Locos por la Geología

Un lindo paseo virtual para empezar el fin de semana.

Museo Observatorio Astronómico 01 from UNC Presenta on Vimeo.

La International University Study Center (IUSC) es una institución académica internacional de educación superior ubicada en Barcelona con veinte años de historia. Fundada en 1994, si bien su matriz académica data de 1977, IUSC fue una de las primeras instituciones españolas en ofrecer programas de formación superior en el área medioambiental.

Su página web ofrece más información.

Hace no mucho tiempo, les expliqué cuáles eran las partes que constituyen un volcán. Relacionado con ese tema, surge este otro, ya que las cavernas volcánicas comienzan siendo parte constitutiva de un aparato volcánico, pero no siempre ocurren, y a veces se abren al exterior a tanta distancia del centro eruptivo, que podemos intentar comprenderlas como unidades del paisaje relativamente independientes.

Así, pues, veamos qué podemos aprender sobre el tema.

¿Qué es una caverna volcánica?

Se denomina así a las aberturas que conectan zonas subsuperficiales con el exterior, pero que se encuentran generadas por el enfriamiento de lavas y/o flujos piroclásticos, que se desplazan ya en superficie. Algunas son simples cuevas de pequeño tamaño, y otras en cambio tienen una enorme extensión. En la foto, me ven en el ingreso de una caverna que se extiende por al menos un centenar de metros sin interrupción, en la isla de Rapa Nui.

Cualquiera sea su dimensión, las cavernas volcánicas se forman a partir de los mismos conductos por los que los materiales piroclásticos y las lavas son expulsados hacia la superficie del terreno, normalmente en topografías con una pendiente que permite a las lavas alejarse del centro ígneo inicial. En ese desplazamiento, el material se enfría y solidifica, en situaciones ligeramente diferentes, según veremos en seguida.

¿Qué tipos de cavernas volcánicas existen?

Debido a los comportamientos diferentes que resultan de las variaciones en composición química de las lavas, su contenido en gases, la temperatura exterior, etc., surgen al menos tres tipos de cuevas o cavernas volcánicas:

• Túneles de lava o lóbulos de drenado: suceden cuando los flujos de lava a lo largo del desplazamiento se solidifican desde afuera hacia adentro, como es lógico, y por ende, en el núcleo del cuerpo lávico el magma continúa fundido y fluyendo. En algún momento cesa la alimentación de material porque el pulso volcánico termina, y cuando toda la roca fundida escapa del conducto, queda la oquedad que llamamos caverna en general y túnel en este caso particular. Es el caso de la caverna de la foto.
• Cuevas de fragmentación: en este caso se requiere la coexistencia de piroclastos y lavas que también se enfrían desde afuera, generando costras rígidas, y que se fragmentan en el contacto entre la masa de piroclastos y la superficie de los flujos de lava, en respuesta a la fricción y las tensiones generadas en el desplazamiento. En esas porciones de ruptura, suelen generarse también espacios cavernosos, generalmente muy pequeños.
• Túmulos y crestas de presión: ocurren cuando los flujos de lava, al irse enfriando, pierden su capacidad dúctil y generan protuberancias, que al perder sustentación por el vaciado, se desploman dando lugar a cavidades de diferentes formas y tamaños. Precisamente cuando esas estructuras son muy pequeñ±as y orientadas hacia arriba, se las denomina respiraderos, porque por ellos se alivia la presión de los gases confinados en el interior de los flujos lávicos.

¿Cómo evolucionan las cuevas y cavernas volcánicas en el tiempo?

Como todo cuerpo expuesto, todos estos tipos de cavidades están sujetos a la erosión natural, pero también, a lo largo del tiempo han sufrido numerosas ocupaciones humanas, que muchas veces han modificado en alguna medida su forma y tamaño, y han dejado registros de interés arqueológico.

La resistencia a la erosión y meteorización de estas estructuras depende de su composición, y su estado, siendo en general más resistentes si son cuerpos de lava que si son materiales piroclásticos. Su duración no obstante, salvo intervenciones humanas es sólo medible en tiempos geológicos.

¿Qué importancia tienen?

En los albores de la historia antropológica fueron utilizadas como refugios y asentamientos, razón por la cual, como dije más arriba, suelen ser sitios de interés arqueológico, donde muchas veces se encuentran pictografías, restos de utensilios y fragmentos óseos que hablan acerca de la alimentación; pero que también son a veces sitios de disposiciones funerarias.

También para la Geología son de verdad interesantes, porque en su interior muchas veces pueden identificarse diferentes flujos individuales de lava, contactos entre lavas y brechas volcánicas, y numerosas microestructuras que relatan la historia del enfriamiento, entre muchas otras cosas.

Algunas cavernas, como la de Pucón en Chile que también tuve oportunidad de visitar, son sitios ideales para instalar la aparotología para el monitoreo de la actividad volcánica y sísmica asociada. Y ese seguimiento, de hecho se está realizando en el presente.

¿De dónde son las fotos que ilustran el post, y qué podemos agregar al respecto?

Tanto la foto en la cabecera como la del final del post son de la misma caverna en la isla de Rapa Nui (Pascua).

