La toba es un tipo de roca hecha de ceniza volcánica expulsada de un respiradero durante una erupción volcánica . Después de la expulsión y deposición, la ceniza se litifica hasta formar una roca sólida. [1] [2] La roca que contiene más del 75% de ceniza se considera toba, mientras que la roca que contiene entre un 25% y un 75% de ceniza se describe como tobácea (por ejemplo, arenisca tobácea ). [3] La toba compuesta de material volcánico arenoso puede denominarse arenisca volcánica . [4]
La toba es una roca relativamente blanda, por lo que se ha utilizado para la construcción desde la antigüedad. [5] Debido a que es común en Italia, los romanos lo usaron a menudo para la construcción. [6] El pueblo Rapa Nui lo utilizó para hacer la mayoría de las estatuas moai en la Isla de Pascua . [7]
La toba se puede clasificar como roca ígnea o sedimentaria . Suele estudiarse en el contexto de la petrología ígnea , aunque en ocasiones se describe utilizando términos sedimentológicos.
La toba a menudo se llama erróneamente toba en guías turísticas y programas de televisión, pero la toba es una forma de travertino.
El material que se expulsa en una erupción volcánica se puede clasificar en tres tipos:
La tefra se produce cuando el magma dentro del volcán es destruido por la rápida expansión de los gases volcánicos calientes. El magma comúnmente explota cuando el gas disuelto en él sale de la solución a medida que la presión disminuye cuando fluye hacia la superficie . Estas violentas explosiones producen partículas de material que luego pueden salir despedidas del volcán. Las partículas sólidas de menos de 2 mm de diámetro ( del tamaño de arena o más pequeñas) se denominan cenizas volcánicas. [8] [3]
La ceniza volcánica se divide a su vez en ceniza fina, con tamaños de partículas inferiores a 0,0625 mm de diámetro, y ceniza gruesa, con tamaños de partículas entre 0,0625 mm y 2 mm de diámetro. La toba se divide correspondientemente en toba gruesa (toba de ceniza gruesa) y toba fina (toba de ceniza fina o toba de polvo). La tefra consolidada compuesta principalmente de partículas más gruesas se llama lapillistone (partículas de 2 mm a 64 mm de diámetro) o aglomerado o brecha piroclástica (partículas de más de 64 mm de diámetro) en lugar de toba. [3]
La composición de la ceniza volcánica puede variar mucho, por lo que las tobas se clasifican según la composición de la ceniza a partir de la cual se formaron. Las cenizas del vulcanismo con alto contenido de sílice, particularmente en flujos de ceniza, consisten principalmente en fragmentos de vidrio volcánico , [9] [10] y la toba formada predominantemente a partir de fragmentos de vidrio se describe como toba vítrica. [11] Los fragmentos de vidrio suelen tener una forma irregular o ser aproximadamente triangulares con lados convexos. Son las paredes rotas de innumerables pequeñas burbujas que se formaron en el magma cuando los gases disueltos salieron rápidamente de la solución. [12]
Las tobas formadas a partir de cenizas que consisten predominantemente en cristales individuales se describen como tobas cristalinas, mientras que las formadas a partir de cenizas que consisten predominantemente en fragmentos de roca pulverizada se describen como tobas líticas. [11]
La composición química de la ceniza volcánica refleja toda la gama de la química de la roca volcánica, desde la ceniza riolítica con alto contenido de sílice hasta la ceniza basáltica con bajo contenido de sílice , y las tobas también se describen como riolíticas, andesíticas, basálticas, etc. [13]
