Roca volcánica

Las rocas volcánicas (que a menudo se abrevian como "volcánicas" en contextos científicos) son rocas formadas a partir de lava que brota de un volcán . 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 de escudo precámbrico , el término "volcánico" se aplica a menudo a lo que son estrictamente rocas metavolcánicas . Las rocas volcánicas y los sedimentos que se forman a partir del magma que brota del aire se denominan "piroclásticos" y, técnicamente, también 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 la tierra, son muy comunes en los límites de las placas y en las provincias de basalto de inundación . Se ha estimado que las rocas volcánicas cubren alrededor del 8% de la superficie terrestre actual de la Tierra. ^[1]

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• Lava
• Tefra
• Bomba volcánica
• Lapilli
• Ceniza volcánica

Las rocas volcánicas suelen tener una textura de grano fino o afanítica a vítrea. A menudo contienen clastos de otras rocas y fenocristales . Los fenocristales son cristales que son más grandes que la matriz y se pueden identificar a simple vista . El pórfido romboidal es un ejemplo con fenocristales grandes con forma de rombo incrustados en una matriz de grano muy fino. ^[4]

Las rocas volcánicas suelen tener una textura vesicular causada por los huecos que dejan los volátiles atrapados en la lava fundida . La piedra pómez es una roca altamente vesicular que se produce en erupciones volcánicas explosivas . ^{[ cita requerida ]}

La mayoría de los petrólogos modernos clasifican las rocas ígneas, incluidas las rocas volcánicas, según su composición química cuando tratan de determinar 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 recurrir en gran medida a la química para analizar el origen de una roca volcánica. ^{[ cita requerida ]}

_{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 ( K2O más Na2O ) . Estos colocan a la roca en uno de los campos del diagrama TAS . _La roca ultramáfica 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. ^{[5] [6] [7] [8]}

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

SiO2 < -3,3539 × 10 ⁻⁴ × ^A6 + 1,2030 × 10 ⁻² × ^A5 - 1,5188 × 10 ⁻¹ × A4 ⁺ _8,6096 × 10 ⁻¹ × A3 ^- 2,1111 × ^A2 + 3,9492 × A + 39,0

donde tanto el contenido de sílice como el de óxido alcalino total (A) se expresan como fracción molar . Debido a que el diagrama TAS utiliza 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 , de modo que algunos de los óxidos alcalinos deben estar presentes como aegirina o anfíbol sódico en lugar de feldespato . ^{[9] [8]}

La química de las rocas volcánicas depende de dos cosas: la composición inicial del magma primario y la diferenciación posterior. La diferenciación de la mayoría de los magmas tiende a aumentar 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 lugar a múltiples series de diferenciación. Las más comunes de estas series son la toleítica , la calcoalcalina y la alcalina . ^{[9] [8]}

La mayoría de las rocas volcánicas comparten una serie de minerales comunes . La diferenciación de las rocas volcánicas tiende a aumentar 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 . Si bien todavía predominan los 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. ^{[ cita requerida ]}

Ocasionalmente, un magma puede recoger cristales que se cristalizaron a partir de otro magma; estos cristales se denominan xenocristales . 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. ^{[ cita requerida ]}

Las rocas volcánicas reciben su nombre según su composición química y su textura. El basalto es una roca volcánica muy común con un bajo contenido de sílice . La riolita es una roca volcánica con un 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 . ^{[ cita requerida ]}

Las rocas piroclásticas son el resultado de volcanismo explosivo. Suelen ser félsicas (con alto contenido de sílice). Las rocas piroclásticas suelen ser el resultado de escombros volcánicos, como cenizas , bombas y tefra , y otros materiales volcánicos expulsados . Ejemplos de rocas piroclásticas son la toba y la ignimbrita . ^{[ cita requerida ]}

Las intrusiones superficiales , que poseen una estructura similar a la de las rocas volcánicas en lugar de las plutónicas , también se consideran volcánicas y se transforman en subvolcánicas . ^{[ cita requerida ]}

Los términos piedra de lava y roca de lava son más utilizados por los vendedores que por los geólogos, quienes probablemente dirían "roca volcánica" (porque la lava es un líquido fundido y la roca es sólida). "Piedra de lava" puede describir cualquier cosa, desde una piedra pómez silícica friable hasta basalto de flujo máfico sólido , y a veces se utiliza para describir rocas que nunca fueron lava , pero parecen serlo (como la piedra caliza sedimentaria con picaduras de disolución ). Para transmitir algo sobre las propiedades físicas o químicas de la roca, se debe utilizar un término más específico; un buen proveedor sabrá qué tipo de roca volcánica está vendiendo. ^[10]

