El travertino ( / ˈtrævərtiːn / TRAV - ər -teen ) [1] es una forma de piedra caliza terrestre depositada alrededor de manantiales minerales , especialmente fuentes termales . A menudo tiene un aspecto fibroso o concéntrico y existe en variedades de color blanco , tostado, crema y oxidado. [2] [3] Se forma mediante un proceso de precipitación rápida de carbonato de calcio , a menudo en la desembocadura de una fuente termal o en una cueva de piedra caliza. En esta última, puede formar estalactitas , estalagmitas y otros espeleotemas . Se utiliza con frecuencia en Italia y en otros lugares como material de construcción . Los depósitos similares (pero más suaves y extremadamente porosos) formados a partir de agua a temperatura ambiente se conocen como toba .
El travertino es una roca sedimentaria formada por la precipitación química de minerales de carbonato de calcio del agua dulce, [4] típicamente en manantiales, ríos y lagos; [5] [6] es decir, de aguas superficiales y subterráneas. [7] En el sentido más amplio, el travertino incluye depósitos en manantiales fríos y calientes, incluida la roca porosa y esponjosa conocida como toba , [7] [8] [4] y también las características de la cueva conocidas como espeleotemas (que incluyen estalactitas y estalagmitas ). [9] [5] [7] [10] [8] [4] La calcreta , que son minerales de calcio depositados como un horizonte en el perfil del suelo , no se considera una forma de travertino. [7] [11]
El travertino se define a menudo en un sentido más estricto como roca densa, a veces masiva pero más comúnmente bandeada o con una estructura interna fibrosa, depositada en fuentes termales. [5] [7] [4] [6] En este sentido más estricto, el travertino se distingue de los espeleotemas [12] y la toba. [5] [13] [6] El travertino a veces se define por su modo de origen, como roca formada por precipitación inorgánica de minerales de carbonato de calcio sobre una superficie después del intercambio de dióxido de carbono entre la atmósfera y el agua subterránea. La calcreta, las margas de lago y los arrecifes de lago están excluidos de esta definición, pero tanto los espeleotemas como la toba están incluidos. [14]
Los travertinos frescos varían ampliamente en su porosidad , desde aproximadamente el 10% hasta el 70%. Los antiguos pueden tener porosidades tan bajas como el 2% debido a la cristalización de calcita secundaria en los espacios porosos originales, mientras que parte del travertino de aragonita fresco en Mammoth Hot Springs en Wyoming tiene una porosidad mayor al 80%. Una porosidad de aproximadamente el 50% es típica para el travertino de manantial frío, mientras que los travertinos de manantial caliente tienen una porosidad media de aproximadamente el 26%. Los espeleotemas tienen porosidades bajas de menos del 15%. [15]
El travertino forma relieves distintivos:
La palabra "travertino" se deriva del italiano travertino , una derivación del latín tiburtinus que significa "de Tibur", ahora conocido como Tivoli , cerca de Roma, Italia. [23] [24]
La formación de travertino comienza cuando el agua subterránea ( H2O ) que contiene una concentración elevada de dióxido de carbono ( CO2 ) disuelto entra en contacto con piedra caliza u otra roca que contiene carbonato de calcio ( CaCO3 ). El dióxido de carbono disuelto actúa como un ácido débil, el ácido carbónico , que disuelve parte de la piedra caliza en forma de bicarbonato de calcio soluble ( Ca+2+ 2HCO−3):
Se trata de una reacción reversible , lo que significa que a medida que aumenta la concentración de bicarbonato de calcio disuelto, este comienza a transformarse en carbonato de calcio , agua y dióxido de carbono. Mientras no haya lugar adonde pueda ir el dióxido de carbono, se alcanza el equilibrio químico , en el que la disolución del carbonato de calcio se equilibra con la precipitación del carbonato de calcio. [25]
Si el agua subterránea se desplaza a un entorno con una menor concentración de dióxido de carbono (medida por su presión parcial , pCO 2 ), parte del dióxido de carbono se escapará al medio ambiente, alterando el equilibrio y permitiendo que se produzca la precipitación neta de carbonato de calcio:
El carbonato de calcio se precipita con mayor facilidad sobre superficies sólidas bañadas por el agua subterránea, formando finalmente depósitos espesos de travertino. Debido al papel del CO2 en la disolución y el transporte del carbonato de calcio, a veces se lo describe como el CO2 portador o simplemente como el portador. [25]
