La ignimbrita es una variedad de toba endurecida . [1] Las ignimbritas son rocas ígneas compuestas de cristales y fragmentos de roca en una masa de tierra de fragmentos de vidrio , aunque la textura original de la masa de tierra podría desaparecer debido a los altos grados de soldadura . El término ignimbrita no es recomendado por la Subcomisión de Sistemática de Rocas Ígneas de la IUGS . [1]
La ignimbrita es el depósito de una corriente de densidad piroclástica, o flujo piroclástico , que es una suspensión caliente de partículas y gases que fluyen rápidamente desde un volcán y son impulsadas por ser más densa que la atmósfera circundante. El geólogo de Nueva Zelanda Patrick Marshall (1869-1950) derivó el término ignimbrita de "nube de polvo de roca ardiente" (del latín igni- (fuego) e imbri- (lluvia)). Las ignimbritas se forman como resultado de inmensas explosiones de ceniza piroclástica, lapilli y bloques que fluyen por las laderas de los volcanes.
Las ignimbritas están hechas de una mezcla muy mal clasificada de ceniza volcánica (o toba cuando se litifica ) y piedra pómez lapilli, comúnmente con fragmentos líticos dispersos. La ceniza está compuesta por fragmentos de vidrio y fragmentos de cristal. Las ignimbritas pueden ser rocas sueltas y no consolidadas o litificadas (solidificadas) llamadas lapilli-toba. Cerca de la fuente volcánica, las ignimbritas comúnmente contienen acumulaciones gruesas de bloques líticos y, distalmente, muchas muestran acumulaciones de un metro de espesor de cantos rodados de piedra pómez.
Las ignimbritas pueden ser blancas, grises, rosas, beige, marrones o negras, según su composición y densidad. Muchas ignimbritas pálidas son dacíticas o riolíticas . Las ignimbritas de colores más oscuros pueden ser vidrio volcánico densamente soldado o, con menos frecuencia, de composición máfica .
Declaración
Hay dos modelos principales que se han propuesto para explicar la deposición de ignimbritas a partir de una corriente de densidad piroclástica, la deposición en masa y los modelos de degradación progresiva.
Modelo en masa
El modelo en masa fue propuesto por el vulcanólogo Stephen Sparks en 1976. Sparks atribuyó la mala clasificación en ignimbritas a flujos laminares de muy alta concentración de partículas. Los flujos piroclásticos se concibieron como similares a los flujos de escombros, con un cuerpo sometido a flujo laminar y luego deteniéndose en masa . El flujo viajaría como un flujo de pistón, con una masa esencialmente no deformable viajando sobre una zona de cizallamiento delgada, y la congelación en masa ocurre cuando la tensión de conducción cae por debajo de un cierto nivel. Esto produciría una unidad masiva con una base graduada inversamente.
Hay varios problemas con el modelo en masa . Dado que la ignimbrita es un depósito, sus características no pueden representar completamente el flujo y el depósito solo puede registrar el proceso de depósito. La zonificación química vertical en ignimbritas se interpreta como el registro de cambios incrementales en la deposición, y la zonificación rara vez se correlaciona con los límites de las unidades de flujo y puede ocurrir dentro de las unidades de flujo. Se ha postulado que los cambios químicos están registrando una degradación progresiva en la base del flujo de una erupción cuya composición cambia con el tiempo. Para que esto sea así, la base del flujo no puede ser turbulenta. La deposición instantánea de todo un cuerpo de material no es posible porque el desplazamiento del fluido no es posible instantáneamente. Cualquier desplazamiento del fluido sería movilizar la parte superior del flujo, y en masa deposición no ocurriría. El cese instantáneo del flujo causaría compresión y extensión local, lo que sería evidente en forma de grietas por tensión y empujes a pequeña escala, que no se ven en la mayoría de las ignimbritas. [2]
Una adaptación de la teoría en masa sugiere que la ignimbrita registra una degradación progresiva de una corriente sostenida y que las diferencias observadas entre ignimbritas y dentro de una ignimbrita son el resultado de cambios temporales en la naturaleza del flujo que la depositó. [2]
Modelo de flujo reomórfico
Las estructuras reomórficas solo se observan en ignimbritas de alto grado. Hay dos tipos de flujo reomórfico; removilización posdeposición y flujo viscoso de etapa tardía. Si bien actualmente existe un debate en el campo sobre la importancia relativa de cualquiera de los mecanismos, existe acuerdo en que ambos mecanismos tienen un efecto. [3] Una variación vertical en la orientación de las estructuras es una evidencia convincente en contra de que la removilización posdeposición es responsable de la mayoría de las estructuras, pero se necesita más trabajo para descubrir si la mayoría de las ignimbritas tienen estas variaciones verticales en para decir qué proceso es el más común.
