Las rocas volcánicas (a menudo abreviadas como volcánicas en contextos científicos) son rocas formadas a partir de lava que brota de un volcán . Como todo tipo de rocas, el concepto de roca volcánica es artificial, y en la naturaleza las rocas volcánicas se clasifican en rocas hipobisales y metamórficas y constituyen un elemento importante de algunos sedimentos y rocas sedimentarias . Por estas razones, en geología, las rocas volcánicas y las rocas hipabisales poco profundas no siempre se tratan como distintas. En el contexto de la geología del escudo precámbrico , el término "volcánica" se aplica a menudo a lo que son rocas estrictamente metavolcánicas . Las rocas volcánicas y los sedimentos que se forman a partir del magma lanzado al aire se denominan "piroclásticos" y técnicamente también 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 inundación de basalto . Se ha estimado que las rocas volcánicas cubren aproximadamente el 8% de la superficie terrestre actual de la Tierra. [1]
Las rocas volcánicas suelen tener una textura de grano fino o afanítica o de vidrio. 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. [4]
Las rocas volcánicas suelen tener una textura vesicular causada por los huecos dejados por los volátiles atrapados en la lava fundida . La piedra pómez es una roca muy vesicular producida en erupciones volcánicas explosivas . [ cita necesaria ]
La mayoría de los petrólogos modernos clasifican las rocas ígneas, incluidas las volcánicas, por su química cuando tratan de su origen. El hecho de que puedan desarrollarse 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. [ cita necesaria ]
La clasificación química de las rocas ígneas se basa en primer lugar en el contenido total de silicio y metales alcalinos ( sodio y potasio ) expresado como fracción en peso de sílice y óxidos alcalinos ( K 2 O más Na 2 O ). Estos sitúan 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 según la proporción de óxido de potasio a óxido de sodio. Se pueden realizar clasificaciones adicionales en función de otros componentes, como el contenido de aluminio o hierro. [5] [6] [7] [8]
Las rocas volcánicas también se dividen en términos generales en rocas volcánicas subalcalinas, alcalinas y peralcalinas. Las rocas subalcalinas se definen como rocas en las que
SiO 2 < -3,3539 × 10 −4 × A 6 + 1,2030 × 10 −2 × A 5 - 1,5188 × 10 −1 × A 4 + 8,6096 × 10 −1 × A 3 - 2,1111 × A 2 + 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 utiliza una 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 sólo aproximada. Las rocas volcánicas peralcalinas se definen como rocas que tienen Na 2 O + K 2 O > Al 2 O 3 , de modo que algunos de los óxidos alcalinos deben estar presentes como aegirina o anfíbol sódico en lugar de feldespato . [9] [8]
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 las toleíticas , calco-alcalinas y alcalinas . [9] [8]
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 . Así, las rocas volcánicas más evolucionadas tienden a ser más ricas en minerales con mayor cantidad de sílice, como filo y tectosilicatos , incluidos los feldespatos, los polimorfos de cuarzo y la moscovita . Si bien todavía están dominadas por silicatos, las rocas volcánicas más primitivas tienen conjuntos 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. [ cita necesaria ]
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 los transportan a la superficie de la Tierra. [ cita necesaria ]
Las rocas volcánicas se nombran según su composición química y su 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 . [ cita necesaria ]
Las rocas piroclásticas son producto del vulcanismo explosivo. A menudo son félsicos (ricos 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 . [ cita necesaria ]
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 convierten en subvolcánicas . [ cita necesaria ]
Los términos piedra de lava y roca de lava son más utilizados por los especialistas en marketing que por los geólogos, quienes probablemente dirían "roca volcánica" (porque la lava es un líquido fundido y la roca es sólida). "Piedra de lava" puede describir cualquier cosa, desde una piedra pómez silícica friable hasta basalto de flujo máfico sólido , y a veces se usa para describir rocas que nunca fueron lava , pero que 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 utilizar un término más específico; un buen proveedor sabrá qué tipo de roca volcánica vende. [10]
La subfamilia de rocas que se forman a partir de lava volcánica se denominan rocas volcánicas ígneas (para diferenciarlas de las rocas ígneas que se forman a partir de magma debajo de la superficie, llamadas 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 y convertirse 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 uniformemente sólida y de color claro llamada riolita. [ cita necesaria ]
