Fulgurita

Fulguritas (del latín fulgur 'relámpago', y -ite), comúnmente llamados "rayos fosilizados", son tubos naturales, aglomeraciones o masas de sinterizado, vitrificado, y/o tierra fundida, arena, roca, escombros orgánicos y otros sedimentos que a veces se forman cuando los rayos se descargan en el suelo. Cuando están compuestas de sílice, las fulguritas se clasifican como una variedad del mineraloide lechatelierita.

Cuando un rayo nube-tierra de polaridad negativa ordinaria se descarga en un sustrato de puesta a tierra, se pueden puentear más de 100 millones de voltios (100 MV) de diferencia de potencial. Tal corriente puede propagarse en arena cuarzosa rica en sílice, suelo mixto, arcilla u otros sedimentos, vaporizando rápidamente y derritiendo materiales resistentes dentro de un régimen de disipación tan común. Esto da como resultado la formación de ensamblajes ramificados, generalmente huecos y/o vesiculares, de tubos vítreos, costras y masas agrupadas. Las fulguritas no tienen una composición fija porque su composición química está determinada por las propiedades físicas y químicas de cualquier material que esté siendo alcanzado por un rayo.

Las fulguritas son estructuralmente similares a las figuras de Lichtenberg, que son los patrones de ramificación producidos en las superficies de los aisladores durante la ruptura dieléctrica por descargas de alto voltaje, como los rayos.

Descripción

Las fulguritas se forman cuando un rayo cae sobre el suelo, fusionando y vitrificando los granos minerales. La fase primaria de SiO₂ en las fulguritas tubulares comunes es la lechatelierita, un vidrio de sílice amorfo. Muchas fulguritas muestran alguna evidencia de cristalización: además de los vidrios, muchas son parcialmente protocristalinas o microcristalinas. Debido a que las fulguritas son generalmente de estructura amorfa, las fulguritas se clasifican como mineraloides.

Las propiedades materiales (tamaño, color, textura) de las fulguritas varían ampliamente, según el tamaño del rayo y la composición y el contenido de humedad de la superficie golpeada por el rayo. La mayoría de las fulguritas naturales caen en un espectro de blanco a negro. El hierro es una impureza común que puede resultar en una coloración marrón verdosa profunda. La lechatelierita similar a las fulguritas también se puede producir a través de arcos controlados (o no controlados) de electricidad artificial en un medio. Las líneas eléctricas de alto voltaje caídas han producido lechatelieritas de colores brillantes, debido a la incorporación de cobre u otros materiales de las propias líneas eléctricas. Las lechatelieritas de colores brillantes que se asemejan a las fulguritas suelen ser sintéticas y reflejan la incorporación de materiales sintéticos. Sin embargo, los rayos pueden golpear objetos hechos por el hombre, dando como resultado fulguritas de colores.

El interior de las fulguritas de tipo I (arena) normalmente es liso o está revestido de finas burbujas, mientras que el exterior está recubierto de partículas sedimentarias ásperas o pequeñas rocas. Otros tipos de fulguritas suelen ser vesiculares y pueden carecer de un tubo central abierto; sus exteriores pueden ser porosos o lisos. Las fulguritas ramificadas muestran una autosimilitud similar a un fractal y una invariancia de escala estructural como una red macroscópica o microscópica de ramas similares a raíces, y pueden mostrar esta textura sin canales centrales o una divergencia obvia de la morfología del contexto o el objetivo (p. fulguritas). Las fulguritas suelen ser frágiles, lo que dificulta la recolección en el campo de especímenes grandes.

Las fulguritas pueden exceder los 20 centímetros de diámetro y pueden penetrar profundamente en el subsuelo, a veces ocurriendo hasta 15 m (49 pies) debajo de la superficie que fue golpeada, aunque también pueden formarse directamente sobre una superficie sedimentaria. Una de las fulguritas más largas que se encontraron en los tiempos modernos era de un poco más de 4,9 m (16 pies) de longitud, y se encontró en el norte de Florida. El Museo de Historia Natural de la Universidad de la Universidad de Yale muestra una de las fulguritas conservadas más conocidas, de aproximadamente 4 m (13 pies) de longitud. Charles Darwin en El viaje del Beagle registró que tubos como estos que se encuentran en Drigg, Cumberland, Reino Unido alcanzaron una longitud de 9.1 m (30 pies). El Winans Lake Fulgurite [s] (Winans Lake, Livingston County, Michigan), se extiende discontinuamente en un rango de 30 m, y posiblemente incluya la masa de fulgurita más grande jamás recuperada y descrita: su sección más grande que se extiende aproximadamente 16 pies (4.88 m) en longitud por 1 pie de diámetro (30 cm).

