Dique (geología)

En geología , un dique o dique es una lámina de roca que se forma en una fractura de un cuerpo rocoso preexistente. Los diques pueden ser de origen magmático o sedimentario . Los diques magmáticos se forman cuando el magma fluye hacia una grieta y luego se solidifica como una intrusión laminar , ya sea cortando capas de roca o atravesando una masa de roca contigua. Los diques clásticos se forman cuando el sedimento llena una grieta preexistente. ^[1]

Un dique magmático es una lámina de roca ígnea que atraviesa lechos rocosos más antiguos. Se forma cuando el magma llena una fractura en los lechos más antiguos y luego se enfría y se solidifica. ^{[2] [3] [4]} La roca del dique suele ser más resistente a la erosión que la roca circundante, de modo que la erosión expone el dique como una pared o cresta natural. ^[3] Es a partir de estas paredes naturales que los diques obtienen su nombre. ^[5]

Los diques conservan un registro de las fisuras a través de las cuales la mayor parte del magma máfico (magma fluido con bajo contenido de sílice) llega a la superficie. ^[4] Los geólogos los estudian por las pistas que proporcionan sobre los sistemas de tuberías volcánicas . ^[6] También registran episodios antiguos de extensión de la corteza terrestre , ya que se forman grandes cantidades de diques ( enjambres de diques ) cuando la corteza se separa por fuerzas tectónicas. Los diques muestran la dirección de la extensión, ya que se forman en ángulos rectos con la dirección de máxima extensión. ^{[7] [8]}

El espesor de un dique es mucho menor que sus otras dos dimensiones ^[9] y las paredes opuestas son aproximadamente paralelas, de modo que el espesor de un dique es más o menos constante. El espesor de diferentes diques puede variar desde unos pocos milímetros hasta cientos de metros, pero lo más habitual es que sea de alrededor de un metro hasta unas pocas decenas de metros. La extensión lateral puede ser de decenas de kilómetros, y los diques con un espesor de unas pocas decenas de metros o más comúnmente se extienden por más de 100 km. La mayoría de los diques tienen una inclinación pronunciada; en otras palabras, están orientados casi verticalmente. La deformación tectónica posterior puede rotar la secuencia de estratos a través de los cuales se propaga el dique de modo que este se vuelva horizontal ^[10] .

Es común que un conjunto de diques, cada uno de unos pocos kilómetros de largo, forme un escalón . Este patrón se ve en el conjunto de diques Higganum de Nueva Inglaterra. Este conjunto de diques consta de diques individuales que suelen tener cuatro kilómetros de largo en la superficie y hasta 60 metros de ancho. Estos segmentos cortos forman grupos más largos que se extienden por alrededor de 10 km. El conjunto completo de diques forma una línea que se extiende por 250 km. Los segmentos individuales se superponen, con las porciones superpuestas más delgadas, de modo que el espesor combinado de las dos porciones superpuestas es aproximadamente el mismo que el espesor de un solo segmento. Otros ejemplos de diques en escalón son el dique Inyo de Long Valley, California , EE. UU.; ^[11] el complejo Jagged Rocks, Arizona , EE. UU.; ^[8] y los diques de los centros de expansión oceánica . ^[11]

Los diques varían en composición desde basálticos a riolíticos , pero la mayoría son basálticos. La textura es típicamente ligeramente más gruesa que el basalto que brota en la superficie, formando un tipo de roca llamada diabasa . El tamaño de grano varía sistemáticamente a lo largo del dique, con los granos más gruesos normalmente en el centro del dique. ^{[12] Los diques formados a poca profundidad suelen tener un} margen frío vítreo o de grano fino de 1 a 5 cm de espesor, formado donde el magma se enfrió rápidamente por contacto con la roca fría circundante. Los diques poco profundos también suelen mostrar uniones columnares perpendiculares a los márgenes. Aquí la roca del dique se fractura en columnas a medida que se enfría y se contrae. Estas suelen tener de 5 a 6 lados, pero también son comunes las columnas de 3 a 4 lados. Estas son bastante uniformes en tamaño dentro de un solo dique, pero varían de unos pocos centímetros a más de 0,3 metros de ancho en diferentes diques, tendiendo a ser más gruesas en diques más anchos. Las columnas más grandes probablemente sean una consecuencia de un enfriamiento más lento. ^[13]

