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 a través de una masa de roca contigua. Los diques clásticos se forman cuando los sedimentos llenan una grieta preexistente.

Diques magmáticos

Un dique magmático es una capa de roca ígnea que atraviesa lechos de roca más antiguos. Se forma cuando el magma llena una fractura en los lechos más antiguos y luego se enfría y solidifica. La roca del dique suele ser más resistente a la intemperie que la roca circundante, de modo que la erosión expone el dique como una pared o cresta natural. De estos muros naturales los diques reciben su nombre.

Los diques conservan un registro de las fisuras a través de las cuales la mayor parte del magma máfico (magma fluido bajo en sílice) llega a la superficie. Los geólogos los estudian en busca de pistas que proporcionan sobre los sistemas de tuberías volcánicas. También registran episodios antiguos de extensión de la corteza terrestre, ya que se forman grandes cantidades de diques (enjambres de diques) cuando la corteza es desgarrada por fuerzas tectónicas. Los diques muestran la dirección de extensión, ya que se forman en ángulo recto con la dirección de máxima extensión.

Descripción

El espesor de un dique es mucho menor que sus otras dos dimensiones, y las paredes opuestas son aproximadamente paralelas, de modo que un dique tiene un espesor más o menos constante. El espesor de los diferentes diques puede variar desde unos pocos milímetros hasta cientos de metros, pero lo más habitual es que vaya desde aproximadamente 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 pendiente 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 el dique se vuelva horizontal.

Es común que un conjunto de diques, cada uno de unos pocos kilómetros de largo, se formen en escalones. 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 longitud en la superficie y hasta 60 metros de ancho. Estos segmentos cortos forman grupos más largos que se extienden a lo largo de unos 10 km. Todo el conjunto de diques forma una línea que se extiende a lo largo de 250 km. Los segmentos individuales se superponen, siendo las partes superpuestas más delgadas, de modo que el espesor combinado de las dos partes 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.; el complejo Jagged Rocks, Arizona, EE.UU.; y los diques de los centros de expansión oceánica.

Los diques varían en composición desde basáltica hasta riolítica, pero la mayoría son basálticas. La textura suele ser un poco más gruesa que la del basalto que hizo erupción en la superficie, formando un tipo de roca llamada diabasa. El tamaño del grano varía sistemáticamente a lo largo del dique, estando los granos más gruesos normalmente en el centro del dique. Los diques formados a poca profundidad comúnmente tienen 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. Suelen tener de 5 a 6 lados, pero también son comunes las columnas de 3 a 4 lados. Estos tienen un tamaño bastante uniforme dentro de un solo dique, pero varían desde unos pocos centímetros hasta más de 0,3 metros de ancho en diferentes diques, y tienden a ser más gruesos en diques más anchos. Es probable que las columnas más grandes sean consecuencia de un enfriamiento más lento.

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. Asimismo, los fenocristales (cristales de mayor tamaño) en los márgenes del dique muestran una alineación en la dirección del flujo.

A diferencia de los diques, que atraviesan el lecho de rocas en capas, un alféizar es una intrusión laminar que se forma dentro y paralelamente al lecho.

Formación

El magma máfico (magma fluido bajo en sílice) suele llegar a la superficie a través de fisuras, formando diques.

En las profundidades más superficiales, los diques se forman cuando el magma sube hacia una fisura existente. En los diques jóvenes y poco profundos de las islas hawaianas no hay indicios de una fuerte intrusión de magma. Por ejemplo, hay poca penetración de magma en las paredes de los diques, incluso cuando las paredes están compuestas de clinker volcánico muy 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 de las profundidades de la corteza.

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 sometida a la compresión más débil y, por tanto, requiere menos 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 ligeramente presurizado en comparación con la roca circundante, se concentran enormes tensiones en la punta de la fractura que se propaga. De hecho, el magma separa la roca frágil en un proceso llamado fractura hidráulica. A mayores profundidades, donde la roca es más caliente y menos frágil, el magma empuja la roca hacia un lado a lo largo de planos de corte frágiles orientados a 35 grados hacia los lados del muelle. Esta acción similar a la de una excavadora produce una punta del dique más desafilada. En las mayores profundidades, los planos de corte se convierten en fallas dúctiles, con un ángulo de 45 grados desde los lados del dique. En profundidades donde la roca es completamente plástica, se forma un diapiro (un tapón de magma ascendente) en lugar de un dique.

Las paredes de los diques a menudo encajan muy juntas, lo que proporciona una fuerte evidencia de que el dique se formó por dilatación de una fisura. Sin embargo, algunos 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 detención, en la que el magma fracturó y desintegró la roca en su punta de avance en lugar de separarla. Es posible que otros diques se hayan formado por metasomatismo, en el que los fluidos que se movían a lo largo de una fisura estrecha cambiaron la composición química de la roca más cercana a la fisura.

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

${\displaystyle {\frac {2w}{2b}={\frac} {2.25P_{ex}{\rho ¿Qué?$

Aquí. ${\displaystyle w}$ es el espesor del dique; ${\displaystyle b}$ es su extensión lateral; ${\displaystyle P_{ex}$ es la presión excesiva en el magma relativa a la roca anfitriona; ${\displaystyle \rho _{host}$ es la densidad de la roca host; y ${\displaystyle V_{P}$ 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 por debajo de la superficie. La relación de espesor a longitud es alrededor de 0.01 a 0.001 cerca de la superficie, pero a profundidad va desde 0.001 a 0.0001. Un dique de superficie 10 metros de espesor se extenderá alrededor de 3 km, mientras que un dique de espesor similar a la profundidad se extenderá alrededor de 30 km. Esta tendencia del magma intruso a formar fisuras más cortas en profundidades más profundas ha sido presentada como una explicación de en español Dikes. Sin embargo, en español También se han explicado los diques como consecuencia de la dirección del estrés principal mínimo cambiando a medida que el magma asciende de niveles profundos a poco profundos en la corteza.

