St. Helens , y tenía un Índice de Explosividad Volcánica (VEI) de 8, mayor que cualquier erupción conocida en el último 10.000 años. Las tobas de flujo de ceniza cubren 7.000 kilómetros cuadrados (2.700 millas cuadradas) de la Isla Norte de Nueva Zelanda y alrededor de 100.000 kilómetros cuadrados (39.000 millas cuadradas) de Nevada . Las tobas de flujo de ceniza son el único producto volcánico con volúmenes que rivalizan con los de los basaltos de inundación .

La bentonita de Tioga del noreste de los Estados Unidos varía en composición desde toba cristalina hasta lutita tobácea. Se depositó en forma de ceniza transportada por el viento que cayó sobre el mar y se depositó en el fondo. Es de edad devónica y probablemente provino de un respiradero en el centro de Virginia , donde la toba alcanza su grosor máximo de unos 40 metros (130 pies).

Vulcanismo alcalino

Las tobas traquita contienen poco o nada de cuarzo, pero mucha sanidina o anortoclasa y, a veces, feldespato oligoclasa, con ocasionalmente biotita, augita y hornblenda. Con la intemperie, a menudo cambian a arcillas rojas o amarillas suaves , ricas en caolín con cuarzo secundario. Tobas de traquita recientes se encuentran en el Rin (en Siebengebirge ), en Ischia y cerca de Nápoles . Se han identificado tobas de traquita-carbonatita en el Rift de África Oriental . Se han reportado tobas de cristales alcalinos en Río de Janeiro .

Vulcanismo intermedio

Las tobas andesíticas son extremadamente comunes. Se producen a lo largo de toda la cadena de las cordilleras y los Andes , en la Indias Occidentales , Nueva Zelanda, Japón, etc. En la región de los lagos , Gales del Norte, Lorne , las colinas de Pentland , los Cheviots , y muchos otros distritos de Gran Bretaña , la antigua abundan las rocas de naturaleza exactamente similar. En color, son de color rojo o marrón; sus fragmentos de escoria son de todos los tamaños, desde bloques enormes hasta polvo granular diminuto. Las cavidades están llenas de muchos minerales secundarios, como calcita , clorita , cuarzo, epidota o calcedonia; Sin embargo, en secciones microscópicas, la naturaleza de la lava original casi siempre se puede distinguir a partir de las formas y propiedades de los pequeños cristales que se encuentran en la base vítrea descompuesta. Incluso en los detalles más pequeños, estas tobas antiguas tienen un completo parecido con los lechos de ceniza modernos de Cotopaxi , Krakatoa y Mont Pelé.

Vulcanismo máfico

Diamond Head, un cono de toba
La mayoría de los moais de la Isla de Pascua están tallados en toba basáltica tholeiita .

El vulcanismo máfico típicamente toma la forma de erupciones hawaianas que no son explosivas y producen poca ceniza. Sin embargo, la interacción entre el magma basáltico y el agua subterránea o de mar da como resultado explosiones hidromagmáticas que producen abundantes cenizas. Estos depositan conos de ceniza que posteriormente pueden cementarse en conos de toba. Diamond Head, Hawái , es un ejemplo de cono de toba, al igual que la isla de Ka'ula . La ceniza basáltica vítrea producida en tales erupciones se altera rápidamente a palagonita como parte del proceso de litificación.

Aunque el vulcanismo máfico convencional produce poca ceniza, la ceniza que se forma puede acumularse localmente como depósitos importantes. Un ejemplo es la ceniza de Pahala de la isla de Hawai , que localmente tiene un grosor de 15 metros (49 pies). Estos depósitos también se transforman rápidamente en palagonita y, finalmente, se transforman en laterita .

Las tobas basálticas también se encuentran en Skye , Mull , Antrim y otros lugares, donde se encuentran rocas volcánicas del Paleógeno ; en Escocia, Derbyshire e Irlanda entre los estratos del Carbonífero , y entre las rocas aún más antiguas del Distrito de los Lagos, las tierras altas del sur de Escocia y Gales. Son de color negro, verde oscuro o rojo; varían mucho en aspereza, algunas están llenas de bombas redondas y esponjosas de un pie o más de diámetro; y siendo a menudo submarino, puede contener pizarra, arenisca, arena y otros materiales sedimentarios, y ocasionalmente son fosilíferos. Tobas basálticas recientes se encuentran en Islandia , las Islas Feroe , Jan Mayen , Sicilia, las islas de Hawai , Samoa , etc. Cuando resistido, que están llenas de calcita, clorita, serpentina , y especialmente donde las lavas contienen nefelina o leucita , son a menudo rica en zeolitas , tales como analcita , prehnite , natrolite , scolecite , chabazita , heulandita , etc.

Vulcanismo ultramáfico

Las tobas ultramáficas son extremadamente raras; su característica es la abundancia de olivino o serpentina y la escasez o ausencia de feldespato y cuarzo .

Kimberlitas

Las apariciones de toba ultramáfica incluyen depósitos superficiales de kimberlita en maars en los campos de diamantes del sur de África y otras regiones. La principal variedad de kimberlita es una brecha (fondo azul) rica en serpentinas de color verde azulado oscuro que, cuando se oxida y desgasta completamente, se convierte en una masa friable de color marrón o amarillo (el "fondo amarillo"). Estas brechas se colocaron como mezclas de gas y sólido y, por lo general, se conservan y extraen en diatremas que forman estructuras intrusivas en forma de tubería. En profundidad, algunas brechas de kimberlita se gradúan en zonas de raíces de diques hechos de roca no fragmentada. En la superficie, pueden aparecer tobas ultramáficas en depósitos de maar. Debido a que las kimberlitas son la fuente ígnea de diamantes más común, se han estudiado en detalle las transiciones de maar a diatremas y diques en la zona de raíces. Diatreme- facies kimberlita se llama más propiamente una brecha ultramáfica en lugar de una toba.

