Las fulguritas (del latín fulgur , que significa "relámpago") son tubos naturales, grupos o masas de tierra, arena, roca, detritos orgánicos y otros sedimentos sinterizados, vitrificados y / o fundidos que a veces se forman cuando los rayos se descargan en el suelo. Las fulguritas se clasifican como una variedad de lechatelierita mineraloide .
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Dos fulguritas tipo I ( areniscas ): una sección de una fulgurita tubular común y una que presenta una rama. |
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Dos pequeñas fulguritas de tipo I del desierto del Sahara . [1] En una vista plana, el espécimen de la derecha tiene una morfología similar a una cuchilla, pero su naturaleza tubular se muestra dramáticamente en una vista estéreo. |
Cuando un rayo nube-tierra de polaridad negativa ordinaria se descarga en un sustrato de conexión a tierra, se pueden puentear más de 100 millones de voltios (100 MV) de diferencia de potencial. [2] Dicha corriente puede propagarse en arena de cuarzo rica en sílice , suelo mixto , arcilla u otros sedimentos, vaporizando y derritiendo rápidamente materiales resistentes dentro de un régimen de disipación tan común. [3] Esto da como resultado la formación de conjuntos ramificados generalmente huecos y / o vesiculares de tubos vidriosos , costras y masas agrupadas. [4] Las fulguritas no tienen una composición fija porque su composición química está determinada por las propiedades físicas y químicas de cualquier material que sea 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. [5] [6]
Descripción
Las fulguritas se forman cuando un rayo golpea el suelo, fusionando y vitrificando granos minerales. [7] La fase primaria de SiO 2 en las fulguritas de tubo comunes es la lechatelierita , un vidrio de sílice amorfo. Muchas fulguritas muestran alguna evidencia de cristalización: además de los vidrios, muchos son parcialmente protocristalinos o microcristalinos . Debido a que las fulguritas son generalmente de estructura amorfa , las fulguritas se clasifican como mineraloides .
Las propiedades del material (tamaño, color, textura) de las fulguritas varían ampliamente, según el tamaño del rayo y la composición y el contenido de humedad de la superficie alcanzada por el rayo. La mayoría de las fulguritas naturales caen en un espectro que va del blanco al negro. El hierro es una impureza común que puede dar como resultado una coloración verde parduzco profunda. La lechatelierita similar a las fulguritas también se puede producir mediante el arco controlado (o incontrolado) de electricidad artificial en un medio. Las líneas eléctricas de alto voltaje caídas han producido lechatelierites de colores brillantes, debido a la incorporación de cobre u otros materiales de las propias líneas eléctricas. [8] 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 caer sobre objetos hechos por el hombre y dar como resultado fulguritas de colores.
El interior de las fulguritas Tipo I (arena) normalmente es liso o revestido de burbujas finas, mientras que su exterior está revestido con partículas sedimentarias rugosas 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. Fulguritas de ramificación muestran fractal -como auto-similitud y estructural invarianza de escala como una red macroscópica o microscópica de la raíz-como ramas, y puede mostrar esta textura sin canales centrales o divergencia obvia de la morfología de contexto o diana (por ejemplo en forma de lámina en estado fundido, roca fulguritas). Las fulguritas suelen ser frágiles, lo que dificulta la recolección sobre el terreno de grandes ejemplares.