Las fuentes más importantes de concentración elevada de dióxido de carbono en las aguas subterráneas son el suelo y la actividad volcánica. El agua que pasa a través del suelo recoge dióxido de carbono de las raíces de las plantas y de la materia orgánica en descomposición . [26] Este CO 2 se describe como portador meteórico, y el travertino formado por este mecanismo como travertino meteógeno . [25] Este es el principal mecanismo de formación de espeleotemas. El agua subterránea con una mayor concentración de CO 2 absorbido del suelo se infiltra en la piedra caliza subyacente, disolviendo parte de ella. Cuando esta agua subterránea emerge a una cueva con una menor concentración de CO 2 , parte del CO 2 se escapa, lo que permite que el carbonato de calcio precipite y forme estalactitas, estalagmitas y otros espeleotemas. [27] [28]
La actividad volcánica es la fuente de dióxido de carbono en las aguas subterráneas que emergen de las fuentes termales. Cuando el agua llega a la desembocadura del manantial, pierde rápidamente dióxido de carbono al aire libre y precipita carbonato de calcio alrededor de la desembocadura del manantial. El travertino formado de esta manera se describe como travertino termógeno . [25] Esto puede formar depósitos espectaculares de travertino, como los de Pamukkale o Mammoth Hot Springs. El dióxido de carbono puede provenir de fuentes profundas de la Tierra, [29] [30] como el metamorfismo de rocas profundamente enterradas. El dióxido de carbono es transportado a la superficie por el magma y es un componente principal de los gases volcánicos . [31] [32] El dióxido de carbono también puede ser generado por cuerpos de magma que calientan roca sólida cerca de la superficie, a través de la descomposición térmica de materia orgánica o por reacciones de cuarzo u otros minerales de sílice con minerales de carbonato . [33]
La precipitación puede verse mejorada por factores que conducen a una reducción del pCO 2 , por ejemplo, el aumento de las interacciones aire-agua en las cascadas puede ser importante, [34] al igual que la fotosíntesis. [35]
En raras ocasiones, el travertino puede formarse a partir de agua altamente alcalina que contiene hidróxido de calcio disuelto ( Ca+2+ 2OH − ) producido durante la serpentinización de la roca ultramáfica . Cuando esta agua alcalina alcanza la superficie, absorbe dióxido de carbono del aire para precipitar carbonato de calcio: [25]
Si bien el agua carbonatada por la actividad volcánica suele asociarse con fuentes termales, en ocasiones dicha agua se enfría hasta alcanzar una temperatura cercana a la ambiente antes de emerger a la superficie. Asimismo, el agua carbonatada por el paso a través del suelo habrá circulado ocasionalmente hasta profundidades suficientes como para estar bastante caliente cuando vuelva a emerger a la superficie. No obstante, el agua carbonatada por la actividad volcánica tenderá a tener un mayor contenido de bicarbonato de calcio disuelto y, por lo general, estará más enriquecida con el isótopo 13 C, más pesado . [36]
Los dos principales minerales de carbonato de calcio, calcita y aragonito , se encuentran en los travertinos de aguas termales; el aragonito se precipita preferentemente cuando las temperaturas son altas, mientras que la calcita domina cuando las temperaturas son más bajas. [37] [38] Cuando es puro y fino, el travertino es blanco, pero a menudo es de color marrón a amarillo debido a las impurezas.
El travertino se encuentra en cientos de lugares alrededor del mundo. [39] Aquí solo se enumera una muestra de las ocurrencias notables.
El travertino se encuentra en Tivoli, a 25 kilómetros (16 millas) al este de Roma, donde se ha extraído durante al menos 2000 años. [40] El travertino de Tivoli se depositó en un cuerpo de 20 kilómetros cuadrados (7,7 millas cuadradas) de área y 60 metros (200 pies) de espesor a lo largo de una falla orientada al norte cerca del volcán inactivo Colli Albani . La cantera de Guidonia se encuentra en este depósito de travertino. [41] El nombre antiguo de esta piedra era lapis tiburtinus , que significa piedra tibur , que gradualmente se corrompió a travertino (travertino). Estudios detallados de los depósitos de travertino de Tivoli y Guidonia revelaron bandas y láminas rítmicas diurnas y anuales, que tienen un uso potencial en geocronología . [42] Se encuentran depósitos de travertino en aproximadamente otras 100 ubicaciones en Italia, incluido Rapalino cerca de Pisa .