La forma más sencilla para que las cenizas volcánicas se alejen del respiradero es en forma de nubes de ceniza que forman parte de una columna de erupción . Estos caen a la superficie como depósitos de lluvia radiactiva que se caracterizan por estar bien ordenados y tienden a formar una capa de espesor uniforme en todo el terreno. El colapso de las columnas da como resultado una forma de transporte más espectacular y destructiva, que toma la forma de flujos y oleadas piroclásticas que característicamente están mal clasificados y se acumulan en terrenos bajos. Los depósitos de oleaje a veces muestran estructuras sedimentarias típicas de flujos de alta velocidad, como dunas y antidunas . [14] Las cenizas volcánicas ya depositadas en la superficie pueden transportarse como flujos de lodo ( lahares ) cuando se mezclan con agua de lluvia o mediante erupción en una masa de agua o hielo. [15]
Las partículas de ceniza volcánica que están suficientemente calientes se soldarán entre sí después de asentarse en la superficie, produciendo una toba soldada . La soldadura requiere temperaturas superiores a 600 °C (1100 °F). Si la roca contiene fragmentos dispersos del tamaño de un guisante o fiama , se llama toba lapilli soldada . Las tobas soldadas (y las tobas lapilli soldadas) pueden tener su origen en lluvia radiactiva o depositarse a partir de flujos de cenizas, como en el caso de las ignimbritas . [16] Durante la soldadura, los fragmentos de vidrio y piedra pómez se adhieren entre sí (estricción en los puntos de contacto), se deforman y se compactan juntos, lo que da como resultado una tela eutaxítica . [17] La toba soldada tiene comúnmente una composición riolítica, pero se conocen ejemplos de todas las composiciones. [18] [19]
Una secuencia de flujos de cenizas puede consistir en múltiples unidades de enfriamiento . Estos se pueden distinguir por el grado de soldadura. La base de una unidad de refrigeración normalmente no está soldada debido al enfriamiento de la superficie fría subyacente, y el grado de soldadura y de reacciones secundarias de los fluidos en el flujo aumenta hacia arriba, hacia el centro del flujo. La soldadura disminuye hacia la parte superior de la unidad de enfriamiento, donde la unidad se enfría más rápidamente. La intensidad de la soldadura también puede disminuir hacia áreas en las que el depósito es más delgado y con la distancia de la fuente. [20]
Los flujos piroclásticos más fríos no están soldados y las láminas de ceniza que depositan están relativamente no consolidadas. [17] Sin embargo, la ceniza volcánica enfriada puede litificarse rápidamente porque generalmente tiene un alto contenido de vidrio volcánico. Se trata de un material termodinámicamente inestable que reacciona rápidamente con el agua subterránea o de mar, lo que lixivia metales alcalinos y calcio del vidrio. Nuevos minerales, como zeolitas , arcillas y calcita , cristalizan a partir de las sustancias disueltas y cementan la toba. [21]
Las tobas se clasifican además por su entorno de depósito, como toba lacustre, toba subaérea o toba submarina, o por el mecanismo por el cual se transportó la ceniza, como toba radiactiva o toba de flujo de cenizas. Las tobas reelaboradas, formadas por erosión y redeposición de depósitos de cenizas, suelen ser descritas por el agente de transporte, como toba eólica o toba fluvial. [22]
Las tobas tienen el potencial de depositarse dondequiera que se produzca vulcanismo explosivo y, por lo tanto, tienen una amplia distribución en ubicación y edad. [23]
Las tobas de riolita contienen fragmentos vítreos de piedra pómez y pequeñas escorias con cuarzo , feldespato alcalino , biotita , etc. Islandia, [24] Lipari, [25] Hungría, [26] la cuenca y la cordillera del suroeste de Estados Unidos y Nueva Zelanda [27] se encuentran entre las áreas donde estas tobas son prominentes. En las rocas antiguas de Gales , [28] Charnwood , [29] etc., se conocen tobas similares, pero en todos los casos, están muy alteradas por la silicificación (que las ha llenado de ópalo , calcedonia y cuarzo) y por la desvitrificación. . [30] La presencia frecuente de cristales de cuarzo redondeados y corroídos, como los que se encuentran en las lavas riolíticas, ayuda a demostrar su verdadera naturaleza. [8]