Un modelo basado en observaciones en Wall Mountain Tuff en el Monumento Nacional Florissant Fossil Beds en Colorado sugiere que las estructuras reomórficas como la foliación y los piroclastos se formaron durante el flujo viscoso laminar cuando la corriente de densidad se detiene. Un cambio de flujo de partículas a un fluido viscoso podría causar un enfriamiento masivo rápido en los últimos metros. [4] También se teoriza que la transformación ocurre en una capa límite en la base del flujo y que todos los materiales pasan a través de esta capa durante la deposición. [5]
Otro modelo propuesto es que la corriente de densidad se volvió estacionaria antes de que se formen las estructuras reomórficas. [6] Las estructuras como la foliación generalizada son el resultado de la compactación de carga, y otras estructuras son el resultado de la removilización por carga y deposición en topografía inclinada. La toba depositada en Wagontire Mountain en Oregon y Bishop Tuff en California muestran evidencia de flujo viscoso en etapa tardía. Estas tobas tienen una química similar y, por lo tanto, deben haber pasado por el mismo proceso de compactación para tener la misma foliación.
La toba verde en Pantelleria contiene estructuras reomórficas que se consideran el resultado de la removilización posdeposición porque en ese momento se creía que la toba verde era un depósito de caída que no tiene transporte lateral. [7] Las similitudes entre las estructuras de la toba verde y las ignimbritas de Gran Canaria sugieren una movilización posdeposición. Esta interpretación de la deposición de la Tuff verde ha sido cuestionada, lo que sugiere que se trata de un ignimbrite, y estructuras tales como imbricados fiamme , observado en el Tuff Green, fueron el resultado de la etapa tardía flujo viscoso primaria. [8] Estructuras similares observadas en Gran Canaria se han interpretado como flujo sin-deposicional. [7]
Los pliegues y otras estructuras reomórficas pueden ser el resultado de una sola etapa de cizallamiento. El cizallamiento posiblemente ocurrió cuando la corriente de densidad pasó sobre el depósito de formación. Las variaciones verticales en las orientaciones de los pliegues de la funda son evidencia de que el reomorfismo y la soldadura pueden ocurrir sin-deposición. [9] Se discute que el cizallamiento entre la corriente de densidad y el depósito de formación es lo suficientemente significativo como para causar todas las estructuras reomorfas observadas en las ignimbritas, aunque el cizallamiento podría ser responsable de algunas de las estructuras, como la imbricación de la estructura. [10] La compactación de carga en una pendiente inclinada es probablemente responsable de la mayoría de las estructuras reomorfas.
Petrología
La ignimbrita se compone principalmente de una matriz de ceniza volcánica ( tefra ) que está compuesta de fragmentos y fragmentos de vidrio volcánico, fragmentos de piedra pómez y cristales. Los fragmentos de cristal comúnmente son destruidos por la erupción explosiva. [11] La mayoría son fenocristales que crecieron en el magma, pero algunos pueden ser cristales exóticos como xenocrysts , derivados de otros magmas, rocas ígneas o country rock .
La matriz de ceniza contiene típicamente cantidades variables de fragmentos de roca del tamaño de un guisante a un guijarro llamados inclusiones líticas. En su mayoría son trozos de escombros volcánicos solidificados más antiguos arrastrados desde las paredes de los conductos o desde la superficie de la tierra. Más raramente, los clastos son material afín de la cámara de magma.
Si está lo suficientemente caliente cuando se deposita, las partículas en una ignimbrita pueden soldarse y el depósito se transforma en una 'ignimbrita soldada' , hecha de lapilli-toba eutaxítica . Cuando esto sucede, la piedra pómez lapilli comúnmente se aplana, y estos aparecen en las superficies de las rocas como lentes oscuros, conocidos como fiamme . La ignimbrita intensamente soldada puede tener zonas vítreas cerca de la base y la parte superior, llamadas "vitrofiros" inferiores y superiores, pero las partes centrales son microcristalinas ("litoides").
Mineralogía
La mineralogía de una ignimbrita está controlada principalmente por la química del magma fuente.
La gama típica de fenocristales en ignimbritas son biotita, cuarzo, sanidina u otro feldespato alcalino , ocasionalmente hornblenda , rara vez piroxeno y, en el caso de las tobas fonolíticas , los minerales feldespatoides como nefelina y leucita .