Un conjunto de diques escalonados puede evolucionar a un dique único con puentes que conectan los segmentos anteriormente separados y cuernos que muestran las superposiciones de los segmentos anteriores. En los diques antiguos en roca deformada, los geólogos utilizan los puentes y los cuernos para determinar la dirección del flujo de magma.

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 roca de la pared. 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. En Hawái, las erupciones suelen comenzar con una cortina de fuego en la que la lava estalla a lo largo de toda una fisura de varios kilómetros de longitud. Sin embargo, la longitud de la fisura en erupción disminuye con el tiempo, centrándose en un segmento corto de menos de medio kilómetro. El ancho mínimo posible de un dique está determinado por el equilibrio entre el movimiento del magma y su enfriamiento.

Diques múltiples y compuestos

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, por lo que 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.

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 se puede caracterizar por la fractura de la roca del dique antiguo y la formación de márgenes fríos en la nueva inyección.

Enjambres de diques

A veces los diques aparecen en enjambres, que constan de varios a cientos de diques colocados más o menos contemporáneamente durante un único evento intrusivo. Los enjambres de diques casi siempre están compuestos de diabasa y con mayor frecuencia están asociados con basaltos de inundación de grandes provincias ígneas. Son característicos de los límites de placas divergentes. Por ejemplo, los enjambres de diques jurásicos en Nueva Inglaterra, el norte de Inglaterra y la costa occidental de Escocia registran la apertura temprana del Océano Atlántico. Actualmente se están formando enjambres de diques a lo largo del límite de placas divergentes que atraviesa Islandia. Los enjambres de diques suelen tener un gran espesor acumulativo: los diques en Islandia tienen un ancho promedio de 3 a 5 metros, pero un tramo de costa de 53 kilómetros tiene alrededor de 1000 diques con un espesor total de 3 kilómetros. El enjambre de diques más grande del mundo es el enjambre de diques Mackenzie en los Territorios del Noroeste, Canadá.

Los enjambres de diques (también llamados complejos de diques) están expuestos en las zonas erosionadas de los volcanes hawaianos. Como ocurre con la mayoría de los otros 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 paralelos al eje longitudinal del escudo volcánico. Ocasionalmente hay alféizares y culatas en los complejos. Están abruptamente truncados 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 representan la mitad del volumen de la roca. La densidad cae de 5 a 50 por kilómetro desde el centro de la zona del rift antes de caer 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 al 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 inundaciones que precedieron a la apertura del Océano Atlántico.

Los diques a menudo se forman como enjambres radiales a partir de un volcán central o una intrusión. Aunque parecen originarse en la intrusión central, los diques a menudo tienen una edad y composición diferente a la de la intrusión. Es posible que estos enjambres radiales se formaran sobre la intrusión y luego fueran cortados por el cuerpo de magma ascendente, o que la corteza ya estuviera experimentando tensión regional y la intrusión provocó la formación de fisuras.

Complejos de diques laminados

En las rocas de la corteza oceánica, la lava en forma de almohada que hizo erupción en el fondo del mar está sustentada por complejos de diques laminares que preservan los conductos a través de los cuales el magma llegó al fondo del océano en las dorsales oceánicas. Estos diques laminares muestran característicamente un margen helado en un solo lado, lo que indica que cada dique se partió por la mitad por una erupción posterior de magma.

Diques de anillos y láminas de conos

Los diques anulares y las láminas cónicas son tipos especiales de diques asociados con el vulcanismo de caldera. Estos se distribuyen alrededor de una cámara de magma poco profunda. Las láminas de cono se forman cuando se inyecta magma en una cámara de magma poco profunda, que levanta y fractura los lechos de roca que se encuentran sobre ella. 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. Cuando la caldera se vacía posteriormente debido a una actividad volcánica explosiva, el techo de la cámara de magma colapsa como un tapón de roca rodeado por una fractura anular. El magma que sube hacia la fractura del anillo produce un dique anular. En la península de Ardnamurchan en Escocia se encuentran buenos ejemplos de diques anulares y láminas cónicas.

Otros tipos especiales

Un dique alimentador es un dique que actuaba como un conducto para el magma que se movía desde una cámara de magma hasta una intrusión localizada. Por ejemplo, la intrusión Muskox en el Ártico de Canadá fue alimentada por un gran dique, con un espesor de 150 metros.

Una inyección única es un dique inyectado a lo largo de un plano de falla de empuje, donde los lechos de roca se fracturaron y se elevaron sobre lechos más jóvenes.

Diques clásicos

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

• Cuando el sedimento poco sólido se compone de capas de arcilla rotas e impermeables alternantes, la presión de líquido dentro de las capas más gruesas puede alcanzar un valor crítico debido a la sobrecarga litocásica. Conducido por la presión del fluido, el sedimento se rompe a través de capas de sobre-lying y forma un dique.
• Cuando un suelo está bajo condiciones de permafrost, el agua poro está totalmente congelada. Cuando se forman grietas en tales rocas, pueden llenarse de sedimentos que caen de arriba. El resultado es un cuerpo vertical de sedimento que corta a través de capas horizontales, un dique.

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