La roca del dique suele ser densa, casi sin vesículas (burbujas congeladas), pero se pueden ver vesículas en la parte menos profunda del dique. Cuando hay vesículas, tienden a formar bandas paralelas a las paredes y se alargan en la dirección del flujo. ^[13] Asimismo, los fenocristales (cristales más grandes) en los márgenes del dique muestran una alineación en la dirección del flujo. ^[12]

A diferencia de los diques, que cortan a través de la estratificación de rocas, un umbral es una intrusión laminar que se forma dentro de la estratificación y en paralelo a ella. ^[5]

El magma máfico (magma fluido con bajo contenido de sílice) generalmente llega a la superficie a través de fisuras, formando diques. ^[4]

En las profundidades más superficiales, los diques se forman cuando el magma asciende por una fisura existente. ^{[13] [3]} En los diques jóvenes y poco profundos de las islas hawaianas, no hay indicios de una intrusión forzada de magma. Por ejemplo, hay poca penetración de magma en las paredes de los diques incluso cuando las paredes están formadas por clínker volcánico altamente poroso, y poco material de las paredes se desprende en el magma fundido. Es probable que estas fisuras se abran como resultado del abultamiento de los lechos de roca sobre una cámara de magma que se está llenando con magma proveniente de las capas más profundas de la corteza. ^[13]

Sin embargo, las fracturas abiertas sólo pueden existir cerca de la superficie. El magma que se encuentra más profundamente en la corteza debe abrirse paso a través de la roca, abriendo siempre un camino a lo largo de un plano normal a la tensión principal mínima . Esta es la dirección en la que la corteza está bajo la compresión más débil y, por lo tanto, requiere el menor trabajo para fracturarse. A poca profundidad, donde la roca es frágil, el magma presurizado fractura progresivamente la roca a medida que avanza hacia arriba. Incluso si el magma está sólo ligeramente presurizado en comparación con la roca circundante, se concentra una enorme tensión en la punta de la fractura que se propaga. En efecto, el magma separa la roca frágil en un proceso llamado fractura hidráulica . A mayores profundidades, donde la roca está más caliente y menos frágil, el magma empuja la roca hacia un lado a lo largo de planos de cizallamiento frágiles orientados 35 grados a los lados del dique. Esta acción similar a la de una excavadora produce una punta de dique más roma. A las mayores profundidades, los planos de cizallamiento se convierten en fallas dúctiles, en un ángulo de 45 grados desde los lados del dique. En las profundidades donde la roca es completamente plástica, se forma un diapiro (un tapón ascendente de magma) en lugar de un dique. ^[14]

Las paredes de los diques suelen encajar muy juntas, lo que proporciona una fuerte evidencia de que el dique se formó por dilatación de una fisura. Sin embargo, unos pocos diques grandes, como el dique Medford de 120 metros de espesor en Maine, EE. UU., o el dique Gardar de 500 metros de espesor en Groenlandia, no muestran dilatación. Estos pueden haberse formado por estancamiento , en el que el magma fracturó y desintegró la roca en su punta de avance en lugar de separarla. Otros diques pueden haberse formado por metasomatismo , en el que los fluidos que se mueven a lo largo de una fisura estrecha cambiaron la composición química de la roca más cercana a la fisura. ^[12]

Existe una relación aproximada entre el ancho de un dique y su extensión máxima, expresada por la fórmula: ^[11]