Komatiitas

Las tobas de komatiita se encuentran, por ejemplo, en los cinturones de piedra verde de Canadá y Sudáfrica.

Plegado y metamorfismo

Restos de las antiguas murallas de Serbia en Roma, hechas de bloques de toba
Muro de terraplén del siglo XIX construido con toba de Brisbane , Ciudad de Brisbane

Con el paso del tiempo, cambios distintos a la meteorización pueden superar los depósitos de toba. A veces, ellos están implicados en el plegamiento y llegar a ser esquiladas y troceados . Muchas de las pizarras verdes del Lake District inglés son cenizas finamente cortadas. En Charnwood Forest también, las tobas son pizarrosas y cortadas. El color verde se debe al gran desarrollo de clorito. Entre los esquistos cristalinos de muchas regiones se encuentran lechos verdes o esquistos verdes, que consisten en cuarzo, hornblenda, clorita o biotita, óxidos de hierro , feldespato, etc., y probablemente son tobas recristalizadas o metamorfoseadas . A menudo acompañan a masas de epidiorita y hornblenda, esquistos que son las correspondientes lavas y umbrales . Algunos esquistos de clorita también son probablemente lechos alterados de toba volcánica. Los "Schalsteins" de Devon y Alemania incluyen muchos lechos de ceniza divididos y parcialmente recristalizados, algunos de los cuales aún conservan su estructura fragmentaria, aunque sus lapilli están aplanados y estirados. Sus cavidades de vapor suelen estar llenas de calcita, pero a veces de cuarzo. Las formas más completamente alteradas de estas rocas son esquistos cloríticos verdes laminados; en estos, sin embargo, las estructuras que indican su naturaleza volcánica original sólo ocurren con moderación. Se trata de etapas intermedias entre tobas hendidas y esquistos cristalinos.

Importancia

El principal valor económico de la toba es como material de construcción. En el mundo antiguo, la relativa suavidad de la toba significaba que se usaba comúnmente para la construcción donde estaba disponible. La toba es común en Italia y los romanos la usaron para muchos edificios y puentes. Por ejemplo, todo el puerto de la isla de Ventotene (todavía en uso), fue tallado en toba. La Muralla Servia , construida para defender la ciudad de Roma en el siglo IV a. C., también está construida casi en su totalidad con toba. Los romanos también cortaron toba en pequeñas piedras rectangulares que usaron para crear paredes en un patrón conocido como opus reticulatum .

El peperino , muy utilizado en Roma y Nápoles como piedra de construcción, es una toba de traquita . La puzolana también es una toba descompuesta, pero de carácter básico, obtenida originalmente cerca de Nápoles y utilizada como cemento , pero este nombre se aplica ahora a una serie de sustancias no siempre de idéntico carácter. En la región de Eifel en Alemania, una toba pómez traquítica llamada trass se ha trabajado extensamente como mortero hidráulico .

La toba de la región de Eifel en Alemania se ha utilizado ampliamente para la construcción de estaciones de ferrocarril y otros edificios en Frankfurt, Hamburgo y otras grandes ciudades. La construcción con el Porfir de Rochlitz se puede ver en el portal esculpido de estilo manierista fuera de la entrada de la capilla en el castillo de Colditz . El nombre comercial Rochlitz Porphyr es la designación tradicional de una piedra dimensional de Sajonia con una historia arquitectónica de más de 1000 años en Alemania. Las canteras se encuentran cerca de Rochlitz.

El depósito de desechos nucleares de Yucca Mountain , una instalación terminal de almacenamiento del Departamento de Energía de EE. UU. Para reactores nucleares gastados y otros desechos radiactivos, se encuentra en toba e ignimbrita en la provincia de Basin and Range en Nevada . En Napa Valley y Sonoma Valley , California , las áreas hechas de toba se excavan rutinariamente para almacenar barriles de vino.

La toba de Rano Raraku fue utilizada por la gente Rapa Nui de la Isla de Pascua para hacer la gran mayoría de sus famosas estatuas moai .

En armenia

La toba se usa ampliamente en Armenia y la arquitectura armenia . Es el tipo de piedra dominante utilizado en la construcción en la capital de Armenia , Ereván , Gyumri , la segunda ciudad más grande de Armenia, y Ani , la capital medieval del país, ahora en Turquía. Un pequeño pueblo en Armenia pasó a llamarse Tufashen (literalmente "construido de toba") en 1946.

Tefrocronología

Afloramiento de la Formación Pilar que muestra los lechos de metatuff utilizados para la datación radiométrica

Las tobas se depositan geológicamente de forma instantánea y, a menudo, sobre una gran región. Esto los hace muy útiles como marcadores cronoestratigráficos. El uso de tobas y otros depósitos de tefra de esta manera se conoce como tefrocronología y es particularmente útil para la cronoestratigrafía cuaternaria . Los lechos de toba individuales se pueden "tomar huellas dactilares" por su composición química y ensamblajes de fenocristales. Las edades absolutas de los lechos de toba pueden determinarse mediante datación con K-Ar , Ar-Ar o carbono-14 . Los granos de circón que se encuentran en muchas tobas son muy duraderos y pueden sobrevivir incluso al metamorfismo de la toba huésped en esquisto, lo que permite asignar edades absolutas a antiguas rocas metamórficas. Por ejemplo, la datación de circones en un lecho de toba metamorfoseada en la Formación Pilar proporcionó algunas de las primeras pruebas de la orogenia Picuris .

Etimología

La palabra toba se deriva del italiano tufo .

Ver también

Referencias

enlaces externos

  • Medios relacionados con Tuff en Wikimedia Commons