Las fulguritas pueden exceder los 20 centímetros de diámetro y penetrar profundamente en el subsuelo , a veces ocurren hasta 15 m (49 pies) por debajo de la superficie golpeada. [9] O pueden formarse directamente sobre superficies sedimentarias. [10] Una de las fulguritas más largas que se han encontrado en los tiempos modernos tenía un poco más de 4,9 m (16 pies) de longitud y se encontró en el norte de Florida . [11] El Museo Peabody de Historia Natural de la Universidad de Yale exhibe una de las fulguritas conservadas más largas que se conocen, de aproximadamente 4 m (13 pies) de largo. [12] Charles Darwin en The Voyage of the Beagle registró que tubos como estos encontrados en Drigg , Cumberland , Reino Unido alcanzaban una longitud de 9,1 m (30 pies). [13] [14] La fulgurita [s] del lago Winans (lago Winans, condado de Livingston , Michigan ), se extendía de manera discontinua a lo largo de un rango de 30 m, y posiblemente incluye la masa de fulgurita más grande jamás recuperada y descrita: su sección más grande se extiende aproximadamente 16 pies (4,88 m) de largo por 1 pie de diámetro (30 cm). [4] [15]
Las temperaturas máximas dentro de un canal de rayos superan los 30.000 K, con suficiente presión para producir características de deformación plana en SiO 2 , una especie de polimorfismo . Esto también se conoce coloquialmente como cuarzo impactado . [dieciséis]
Clasificación
Las fulguritas han sido clasificadas por Pasek et al. (2012) [17] 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 tubácea; su vacío axial central puede colapsarse
- Tipo II: fulguritas del suelo; estos son ricos en vidrio y se forman en una amplia gama de composiciones de sedimentos, incluidos suelos ricos en arcilla, suelos ricos en limo, suelos ricos en grava y loessoid ; Estos pueden ser tubáceos, ramificados, vesiculares, irregulares / escoriales, o pueden presentar una combinación de estas estructuras, y pueden producir fulguritas exógenas (fulguritas en gotitas).
- Tipo III: caliche o fulguritas de sedimento cálcico , que tienen paredes granulares gruesas, a menudo vidriadas superficialmente con masa subterránea vítrea rica en calcio con poco o ningún vidrio de lechatelierita; Sus formas son variables, con múltiples canales centrales estrechos comunes, y pueden abarcar todo el rango de variación morfológica y estructural de los objetos fulguríticos.
- Tipo IV: fulguritas de roca, que son costras en rocas mínimamente alteradas, redes de túneles dentro de las rocas, rocas vesiculares desgasificadas (a menudo vidriadas por una costra rica en siliciuro y / o de óxido metálico), o material rocoso denso y completamente vitrificado y masas de estas formas con poca masa subterránea sedimentaria
- Tipo V - [gotitas] fulguritas (fulguritas exógenas), que muestran evidencia de eyección (por ejemplo, esferoidal, filamentosa o aerodinámica), [3] [17] relacionadas por composición con las fulguritas de tipo II y tipo IV
Significado
Indicador paleoambiental
La presencia de fulguritas en un área se puede utilizar para estimar la frecuencia de los rayos durante un período de tiempo, lo que puede ayudar a comprender los climas regionales pasados. Paleolightning es el estudio de varios indicadores de relámpagos pasados, principalmente en forma de fulguritas y firmas de magnetización remanente inducida por rayos (LIRM). [1]
Lugar en procesos planetarios y registro geológico
Se han observado muchos materiales de alta presión y alta temperatura en fulguritas. También se sabe que muchos de estos minerales y compuestos se forman en entornos extremos, como pruebas de armas nucleares , impactos a hipervelocidad y espacio interestelar . El cuarzo chocado se describió por primera vez en fulguritas en 1980. [18] Otros materiales, incluidas las aleaciones de silicio-metal altamente reducidas ( siliciuros ), los alótropos de fullereno C 60 ( buckminsterfullerenos ) y C 70 , así como polimorfos de alta presión de SiO 2 , desde entonces se han identificado en fulguritas. [4] [16] [15] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28]
Se han identificado fosfuros reducidos en fulguritas, en forma de schreibersita ( Fe
3P y (Fe, Ni)
3P ) y fosfuro de titanio (III) . [4] [29] [30] Estos compuestos reducidos son raros en la Tierra debido a la presencia de oxígeno en la atmósfera terrestre, lo que crea condiciones oxidantes en la superficie.
Ver también
- Impactita
- Tectita
- Trinitita
- Vitrificación
Referencias
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enlaces externos
- HJ Melosh, geólogos de impacto, ¡cuidado! Cartas de investigación geofísica, volumen 44, número 17, páginas 8873–8874, 2017
- Rayo petrificado por Peter E. Viemeister (pdf)
- Entrevista ( The Event: Petrified Lightning from Central Florida ) con el artista Allan McCollum junto con un archivo histórico de sesenta y seis
- Mindat con datos de ubicación
- WM Myers y Albert B. Peck, Una fulgurita de South Amboy, Nueva Jersey, Mineralogista estadounidense, Volumen 10, páginas 152-155, 1925
- Vladimir A. Rakov, Lightning Makes Glass, 29a Conferencia Anual de la Glass Art Society, Tampa, Florida, 1999