${\displaystyle {\frac {2w}{2b}}={\frac {2.25P_{ex}}{\rho _{host}V_{P}^{2}}}}$

Aquí está el espesor del dique; es su extensión lateral; es el exceso de presión en el magma en relación con la roca anfitriona; es la densidad de la roca anfitriona; y es la velocidad de onda P de la roca anfitriona (esencialmente, la velocidad del sonido en la roca). Esta fórmula predice que los diques serán más largos y más estrechos a mayores profundidades debajo de la superficie. La relación entre el espesor y la longitud es de alrededor de 0,01 a 0,001 cerca de la superficie, pero en profundidad varía de 0,001 a 0,0001. Un dique superficial de 10 metros de espesor se extenderá unos 3 km, mientras que un dique de espesor similar en profundidad se extenderá unos 30 km. Esta tendencia del magma intrusivo a formar fisuras más cortas a profundidades menores se ha propuesto como una explicación de los diques en escalón . ^[11] Sin embargo, los diques en escalón también se han explicado como una consecuencia de la dirección de la tensión principal mínima que cambia a medida que el magma asciende desde niveles profundos a niveles superficiales en la corteza. ^[8]${\estilo de visualización w}$${\estilo de visualización b}$$Estilo de visualización P_{ex}$${\displaystyle \rho _{anfitrión}}$${\displaystyle V_{P}}$

Un conjunto de diques en escalón puede evolucionar hasta convertirse en un dique único con puentes que conectan los segmentos que antes estaban separados y cuernos que muestran superposiciones de segmentos anteriores. En diques antiguos en roca deformada, los puentes y cuernos son utilizados por los geólogos para determinar la dirección del flujo de magma. ^[7]

Cuando hay un flujo rápido de magma fundido a través de una fisura, el magma tiende a erosionar las paredes, ya sea derritiendo la roca de la pared o arrancando fragmentos de la misma. Esto ensancha la fisura y aumenta el flujo. Cuando el flujo es menos rápido, el magma puede solidificarse junto a la pared, estrechando la fisura y disminuyendo el flujo. Esto hace que el flujo se concentre en unos pocos puntos. ^[15] En Hawái, las erupciones suelen comenzar con una cortina de fuego donde la lava brota a lo largo de toda la longitud de una fisura de varios kilómetros de largo. Sin embargo, la longitud de la fisura en erupción disminuye con el tiempo, concentrándose en un segmento corto de menos de medio kilómetro. ^[16] El ancho mínimo posible de un dique está determinado por el equilibrio entre el movimiento del magma y el enfriamiento. ^[15]

Puede haber más de una inyección de magma a lo largo de una fisura determinada. Cuando varias inyecciones tienen una composición similar, el dique se describe como un dique múltiple . Sin embargo, las inyecciones posteriores a veces tienen una composición bastante diferente, y entonces el dique se describe como un dique compuesto . La gama de composiciones en un dique compuesto puede ir desde la diabasa hasta el granito , como se observa en algunos diques de Escocia e Irlanda del Norte. ^[12]

Después de la formación inicial de un dique, es más probable que se produzcan inyecciones posteriores de magma a lo largo del centro del dique. Si la roca del dique anterior se ha enfriado significativamente, la inyección posterior puede caracterizarse por la fractura de la roca del dique anterior y la formación de márgenes enfriados en la nueva inyección. ^[12]

A veces los diques aparecen en enjambres, ^[3] que consisten en varios a cientos de diques emplazados más o menos contemporáneamente durante un solo evento intrusivo. Los enjambres de diques casi siempre están compuestos de diabasa y la mayoría de las veces están asociados con basaltos de inundación de grandes provincias ígneas . ^[17] Son característicos de los límites de placas divergentes . Por ejemplo, los enjambres de diques del Jurásico en Nueva Inglaterra y los enjambres del Paleógeno en el oeste de Escocia y que se extienden hasta el norte de Inglaterra registran la apertura temprana del Océano Atlántico. Los enjambres de diques se están formando en la actualidad a lo largo del límite de placas divergentes que atraviesa Islandia. ^[7] Los enjambres de diques a menudo tienen un gran espesor acumulativo: los diques en Islandia tienen un promedio de 3 a 5 metros de ancho, pero un tramo de costa de 53 kilómetros tiene alrededor de 1000 diques con un espesor total de 3 kilómetros. ^{[18] El} enjambre de diques más grande del mundo es el enjambre de diques Mackenzie en los Territorios del Noroeste , Canadá. ^[19]