Comúnmente en la mayoría de las ignimbritas félsicas, los polimorfos de cuarzo cristobalita y tridimita se encuentran generalmente dentro de las tobas y brechas soldadas . En la mayoría de los casos, parece que estos polimorfos de cuarzo de alta temperatura ocurrieron después de la erupción como parte de una alteración autógena post-eruptiva en alguna forma metaestable. Por lo tanto, aunque la tridimita y la cristobalita son minerales comunes en las ignimbritas, es posible que no sean minerales magmáticos primarios.
Geoquímica
La mayoría de las ignimbritas son silícicas, generalmente con más del 65% de SiO 2 . La química de las ignimbritas, como todas las rocas félsicas, y la mineralogía resultante de las poblaciones de fenocristales dentro de ellas, está relacionada principalmente con los diferentes contenidos de sodio, potasio, calcio y las menores cantidades de hierro y magnesio. [12]
Algunas ignimbritas raras son andesíticas e incluso pueden formarse a partir de basalto saturado volátil , donde la ignimbrita tendría la geoquímica de un basalto normal.
Modificación
Las ignimbritas calientes grandes pueden crear alguna forma de actividad hidrotermal , ya que tienden a cubrir el suelo húmedo y enterrar cursos de agua y ríos. El agua de tales sustratos saldrá del manto de ignimbrita en fumarolas , géiseres y similares, un proceso que puede llevar varios años, por ejemplo, después de la erupción de la toba de Novarupta . En el proceso de evaporación de esta agua, la capa de ignimbrita puede volverse metasomatizada (alterada). Esto tiende a formar chimeneas y bolsas de roca alterada por caolín .
Soldadura
La soldadura es una forma común de alteración de la ignimbrita. Hay dos tipos de soldadura, primaria y secundaria. Si la corriente de densidad es suficientemente caliente, las partículas se aglutinarán y soldarán en la superficie de sedimentación para formar un fluido viscoso; esta es la soldadura primaria. Si durante el transporte y la deposición la temperatura es baja, las partículas no se aglutinarán ni soldarán, aunque la soldadura puede ocurrir más tarde si la compactación u otros factores reducen la temperatura mínima de soldadura por debajo de la temperatura de las partículas vítreas; esta es la soldadura secundaria. Esta soldadura secundaria es la más común y sugiere que la temperatura de la mayoría de las corrientes de densidad piroclásticas está por debajo del punto de ablandamiento de las partículas. [5]
Se debate el factor que determina si una ignimbrita tiene soldadura primaria, soldadura secundaria o sin soldadura:
- Las diferentes composiciones químicas reducirán la viscosidad y permitirán la soldadura primaria. [4]
- No hay suficiente variación en la composición de las ignimbritas soldadas primarias y secundarias para que esto sea un factor importante. [5]
- El enfriamiento durante el transporte es insignificante, por lo que si la temperatura de erupción es lo suficientemente alta, se producirá la soldadura primaria. Las variaciones laterales en el grado de soldadura no son el resultado del enfriamiento durante el transporte. [13]
- La carga litostática es responsable de la intensidad de la soldadura porque la ignimbrita Tiribi se suelda más densamente donde el espesor es mayor. La correlación no es perfecta y otros factores pueden influir. [14]
- Hay dos líneas de evidencia de la relativa poca importancia de la carga litostática en la determinación de la intensidad de la soldadura; cambios laterales en el grado de soldadura independientemente del espesor y casos en los que el grado de soldadura se correlaciona con la zonificación química. La soldadura está determinada por una combinación de factores que incluyen cambios de composición, contenido volátil, temperatura, tamaño de grano y contenido lítico. [2]
Morfología y ocurrencia
Los paisajes formados por la erosión en ignimbrita endurecida pueden ser notablemente similares a los formados en rocas graníticas . En la Sierra de Lihuel Calel , provincia de La Pampa , Argentina, se pueden observar varios accidentes geográficos típicos de granitos en ignimbrita. Estos accidentes geográficos son inselbergs , pendientes ensanchadas , cúpulas , protuberancias , tors , tafonis y gnammas . [15] Además, al igual que en los paisajes de granito, los accidentes geográficos en ignimbritas pueden verse influenciados por sistemas conjuntos . [15]
Distribución
Las ignimbritas ocurren en todo el mundo asociadas con muchas provincias volcánicas que tienen magma con alto contenido de sílice y las erupciones explosivas resultantes.