Las ignimbritas soldadas pueden ser muy voluminosas, como la toba de Lava Creek que surgió de la caldera de Yellowstone en Wyoming hace 631.000 años. Esta toba tenía un volumen original de al menos 1.000 kilómetros cúbicos (240 millas cúbicas). [31] Se sabe que la toba de Lava Creek es al menos 1000 veces más grande que los depósitos de la erupción del Monte St. Helens en 1980 , y tenía un Índice de Explosividad Volcánica (VEI) de 8, mayor que cualquier erupción conocida en los últimos años. 10.000 años. [32] Las tobas de flujo de cenizas cubren 7.000 kilómetros cuadrados (2.700 millas cuadradas) de la Isla Norte de Nueva Zelanda y alrededor de 100.000 kilómetros cuadrados (39.000 millas cuadradas) de Nevada . Las tobas de flujo de cenizas son el único producto volcánico con volúmenes que rivalizan con los de los basaltos de inundación . [27]
La bentonita Tioga del noreste de Estados Unidos varía en composición desde toba cristalina hasta esquisto tobáceo. Se depositó en forma de ceniza arrastrada por el viento que cayó sobre el mar y se depositó en el fondo. Es de edad Devónica y probablemente proviene de un respiradero en el centro de Virginia , donde la toba alcanza su espesor máximo de unos 40 metros (130 pies). [33]
Las tobas de traquita contienen poco o nada de cuarzo, pero sí mucha sanidina o anortoclasa y, a veces, feldespato oligoclasa, con ocasionales biotita, augita y hornblenda. En la meteorización, suelen cambiar a arcillas blandas de color rojo o amarillo , ricas en caolín con cuarzo secundario. [8] Tobas traquitas recientes se encuentran en el Rin (en Siebengebirge ), [34] en Ischia [35] y cerca de Nápoles . [36] Se han identificado tobas de traquita-carbonatita en el Rift de África Oriental . [37] Se han reportado tobas de cristales alcalinos en Río de Janeiro . [38]
Las tobas andesíticas son sumamente comunes. Se encuentran a lo largo de toda la cadena de las Cordilleras [39] [40] y los Andes , [41] en las Indias Occidentales , Nueva Zelanda, [42] Japón, [43] etc. En el Distrito de los Lagos , [44] Gales del Norte, En Lorne , las Pentland Hills , los Cheviots y muchos otros distritos de Gran Bretaña , abundan las rocas antiguas de naturaleza exactamente similar. De color son rojos o marrones; sus fragmentos de escorias son de todos los tamaños, desde enormes bloques hasta diminutos polvo granular. Las cavidades están llenas de muchos minerales secundarios, como calcita , clorita , cuarzo, epidota o calcedonia; Sin embargo, en cortes microscópicos, la naturaleza de la lava original casi siempre se puede distinguir a partir de las formas y propiedades de los pequeños cristales que se encuentran en la base vítrea descompuesta. Incluso en los detalles más pequeños, estas antiguas tobas tienen un completo parecido con los modernos lechos de ceniza de Cotopaxi , Krakatoa y Mont Pelé. [8]
El vulcanismo máfico suele adoptar la forma de erupciones hawaianas que no son explosivas y producen poca ceniza. [45] Sin embargo, la interacción entre el magma basáltico y el agua subterránea o de mar da como resultado explosiones hidromagmáticas que producen abundantes cenizas. Estos depositan conos de ceniza que posteriormente pueden cementarse formando conos de toba. Diamond Head, Hawaii , es un ejemplo de cono de toba, al igual que la isla de Ka'ula . La ceniza basáltica vítrea producida en tales erupciones se transforma rápidamente en palagonita como parte del proceso de litificación. [46]
Aunque el vulcanismo máfico convencional produce poca ceniza, la ceniza que se forma puede acumularse localmente como depósitos importantes. Un ejemplo es la ceniza de Pahala de la isla de Hawaii , que localmente tiene un espesor de hasta 15 metros (49 pies). Estos depósitos también se transforman rápidamente en palagonita y, finalmente, se transforman en laterita . [47]