Los enjambres de diques (también llamados complejos de diques ) están expuestos en las zonas de rift erosionadas de los volcanes hawaianos. Como ocurre con la mayoría de los demás diques magmáticos, se trataba de fisuras a través de las cuales la lava llegaba a la superficie. Los enjambres suelen tener entre 2,5 y 5 km de ancho, con diques individuales de aproximadamente un metro de ancho. Los enjambres de diques se extienden radialmente desde las cumbres de los volcanes y en paralelo al eje largo del escudo volcánico. En ocasiones, en los complejos se encuentran umbrales y stocks , que se truncan abruptamente en los márgenes de las calderas de las cumbres. Normalmente, hay entre 50 y 100 diques por kilómetro en el centro de la zona de rift, aunque la densidad puede llegar a 500 por kilómetro y los diques constituyen entonces la mitad del volumen de la roca. La densidad desciende a entre 5 y 50 por kilómetro a partir del centro de la zona de rift antes de descender abruptamente a muy pocos diques. Es probable que el número de diques aumente con la profundidad, alcanzando un valor típico de 300 a 350 por kilómetro a nivel del fondo del océano. En algunos aspectos, estos enjambres de diques se parecen a los del oeste de Escocia asociados con las erupciones de inundación que precedieron a la apertura del océano Atlántico. ^[20]

Los diques suelen formarse como enjambres radiales a partir de un volcán o intrusión central. ^[3] Aunque parecen originarse en la intrusión central, los diques suelen tener una edad y una composición diferentes a las de la intrusión. Estos enjambres radiales pueden haberse formado sobre la intrusión y haber sido cortados posteriormente por el cuerpo de magma ascendente, o la corteza ya estaba experimentando tensión regional y la intrusión desencadenó la formación de las fisuras. ^[7]

En las rocas de la corteza oceánica, la lava almohadillada que brota del fondo marino se encuentra sustentada por complejos de diques laminados que preservan los conductos por los que el magma llegó al fondo del océano en las dorsales oceánicas . Estos diques laminados muestran característicamente un margen enfriado en un solo lado, lo que indica que cada dique se partió en dos por una erupción posterior de magma. ^[12]

Los diques anulares y las láminas cónicas son tipos especiales de diques asociados con el vulcanismo de calderas . Estos se distribuyen alrededor de una cámara de magma poco profunda. Las láminas cónicas se forman cuando el magma se inyecta en una cámara de magma poco profunda, lo que levanta y fractura los lechos de roca que se encuentran sobre ella. ^[21] Las fracturas toman la forma de un conjunto de conos concéntricos que se sumergen en un ángulo relativamente poco profundo en la cámara de magma. ^{[3] [13]} Cuando la caldera se vacía posteriormente por la actividad volcánica explosiva, el techo de la cámara de magma colapsa como un tapón de roca rodeado por una fractura anular. El magma que asciende hacia la fractura anular produce un dique anular. ^{[21] [22]} Buenos ejemplos de diques anulares y láminas cónicas se encuentran en la península de Ardnamurchan en Escocia. ^[3]

Un dique de alimentación es un dique que actúa como conducto para el magma que se desplaza desde una cámara magmática hasta una intrusión localizada . Por ejemplo, la intrusión de Muskox en el ártico canadiense fue alimentada por un gran dique, con un espesor de 150 metros. ^[10]

Una inyección única es un dique inyectado a lo largo de un plano de falla inversa , donde los lechos de roca se fracturaron y se empujaron hacia arriba sobre lechos más jóvenes. ^[23]

Los diques clásticos (también conocidos como diques sedimentarios) son cuerpos verticales de roca sedimentaria que separan otras capas de roca. Pueden formarse de dos maneras:

• Cuando un sedimento no consolidado de poca profundidad está compuesto por capas alternas de arcilla de grano grueso e impermeable , la presión del fluido dentro de las capas más gruesas puede alcanzar un valor crítico debido a la sobrecarga litostática . Impulsado por la presión del fluido, el sedimento se abre paso a través de las capas superiores y forma un dique.
• Cuando un suelo se encuentra en condiciones de permafrost , el agua de los poros está totalmente congelada. Cuando se forman grietas en esas rocas, pueden llenarse con sedimentos que caen desde arriba. El resultado es un cuerpo vertical de sedimentos que atraviesa capas horizontales, un dique.

• Batolito  : gran intrusión de roca ígnea
• Respiradero de fisura  : respiradero volcánico lineal a través del cual brota lava.
• Lacolito  : Masa de roca ígnea formada a partir de magma.
• Runamo  : dique de dolerita agrietado en Suecia que se creía que contenía una inscripción rúnica

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