La ignimbrita ocurre con mucha frecuencia alrededor de la región inferior de Hunter del estado australiano de Nueva Gales del Sur . La ignimbrita extraída en la región de Hunter en lugares como Martins Creek, Brandy Hill, Seaham ( Boral ) y en la cantera abandonada de Raymond Terrace es una roca de sedimentación volcánica de edad Carbonífera (280-345 millones de años). Tuvo un origen extremadamente violento. Este material se acumuló a una profundidad considerable y debe haber tardado años en enfriarse por completo. En el proceso, los materiales que componían esta mezcla se fusionaron en una roca muy resistente de densidad media.
La ignimbrita también se encuentra en la región de Coromandel de Nueva Zelanda , donde los impresionantes acantilados de ignimbrita de color marrón anaranjado forman una característica distintiva del paisaje. La cercana zona volcánica de Taupo está cubierta por extensas capas planas de ignimbrita que brotaron de los volcanes de la caldera durante el Pleistoceno y el Holoceno. Los acantilados de ignimbrita expuestos en Hinuera (Waikato) marcan los bordes del antiguo curso del río Waikato que fluía a través del valle antes de la última gran erupción de Taupo hace 1.800 años (la erupción de Hatepe ). Los acantilados del oeste se extraen para obtener bloques de Hinuera Stone, el nombre que se le da a la ignimbrita soldada que se utiliza para el revestimiento de edificios. La piedra es de color gris claro con rastros de verde y es ligeramente porosa.
Enormes depósitos de ignimbrita forman gran parte de la Sierra Madre Occidental en el oeste de México. En el oeste de Estados Unidos , se encuentran depósitos masivos de ignimbrita de hasta varios cientos de metros de espesor en la provincia de Cuenca y Cordillera , principalmente en Nevada , el oeste de Utah , el sur de Arizona y el centro-norte y sur de Nuevo México , y la llanura del río Snake . El magmatismo en la provincia de Cuenca y Cordillera incluyó un estallido masivo de ignimbrita que comenzó hace unos 40 millones de años y terminó en gran medida hace 25 millones de años: el magmatismo siguió al final de la orogenia Laramide , cuando la deformación y el magmatismo ocurrieron al este del límite de placas. Las erupciones adicionales de ignimbrita continuaron en Nevada hasta hace aproximadamente 14 millones de años. Las erupciones individuales a menudo eran enormes, a veces hasta miles de kilómetros cúbicos en volumen, lo que les da un índice de explosividad volcánica de 8, comparable a las erupciones de la Caldera de Yellowstone y el Lago Toba .
Las sucesiones de ignimbritas constituyen una gran parte de las rocas post-erosionales en las islas de Tenerife y Gran Canaria .
Usar
Yucca Mountain Repository, una instalación de almacenamiento terminal del Departamento de Energía de EE. UU. Para reactores nucleares gastados y otros desechos radiactivos, se encuentra en un depósito de ignimbrita y toba.
La capa de ignimbritas se utiliza cuando se trabaja la piedra, ya que a veces se divide en cómodas losas, útiles para losas y en el paisajismo de los bordes de jardines.
En la región de Hunter de Nueva Gales del Sur, la ignimbrita sirve como un excelente agregado o ' metal azul ' para la pavimentación de carreteras y con fines de construcción.
Ver también
- Bluestone : nombre cultural o comercial de varias dimensiones o variedades de piedra de construcción.
- Roca piroclástica : rocas clásticas compuestas única o principalmente de materiales volcánicos
- Lava : roca fundida expulsada por un volcán durante una erupción
- Magma : material natural que se encuentra debajo de la superficie de la Tierra
Referencias
- ↑ a b Le Maitre, RW, ed. (2002). Rocas ígneas: clasificación y glosario de términos . Nueva York, Estados Unidos: Cambridge University Press. pag. 92 . ISBN 978-0-511-06651-1.
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Otras lecturas
- Cannon, E. (28 de abril de 2002). "El brote de ignimbrita del terciario medio" . Universidad de Colorado Boulder. Archivado desde el original el 21 de abril de 2016 . Consultado el 24 de agosto de 2016 .
- Sparks, RSJ (1976). "Variaciones de tamaño de grano en ignimbritas e implicaciones para el transporte de flujos piroclásticos". Sedimentología . 23 (2): 147–188. Código bibliográfico : 1976Sedim..23..147S . doi : 10.1111 / j.1365-3091.1976.tb00045.x .
- Diccionario de biografía de Nueva Zelanda, Patrick Marshall 1869-1950, http://www.dnzb.govt.nz/dnzb/default.asp?Find_Quick.asp?PersonEssay=3M44