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 molida de grano fino que representa la parte del flujo de lava viscosa semicristalina que todavía estaba líquida en el momento de la erupción. En ese momento estaban expuestos sólo a la presión atmosférica, y el vapor y otros gases que contenían en gran cantidad podían escapar libremente; De esto se derivan muchas modificaciones importantes, siendo la más llamativa la presencia frecuente de numerosas cavidades de vapor ( estructura vesicular ) a menudo alargadas y rellenadas posteriormente con minerales por infiltración ( estructura amigdaloidal ). [11] [12] [13] [14]
A medida que se producía la cristalización mientras la masa todavía avanzaba lentamente bajo la superficie de la Tierra, los minerales formados más recientemente (en la masa terrestre ) comúnmente están dispuestos en líneas sinuosas subparalelas que siguen la dirección del movimiento (fluxión o estructura fluida). y los minerales tempranos más grandes que cristalizaron previamente pueden mostrar la misma disposición. 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 posteriormente precipitan nubes de cristales más pequeños menos perfectos. partículas (etapa metaestable). [11]
En las rocas ígneas la primera generación de cristales generalmente se forma 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 mediante observación que las lavas recién emitidas contienen grandes cristales transportados en una masa líquida fundida. Se dice que los cristales tempranos, grandes y bien formados ( fenocristales ), son porfiríticos ; los cristales más pequeños de la matriz circundante o masa fundamental pertenecen a la etapa posterior a la efusión. Más raramente las lavas están completamente fusionadas en el momento de la expulsión; luego pueden enfriarse para formar una roca finamente cristalina, no porfirítica, o si se enfrían más rápidamente pueden ser en gran parte no cristalinas o vítreas (rocas vítreas como obsidiana, taquilita , brea ). [11]
Una característica común de las rocas vítreas es la presencia de cuerpos redondeados ( esferulitas ), formados por finas fibras divergentes que irradian desde un centro; están formadas por 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 constan de conchas concéntricas con espacios entre ellas ( lithophysae ). La estructura perlítica , también común en los vidrios, consiste en la presencia de grietas redondeadas concéntricas debido a la contracción al enfriarse. [11]
Los fenocristales o minerales porfídicos no sólo son más grandes que los de la masa fundamental; como la matriz todavía era líquida cuando se formaron, eran libres de adoptar formas cristalinas perfectas, sin interferencia de 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 molida. El examen microscópico de los fenocristales a menudo revela que han tenido una historia compleja. Muy frecuentemente 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 fuerte pleocroísmo (aegirina) en la periferia. [11]
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 de ellas menos cálcica que las que se encuentran dentro de él. 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 lenguas de la matriz dentro de la sustancia del cristal. Está claro que después de cristalizar el mineral, se volvió a disolver o corroer parcialmente en algún período antes de que la matriz se solidificara. [11]
Los fenocristales corroídos de biotita y hornblenda son muy comunes en algunas lavas; están rodeados por bordes negros de magnetita mezclada con augita de color verde pálido. La sustancia de hornblenda o biotita se ha mostrado inestable en una determinada etapa de consolidación, y ha sido reemplazada por un paramorfo de augita y magnetita, que puede sustituir total o parcialmente al cristal original pero aún conserva sus contornos característicos. [11]
El comportamiento mecánico de las rocas volcánicas se ve complicado por su compleja microestructura. [15] [16] 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 todos pueden influir en el comportamiento mecánico resultante ( por ejemplo, el módulo de Young, la resistencia a la compresión y la tracción, y la presión a la que pasan de un comportamiento frágil a un comportamiento dúctil [15] ). En cuanto a otras rocas de la corteza terrestre, 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). [15] Comprender el comportamiento mecánico de las rocas volcánicas puede ayudarnos a comprender mejor los peligros volcánicos, como el colapso de los flancos. [ cita necesaria ]
