Roca volcánica

La roca volcánica (a menudo abreviada como volcánicas en contextos científicos) es una roca formada a partir de la erupción de lava de un volcán. En otras palabras, se diferencia de otras rocas ígneas por ser de origen volcánico. 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 hipabisales poco profundas no siempre se tratan como distintas. En el contexto de la geología del 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 erupciona en el aire se denominan "volcaniclásticos", y técnicamente 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 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.

Características

Configuración y tamaño

• Lava
• tefra
• bomba volcánica
• Lapilli
• Ceniza volcánica

		Depósito piroclástico
Tamaño del clasto en mm	piroclasto	Principalmente no consolidado: tefra	Principalmente consolidado: roca piroclástica
> 64mm	bomba, bloque	Aglomerado, lecho de bloques o bomba, tefra en bloque	Aglomerado, brecha piroclástica
64 a 2 mm	Guijarro	Capa, lecho de lapilli o lapilli tefra	toba lapilli
2 a 1/16 mm	Grano de ceniza gruesa	Ceniza gruesa	Grueso (toba de ceniza)
< 1/16mm	Grano de ceniza fino (grano de polvo)	Ceniza fina (polvo)	Toba fina (ceniza) (toba polvorienta)

Textura

Las rocas volcánicas suelen ser de grano fino o de textura afanítica a vítrea. A menudo contienen clastos de otras rocas y fenocristales. Los fenocristales son cristales que son más grandes que la matriz y son identificables a simple vista. El pórfido rombo es un ejemplo con grandes fenocristales en forma de rombo incrustados en una matriz de grano muy fino.

Las rocas volcánicas a menudo tienen una textura vesicular causada por los vacíos que dejan los volátiles atrapados en la lava fundida. La piedra pómez es una roca altamente vesicular producida en erupciones volcánicas explosivas.

Química

La mayoría de los petrólogos modernos clasifican las rocas ígneas, incluidas las rocas volcánicas, por su química cuando se trata de 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 depender en gran medida de la química para observar el origen de una roca volcánica.

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 ponderal de sílice y óxidos alcalinos (K ₂ O más Na ₂ O). Estos colocan la roca en uno de los campos del diagrama TAS. Las rocas ultramáficas 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 proporción de óxido de potasio a óxido de sodio. Se pueden hacer clasificaciones adicionales sobre la base de otros componentes, como el contenido de aluminio o hierro.

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

SiO ₂ < -3,3539 × 10 × A + 1,2030 × 10 × A - 1,5188 × 10 × A + 8,6096 × 10 × A - 2,1111 × A + 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 usa 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, por lo que algunos de los óxidos alcalinos deben estar presentes como aegirina o anfíbol sódico en lugar de feldespato.

La química de las rocas volcánicas depende de dos cosas: la composición inicial del magma primario y la posterior diferenciación. 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.

Mineralogía

La mayoría de las rocas volcánicas comparten una serie de minerales comunes. La diferenciación de 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 la filo y los tectosilicatos, incluidos los feldespatos, los polimorfos de cuarzo y la moscovita. Si bien todavía dominan los silicatos, las rocas volcánicas más primitivas tienen ensamblajes 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.

Ocasionalmente, un magma puede recoger cristales que cristalizaron de otro magma; estos cristales se llaman 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 transportan a la superficie de la Tierra.

Denominación

Las rocas volcánicas se nombran según su composición química y textura. El basalto es una roca volcánica muy común con bajo contenido de sílice. La riolita es una roca volcánica con 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.

Las rocas piroclásticas son el producto de un volcanismo explosivo. A menudo son félsicos (altos en sílice). Las rocas piroclásticas son a menudo el resultado de desechos volcánicos, como cenizas, bombas y tefra, y otras eyecciones volcánicas. Ejemplos de rocas piroclásticas son la toba y la ignimbrita.

Las intrusiones poco profundas, 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.