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

Las lavas de distintos volcanes, cuando se enfrían y se 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 está llena de burbujas de gas, la misma lava puede formar la piedra pómez de aspecto esponjoso . Si se deja enfriar lentamente, forma una roca sólida uniforme de color claro llamada riolita. ^{[ cita requerida ]}

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 de grano fino que representa la parte del flujo de lava semicristalina viscosa que todavía estaba líquida en el momento de la erupción. En ese momento estaban expuestas solo a la presión atmosférica, y el vapor y otros gases, que contenían en gran cantidad, podían escapar libremente; de ​​esto se derivan muchas modificaciones importantes, siendo la más sorprendente la presencia frecuente de numerosas cavidades de vapor ( estructura vesicular ) a menudo alargadas hasta formas alargadas que luego se rellenan con minerales por infiltración ( estructura amigdaloidal ). ^{[11] [12] [13] [14]}

Como la cristalización se estaba produciendo mientras la masa todavía se arrastraba hacia delante bajo la superficie de la Tierra, los últimos minerales formados (en la masa fundamental ) suelen estar dispuestos en líneas sinuosas subparalelas que siguen la dirección del movimiento (fluxión o estructura fluidal), y los minerales tempranos más grandes que previamente cristalizaron 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, que, 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 partículas cristalinas más pequeñas y menos perfectas (etapa metaestable). ^[11]

En las rocas ígneas, la primera generación de cristales se forma generalmente antes de que la lava haya emergido a la superficie, es decir, durante el ascenso desde las profundidades subterráneas hasta el cráter del volcán. Se ha verificado con frecuencia por observación que las lavas recién emitidas contienen grandes cristales transportados en una masa líquida fundida. Los grandes cristales tempranos bien formados ( fenocristales ) se dice que son porfídicos ; los cristales más pequeños de la matriz circundante o masa fundamental 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 no porfídica, finamente cristalina, o si se enfrían más rápidamente pueden ser en gran parte no cristalinas o vítreas (rocas vítreas como la obsidiana, la taquilita , la piedra de brea ). ^[11]

Una característica común de las rocas vítreas es la presencia de cuerpos redondeados ( esferulitas ), que consisten en fibras finas divergentes que irradian desde un centro; consisten en cristales imperfectos de feldespato, mezclados con cuarzo o tridimita ; cuerpos similares a menudo se producen artificialmente en vidrios que se dejan enfriar lentamente. Rara vez estas esferulitas son huecas o consisten en conchas concéntricas con espacios entre ellas ( litofisas ). La estructura perlítica , también común en los vidrios, consiste en la presencia de grietas redondeadas concéntricas debido a la contracción al enfriarse. ^[11]

Los fenocristales o minerales porfídicos no sólo son más grandes que los de la masa fundamental; como la matriz todavía estaba líquida cuando se formaron, pudieron adoptar formas cristalinas perfectas, sin interferencias por 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 fundamental. El examen microscópico de los fenocristales a menudo revela que han tenido una historia compleja. Muy frecuentemente muestran capas de diferente composición, indicadas por variaciones en el color u otras propiedades ópticas; así, la augita puede ser verde en el centro rodeada de varios tonos de marrón; o puede ser verde pálido en el centro y verde más oscuro con un fuerte pleocroísmo (aegirina) en la periferia. ^[11]

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 ella. 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 romas y proyecciones irregulares en forma de lengua de la matriz dentro de la sustancia del cristal. Es evidente que después de que el mineral se cristalizó, se disolvió o corroyó parcialmente de nuevo en algún período antes de que la matriz se solidificara. ^[11]

Los fenocristales corroídos de biotita y hornblenda son muy comunes en algunas lavas; están rodeados por bordes negros de magnetita mezclados con augita verde pálido. La sustancia de hornblenda o biotita ha demostrado ser inestable en una determinada etapa de consolidación y ha sido reemplazada por un paramorfo de augita y magnetita, que puede sustituir parcial o totalmente al cristal original pero que aún conserva sus contornos característicos. ^[11]

El comportamiento mecánico de las rocas volcánicas es complicado por su compleja microestructura. ^{[15] [16]} Por ejemplo, atributos como la partición del espacio vacío (poros y microfisuras), el tamaño y la forma de los poros y los cristales, y la alteración hidrotermal pueden variar ampliamente en las rocas volcánicas y pueden influir en el comportamiento mecánico resultante (por ejemplo, el módulo de Young, la resistencia a la compresión y la tracción, y la presión a la que pasan del comportamiento frágil al dúctil ^[15] ). Al igual que 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 cataclástico de poros) o localizado (bandas de compactación). ^[15] Comprender el comportamiento mecánico de las rocas volcánicas puede ayudarnos a comprender mejor los peligros volcánicos, como el colapso de flancos. ^{[ cita requerida ]}

• Roca extrusiva
• Roca intrusiva