En Pamukkale (Turquía), Patrimonio de la Humanidad por la UNESCO , se pueden ver cascadas de lagos naturales formados detrás de presas de travertino . Otros lugares con cascadas de este tipo son Huanglong en la provincia de Sichuan (China) (otro Patrimonio de la Humanidad por la UNESCO), Mammoth Hot Springs (Estados Unidos), Egerszalók (Hungría), Mahallat (Irán ), Abbass Abad (Afganistán), Atash Kooh y Badab-e Surt ( Irán) , Band-i-Amir ( Afganistán ) , Lagunas de Ruidera (España), Hierve el Agua ( Oaxaca, México) y Semuc Champey ( Guatemala ).
En el último óptimo paleoclimático postglacial de Europa Central ( Período Atlántico , 8000-5000 a. C.), se formaron enormes depósitos de toba a partir de manantiales kársticos . A menor escala, estos procesos kársticos todavía están activos. [43] Se encuentran geotopos importantes en el Jura de Suabia , principalmente en valles en la cresta noroeste más avanzada de la cuesta ; [44] [45] en muchos valles de la periferia erosionada del Jura kárstico de Franconia ; y en las estribaciones alpinas del norte . [46] [47]
Los cursos de agua kársticos dináricos , especialmente los de Bosnia y Herzegovina y Croacia, son conocidos por la acumulación de ricos depósitos de travertino y fenómenos asociados como cuevas de toba y travertino, islotes fluviales, barreras y cascadas. [48] [49] En Bosnia y Herzegovina, el río Una es particularmente rico en depósitos, [50] y también lo son Pliva , Trebižat , Buna y Bregava . [48] El travertino ha formado 16 presas naturales en un valle de Croacia conocido como Parque Nacional de los Lagos de Plitvice . Aferrándose al musgo y las rocas en el agua, el travertino se ha acumulado durante varios milenios para formar cascadas de hasta 70 m (230 pies) de altura. [51] [49] También en Croacia, el Krka , el Zrmanja con el afluente Krupa y el Kupa en Croacia y Eslovenia, y el Krka en Eslovenia.
En los Estados Unidos, el lugar más conocido por la formación de travertino es el Parque Nacional de Yellowstone , donde las áreas geotermales son ricas en depósitos de travertino. [52] Wyoming también tiene travertinos en el Parque Estatal Hot Springs en Thermopolis . [53] Oklahoma tiene dos parques dedicados a esta maravilla natural. Turner Falls , la cascada más alta de Oklahoma, es una cascada de 77 pies (23 m) de agua de manantial que fluye sobre una cueva de travertino. Honey Creek alimenta esta cascada y crea kilómetros de plataformas de travertino tanto río arriba como río abajo. Muchas pequeñas cascadas río arriba en los densos bosques repiten el efecto de formación de travertino. [54] Otro recurso de travertino se encuentra en Sulphur, Oklahoma , a 10 millas (16 km) al este de Turner Falls. Travertine Creek fluye a través de una reserva natural de agua de manantial dentro de los límites del Área Recreativa Nacional Chickasaw . [55]
Austin, Texas , y la región de Hill Country que la rodea al sur están construidas sobre piedra caliza. La zona tiene muchas formaciones de travertino, como las que se encuentran en Gorman Falls dentro del Parque Estatal Colorado Bend . [56] El lago Hanging en Glenwood Canyon en Colorado se formó mediante represas de travertino a lo largo de un arroyo alimentado por manantiales. [57] Los lechos de travertino en la zona tienen hasta 40 pies (12 m) de espesor. [58] El Parque Estatal Rifle Falls en Colorado cuenta con una cascada triple sobre una represa de travertino. [59] [60]
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El sistema de aguas termales de Soda Dam de las montañas Jemez de Nuevo México ha sido investigado intensamente debido a su conexión con el sistema geotérmico de la caldera de Valles . El agua subterránea caliente de la caldera se ha movido a lo largo de la falla de Jemez y se ha mezclado con agua subterránea más fría antes de emerger a la superficie. La datación radiométrica de los travertinos muestra que la deposición comenzó casi inmediatamente después de la erupción de la caldera de Valles y que el área está experimentando una deposición que comenzó hace 5000 años. [61] Una nueva especie del alga verde extremófila Scenedesmus fue aislada por primera vez del travertino de Soda Dam. [62]