Las tobas basálticas también se encuentran en Skye , Mull , Antrim y otros lugares, donde se encuentran rocas volcánicas del Paleógeno ; en Escocia, Derbyshire e Irlanda entre los estratos carboníferos y entre las rocas aún más antiguas del Distrito de los Lagos, las tierras altas del sur de Escocia y Gales. Son de color negro, verde oscuro o rojo; varían mucho en cuanto a su tosquedad, y algunas están llenas de bombas redondas y esponjosas de un pie o más de diámetro; y al ser a menudo submarinos, pueden contener esquisto, arenisca, arena y otros materiales sedimentarios, y en ocasiones son fosilíferos. Las tobas basálticas recientes se encuentran en Islandia , las Islas Feroe , Jan Mayen , Sicilia, las islas hawaianas , Samoa , etc. Cuando se erosionan, se llenan de calcita, clorita, serpentina y, especialmente donde las lavas contienen nefelina o leucita , a menudo se encuentran rica en zeolitas , como analcita , prehnita , natrolita , escolecita , chabazita , heulandita , etc. [8]
Las tobas ultramáficas son extremadamente raras; su característica es la abundancia de olivino o serpentina y la escasez o ausencia de feldespato y cuarzo . [48]
La presencia de toba ultramáfica incluye depósitos superficiales de kimberlita en maars , en los campos de diamantes del sur de África y otras regiones. La variedad principal de kimberlita es una brecha (fondo azul) rica en serpentinas, de color verde azulado oscuro, que, cuando se oxida y erosiona por completo, se convierte en una masa friable de color marrón o amarillo (el "fondo amarillo"). [8] Estas brechas se emplazaron como mezclas de gas y sólido y normalmente se conservan y extraen en diatremas que forman estructuras intrusivas en forma de tubería. En profundidad, algunas brechas de kimberlita se clasifican en zonas de raíces de diques hechos de roca no fragmentada. En la superficie, pueden aparecer tobas ultramáficas en depósitos de maar. Debido a que las kimberlitas son la fuente ígnea más común de diamantes, las transiciones de maar a diatrema y diques de zona de raíces se han estudiado en detalle. La kimberlita de facies diatreme es más propiamente llamada brecha ultramáfica que toba.
Las tobas komatíitas se encuentran, por ejemplo, en los cinturones de piedra verde de Canadá y Sudáfrica. [49] [50]
Con el tiempo, otros cambios además de la meteorización pueden superar a los depósitos de toba. A veces, participan en el plegado y se cortan y escinden . Muchas de las pizarras verdes del distrito inglés de los lagos son cenizas finamente trituradas. También en el bosque de Charnwood las tobas son pizarrosas y hendidas. El color verde se debe al gran desarrollo de clorito. Entre los esquistos cristalinos de muchas regiones se encuentran lechos verdes o esquistos verdes, que están compuestos de cuarzo, hornblenda, clorita o biotita, óxidos de hierro , feldespato, etc., y probablemente son tobas recristalizadas o metamorfoseadas . A menudo acompañan masas de epidiorita y hornblenda (esquistos que son las correspondientes lavas y sills) . Algunos esquistos de clorita también son probablemente lechos alterados de toba volcánica. Los "Schalsteins" de Devon y Alemania incluyen muchos lechos de cenizas escindidas y parcialmente recristalizadas, algunas de las cuales aún conservan su estructura fragmentaria, aunque sus lapilli están aplanados y alargados. Sus cavidades de vapor suelen estar llenas de calcita, pero a veces de cuarzo. Las formas más completamente alteradas de estas rocas son los esquistos cloríticos verdes y laminares; en estos, sin embargo, sólo se encuentran escasamente estructuras que indiquen su naturaleza volcánica original. Se trata de etapas intermedias entre las tobas escindidas y los esquistos cristalinos. [8]
El principal valor económico de la toba es como material de construcción. En el mundo antiguo, la relativa suavidad de la toba significaba que se usaba comúnmente para la construcción donde estaba disponible. [5] La toba es común en Italia y los romanos la utilizaron para muchos edificios y puentes. [6] Por ejemplo, todo el puerto de la isla de Ventotene (aún en uso), fue tallado en toba. La muralla servia , construida para defender la ciudad de Roma en el siglo IV a. C., también está construida casi en su totalidad con toba. [51] Los romanos también cortaron la toba en pequeñas piedras rectangulares que utilizaron para crear paredes en un patrón conocido como opus reticulatum . [52]