Las temperaturas máximas dentro de un canal de rayos exceden los 30,000 K, con una presión suficiente para producir características de deformación plana en SIO ₂ , un tipo de polimorfismo. Esto también se conoce coloquialmente como cuarzo conmocionado.

clasificación

Las fulguritas han sido clasificadas por Pasek et al. (2012) en cinco tipos relacionados con el tipo de sedimento en el que se formó la fulgurita, de la siguiente manera:

• Tipo I - fulguritas de arena con estructura tubácica; su vacío axial central puede ser colapsado
• Tipo II - fulgurites de suelo; estos son ricos en vidrio, y forman en una amplia gama de composiciones de sedimentos, incluyendo suelos ricos en arcilla, suelos ricos en silencia, suelos ricos en grava, y loessoide; estos pueden ser tubáceos, ramificados, vesiculares, irregulares/slaggy, o pueden mostrar una combinación de estas estructuras, y pueden producir fulguritos exógenos (fulgurites de goteo)
• Tipo III - fulguritas de sedimentos calcicos o calcicos, con paredes granulares gruesas, a menudo superpuestas con masa de tierra vitreosa rica en calcio con poco o ningún vidrio lechatelierito; sus formas son variables, con múltiples canales centrales estrechos comunes, y pueden abarcar toda la gama de variación morfológica y estructural para objetos fulguriticos
• Tipo IV - fulgurites de roca, que son o costras en rocas mínimamente alteradas, redes de túneles dentro de rocas, rocas vesiculares extrasudadas (a menudo acristaladas por una corteza de óxido de silicidio rico y/o metal), o material rocoso completamente vitrificado y denso y masas de estas formas con poca profundidad sedimentaria
• Tipo V - [droplet] fulgurites (fulgurites exogénicas), que muestran evidencia de eyección (por ejemplo, esferoidal, filamentoso o aerodinámico), relacionados por composición a fulguritas tipo II y tipo IV
• phytofulgurite - una clase adicional que no implica morfología específica, promulgada antes del esquema Pasek-Block 2012, se ha asignado a fulguritos que resultan de alteración parcial a total de la biomasa (por ejemplo, hierbas, líquenes, musgo, madera).

significado

indicador paleoambiental

La presencia de fulguritas en un área puede usarse para estimar la frecuencia del rayo durante un período de tiempo, lo que puede ayudar a comprender los climas regionales pasados. Paleolightning es el estudio de varios indicadores de rayos pasados, principalmente en forma de fulguritas y firmas de magnetización remanente inducida por un rayo (LIRM).

Lugar en los procesos planetarios y el registro geológico

Se han observado muchos materiales de alta presión y alta temperatura en las fulguritas. También se sabe que muchos de estos minerales y compuestos se forman en entornos extremos, como las pruebas de armas nucleares, los impactos a hipervelocidad y el espacio interestelar. El cuarzo impactado se describió por primera vez en fulguritas en 1980. Otros materiales, incluidas las aleaciones de metal y silicio altamente reducidas (siliciuros), los alótropos de fullereno C₆₀ (buckminsterfullerenos) y C₇₀, así como polimorfos de alta presión de SiO₂, desde entonces se han identificado en fulguritas.

Se han identificado fosfuros reducidos en fulguritas, en forma de schreibersita (Fe₃P y (Fe,Ni)₃P) y fosfuro de titanio (III). Estos compuestos reducidos son raros en la Tierra debido a la presencia de oxígeno en la atmósfera de la Tierra, lo que crea condiciones de oxidación en la superficie.

Lugar en la cultura material

En 2008, un objeto que luego se clasificó como fulgurita, pero que inicialmente los arqueólogos creyeron que era una ceniza ígnea, se encontró dentro del contenido del altar ritual de cenizas en el templo de Lykaian Zeus en el Monte Lykaion en Grecia. El objeto fue identificado y estudiado por el geólogo George H. Davis (ex presidente de la Sociedad Geológica de América). Puede ser contemporáneo con el uso del sitio antiguo y, como tal, potencialmente asociado con la actividad ritual realizada allí.