En Islandia , el río Hvanná, ubicado en el flanco norte del Eyjafjallajökull , se cargó fuertemente de CO2 después de las erupciones de 2010. El travertino se precipitó a lo largo del río. [63]
El travertino se utiliza a menudo como material de construcción . Normalmente carece de planos de debilidad y su alta porosidad lo hace ligero en comparación con su resistencia, le otorga buenas propiedades de aislamiento térmico y acústico y lo hace relativamente fácil de trabajar. El travertino denso es una excelente piedra decorativa cuando se pule. [64]
Los romanos extrajeron yacimientos de travertino para construir templos, monumentos, [65] acueductos, [66] complejos termales, [67] y anfiteatros como el Coliseo , [68] el edificio más grande del mundo construido principalmente de travertino. [69] En Italia, existen canteras de travertino muy conocidas en Tívoli y Guidonia Montecelio, donde se pueden encontrar las canteras más importantes desde la época de la Antigua Roma. [70] Las canteras de Tívoli suministraron el travertino del que Gian Lorenzo Bernini seleccionó material para construir la columnata de la Plaza de San Pedro en Roma ( colonnato di Piazza S. Pietro ) en 1656-1667. [71] Miguel Ángel también eligió el travertino como material para las nervaduras externas de la cúpula de la Basílica de San Pedro . [72] El travertino de Tívoli se utilizó en la escultura de la mayor parte de la Fuente de Trevi en Roma durante el período barroco . [73]
El travertino recuperó su popularidad como material de construcción en la Edad Media. [74] La ciudad de Bad Langensalza , en el centro de Alemania, tiene un casco antiguo medieval construido casi en su totalidad con travertino local. [ cita requerida ] Los edificios del siglo XX que utilizan travertino de forma extensiva incluyen la Basílica del Sacré-Cœur en París , el Centro Getty en Los Ángeles , California, y Shell-Haus en Berlín . El travertino utilizado en las construcciones del Centro Getty y Shell-Haus se importó de Tivoli y Guidonia. [75]
El travertino es una de las piedras naturales que se utilizan para pavimentar patios y caminos de jardín. [76] A veces se lo conoce como piedra caliza travertina o mármol travertino; son la misma piedra, aunque el travertino se clasifica correctamente como un tipo de piedra caliza, no como mármol . La piedra se caracteriza por tener agujeros y depresiones en su superficie. Aunque estas depresiones se producen de forma natural, sugieren signos de un desgaste considerable con el paso del tiempo. Se puede pulir hasta obtener un acabado liso y brillante, y viene en una variedad de colores, desde el gris hasta el rojo coral. El travertino está disponible en tamaños de baldosas para instalaciones en el suelo. [77] [78]
El travertino es una de las piedras más utilizadas en la arquitectura moderna . Se utiliza habitualmente para suelos interiores de viviendas y comercios, suelos de patios exteriores, paredes y techos de spa, fachadas y revestimientos de paredes . Las paredes del vestíbulo de la modernista Torre Willis (1970) (antes Torre Sears) de Chicago están hechas de travertino. [79] El arquitecto Welton Becket incorporó con frecuencia travertino en muchos de sus proyectos. [80] El Centro Médico Ronald Reagan de la UCLA está revestido con más de 3 millones de libras (unas 1360 toneladas) de travertino Ambra Light de las canteras de Tivoli. [81] El arquitecto Ludwig Mies van der Rohe utilizó travertino en varias de sus obras principales, entre ellas el Centro Toronto-Dominion , [82] el SR Crown Hall , [83] la Casa Farnsworth [84] y el Pabellón de Barcelona . [85] La rotonda del Capitolio del Estado de Nuevo México está rematada con travertino [86] extraído de un yacimiento al oeste de Belén, Nuevo México . La piedra de esta cantera también se utiliza en los edificios de la Universidad de Nuevo México . [87] [88]
Hasta la década de 1980, Italia tenía un cuasi monopolio en el mercado mundial de travertino; ahora se extraen suministros importantes en Turquía, México, China , Perú y España. Las importaciones estadounidenses de travertino en 2019 fueron de 17.808 toneladas métricas, de las cuales 12.804 procedían de Turquía. [89]