El peperino , muy utilizado en Roma y Nápoles como piedra de construcción, es una toba traquita . La puzolana también es una toba descompuesta, pero de carácter básico, obtenida originalmente cerca de Nápoles y utilizada como cemento , pero este nombre se aplica ahora a una serie de sustancias no siempre de carácter idéntico. En la región alemana de Eifel , una toba pómez traquítica llamada trass se ha trabajado ampliamente como mortero hidráulico . [8]
La toba de la región alemana de Eifel se ha utilizado ampliamente para la construcción de estaciones de ferrocarril y otros edificios en Frankfurt, Hamburgo y otras grandes ciudades. [53] La construcción con pórfido de Rochlitz se puede ver en el portal esculpido de estilo manierista frente a la entrada de la capilla del castillo de Colditz . [54] El nombre comercial Rochlitz Porphyr es la designación tradicional de una piedra dimensional de Sajonia con una historia arquitectónica de más de 1.000 años en Alemania. Las canteras se encuentran cerca de Rochlitz. [55]
El depósito de desechos nucleares de Yucca Mountain , una terminal de almacenamiento del Departamento de Energía de EE. UU. para reactores nucleares gastados y otros desechos radiactivos, se encuentra en toba e ignimbrita en la provincia de Basin and Range en Nevada . [56] En el valle de Napa y el valle de Sonoma , California , se excavan habitualmente áreas hechas de toba para almacenar barriles de vino. [57]
La toba de Rano Raraku fue utilizada por el pueblo Rapa Nui de la Isla de Pascua para hacer la gran mayoría de sus famosas estatuas moai . [7]
La toba se utiliza ampliamente en Armenia y en la arquitectura armenia . [58] Es el tipo dominante de piedra utilizado en la construcción en la capital de Armenia, Ereván , [59] [60] Gyumri , la segunda ciudad más grande de Armenia, y Ani , la capital medieval del país, ahora en Turquía. [61] Una pequeña aldea en Armenia pasó a llamarse Tufashen (literalmente "aldea de toba") en 1946. [62]
![La catedral de Ani, de principios del siglo XI, en la capital medieval armenia de Ani (actual Turquía) fue construida en toba [63]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/34/Ani-Cathedral,_Ruine.jpeg/1280px-Ani-Cathedral,_Ruine.jpeg)
Las tobas se depositan geológicamente de forma instantánea y, a menudo, en una gran región. Esto los hace muy útiles como marcadores cronoestratigráficos. El uso de tobas y otros depósitos de tefra de esta manera se conoce como tefrocronología y es particularmente útil para la cronoestratigrafía cuaternaria . Los lechos de toba individuales pueden tomar "huellas dactilares" por su composición química y conjuntos de fenocristales. [64] Las edades absolutas de los lechos de toba se pueden determinar mediante datación K-Ar , Ar-Ar o carbono-14 . [65] Los granos de circonio que se encuentran en muchas tobas son muy duraderos y pueden sobrevivir incluso al metamorfismo de la toba huésped en esquisto, lo que permite asignar edades absolutas a rocas metamórficas antiguas. Por ejemplo, la datación de circones en un lecho de toba metamorfoseado en la Formación Pilar proporcionó algunas de las primeras pruebas de la orogenia Picuris . [66]
La palabra toba se deriva del italiano toba . [67]
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{{cite web}}: Mantenimiento CS1: copia archivada como título ( enlace )... la toba rosa es rara fuera de la región y Ereván es la única ciudad importante construida con esta piedra.
La ciudad, cuya población supera actualmente los 800.000 habitantes, ha sido reconstruida con la piedra volcánica rosada llamada toba...
... los muros de los edificios monumentales de Ani (incluidas las fortificaciones) se construyeron con bloques de piedra de toba suavemente revestidos...
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