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

Composición de rocas volcánicas

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

Las lavas de diferentes volcanes, cuando se enfrían y endurecen, difieren mucho en su apariencia y composición. Si una corriente de lava de riolita se enfría rápidamente, puede congelarse rápidamente en una sustancia vítrea negra llamada obsidiana. Cuando se llena de burbujas de gas, la misma lava puede formar la piedra pómez de apariencia esponjosa. Si se deja enfriar lentamente, forma una roca de color claro y uniformemente sólida llamada riolita.

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 suelo 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 expuestos solo a la presión atmosférica, y el vapor y otros gases que contenían en gran cantidad podían escapar libremente; de esto surgen muchas modificaciones importantes, siendo la más llamativa la presencia frecuente de numerosas cavidades de vapor (estructura vesicular) a menudo alargadas en formas alargadas que luego se llenan de minerales por infiltración (estructura amigdaloidal).

Dado que la cristalización estaba ocurriendo mientras la masa aún avanzaba lentamente bajo la superficie de la Tierra, los últimos minerales formados (en la masa del suelo) se organizan comúnmente en líneas sinuosas subparalelas que siguen la dirección del movimiento (fluxión o estructura fluidal): y los primeros minerales más grandes que cristalizaron previamente pueden mostrar el mismo arreglo. 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 luego precipitan nubes de cristales más pequeños menos perfectos. partículas (etapa metaestable).

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. Con frecuencia se ha verificado por observación que las lavas recién emitidas contienen grandes cristales transportados en una masa líquida fundida. Se dice que los cristales primitivos grandes y bien formados (fenocristales) son porfídicos; los cristales más pequeños de la matriz circundante o masa molida pertenecen a la etapa posterior al derrame. Más raramente, las lavas se fusionan por completo en el momento de la eyección; luego pueden enfriarse para formar una roca finamente cristalina no porfídica, o si se enfrían más rápidamente pueden ser en gran parte no cristalinas o vítreas (rocas vítreas como obsidiana, taquilita, piedra de brea).

Una característica común de las rocas vítreas es la presencia de cuerpos redondeados (esferulitas), constituidos por finas fibras 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 vasos que se dejan enfriar lentamente. En raras ocasiones, estas esferulitas son huecas o consisten en conchas concéntricas con espacios entre ellas (litofisis). La estructura perlítica, también común en los vidrios, consiste en la presencia de grietas redondeadas concéntricas debidas a la contracción por enfriamiento.

Los fenocristales o minerales porfídicos no solo son más grandes que los de la masa del suelo; como la matriz todavía era líquida cuando se formaron, podían tomar 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 terrestre. El examen microscópico de los fenocristales a menudo revela que han tenido una historia compleja. Con mucha frecuencia muestran capas de diferente composición, indicadas por variaciones de color u otras propiedades ópticas; así, la augita puede ser verde en el centro rodeada de varios tonos de marrón; o pueden ser de color verde pálido en el centro y verde más oscuro con un fuerte pleocroísmo (aegirina) en la periferia.

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. Los fenocristales de cuarzo (y de otros minerales), en lugar de caras cristalinas perfectas y afiladas, pueden mostrar superficies corroídas redondeadas, con las puntas romas y proyecciones irregulares en forma de lengua de la matriz hacia la sustancia del cristal. Está claro que después de que el mineral cristalizó, se disolvió o corroyó parcialmente nuevamente en algún período antes de que la matriz se solidificara.

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 se ha mostrado inestable en un cierto estado de consolidación, y ha sido sustituida por un paramorfo de augita y magnetita, que puede sustituir parcial o totalmente al cristal original pero que aún conserva sus contornos característicos.

Comportamiento mecánico de las rocas volcánicas

El comportamiento mecánico de las rocas volcánicas se complica por su compleja microestructura. Por ejemplo, atributos como la partición del espacio vacío (poros y microfisuras), el tamaño y la forma de los poros y cristales, y la alteración hidrotermal pueden variar ampliamente en las rocas volcánicas y pueden influir en el comportamiento mecánico resultante (p. ej., módulo de Young, compresión y resistencia a la tracción, y la presión a la que pasan de un comportamiento frágil a dúctil ). En cuanto a 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).Comprender el comportamiento mecánico de las rocas volcánicas puede ayudarnos a comprender mejor los peligros volcánicos, como el colapso del flanco.