Debido a que la isla entera es de generación volcánica, está surcada por todo tipo de cavernas del mismo origen, pero hay también otras muchas cuevas excavadas por las olas en los acantilados y también excavacioens humanas y erosivas, de modo que no es sencillo establecer cuántas existen en realidad para cada tipificación genética.

Lo que es interesante es lo que quise mostrarles en la última foto, ya que en el interior, y a escasa profundidad existe una vegetación tropical, en parte natural, y en parte implantada por los nativos en el comienzo del siglo pasado, porque allí se refugiaban cuando comenzó la colonización europea, que fue cruenta y avasalladora.

Ocultos en las cavernas lograron sobrevivir pequeños clanes que conservaron, afortunadamente, una identidad cultural apasionante.

Ya antes, esta caverna y otras cuevas, volcánicas o no, habían sido utilizadas como refugios en las guerras entre clanes, por lo cual, se les dieron diversos usos fascinantes, pero eso ya es otra historia…

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

Hoy les presento algunas obras maestras de Carlo, aka Buddy, Valastro, el genial dueño de la pasteleria Carlo´s, y protagonista de la serie televisiva Cake boss. Las seleccioné porque todas están relacionadas de alguna manera con la geología.

Estas tres tortas son: en el primer caso la genial representación de lo que creo que es un velociraptor, un dinosaurio sobre el cual vendrá un post en cualquier momento; en el segundo, una torta alusiva a las películas de la Era del Hielo, sobre cuyos personaje Scrat,  que aparece en el pastel, ya les he explicado bastante. Y por fin, lo que me parece que es un simple chiquero, pero bien podría ser una esquematización de un volcán de barro, fenómeno que les explicaré en cualquier momento, porque inclusive he visitado el de Totumo, en Colombia.

Ya venimos hace tiempo avanzando sobre las propiedades de los minerales, que permiten su determinación recurriendo solamente a la vista y unos pocos elementos que siempre se tienen a mano.

Hoy avanzamos con dos de las propiedades que dependen del estado de agregación. Ellas son el clivaje y la fractura.

¿Qué es el clivaje?

Si bien en algunos textos esta propiedad aparece también mencionada como exfoliación, ya les explicaré más abajo por qué personalmente no los considero sinónimos, aunque entiendo la resistencia de algunos autores a utilizar el término clivaje, por considerarlo un anglicismo.

En efecto, la palabra clivaje es la traducción de cleavage, que significa escisión, disociación o segmentación, al menos en una de sus acepciones, ya que en otra significa escote.

Volviendo a la propiedad que nos ocupa, lo primero que debemos señalar es que se trata de una característica vectorial, es decir que depende de la dirección de exploración; y se refiere a la tendencia de un mineral a romperse a lo largo de una o más superficies planas predeterminadas.

Como se trata de una estructura producida por la ruptura del mineral, no debe ser utilizada en cristales perfectos o en ejemplares que se desee conservar intactos. En otras palabras, ya que para probar cómo se rompe un especimen, precisamente hay que romperlo, el clivaje es una propiedad de valor relativo, aunque en minerales no rodados ni desgastados pueden observarse las superficies de segmentación que ya se presenten por procesos naturales, sin dañar el ejemplar.

El clivaje depende exclusivamente de la estructura interna de los minerales y no debe confundirse con el hábito, ni depende de él de ninguna manera.

¿A qué se debe el clivaje?

El clivaje es el resultado de la estructura cristalina. Recordemos que cuando la materia se encuentra en estado cristalino, los átomos se ubican en el espacio según redes claramente establecidas, y se conectan entre sí a partir de los enlaces. Esto determina que algunos lugares del espacio están ocupados por átomos y otros por sus uniones, que son más fuertes o más débiles según la clase de enlace involucrada.

En otras palabras, el clivaje es una ruptura preferente a lo largo de los planos que contienen los enlaces atómicos más débiles.

¿Cómo se puede clasificar el clivaje?

Como ya les he dicho otras veces, toda clasificación depende del criterio que se aplique para realizarla. En principio son dos los criterios utilizados: según su calidad o grado, y según su forma.

¿Cómo se clasifica el clivaje según su calidad o grado?

El principio básico es que cuanto más débiles son los enlaces, más fácil y netamente se romperá el mineral, y la calidad o grado del clivaje resultante será mayor.

Es decir que la calidad del clivaje varía inversamente a la fuerza del enlace. Con enlaces fuertes, el clivaje es malo y con enlaces débiles, el clivaje es bueno. Generalmente los enlaces iónicos son los más débiles, y los enlaces covalentes son fuertes.

Los clivajes según la calidad, y en sentido decreciente, pueden ser, entonces:

• Muy perfecto: en cuyo caso se puede llamar también exfoliación, ya que el mineral se divide en delgadas hojas siempre en una dirección. Este término exfoliación deriva, precisamente, del latín exfoliare que quiere decir deshojar y está conformado por el prefijo ex (hacia afuera), la raíz folia (hoja) y la terminación are, que define acción, es decir que transforma la palabra en verbo. Ejemplo clásico es el de las micas.
• Perfecto: es también productor de planos muy lisos y regulares, pero a diferencia del muy perfecto o exfoliación, los planos están demasiado separados como para que se puedan separar hojas o láminas delgadas.
• Bueno: se obtienen fragmentos muy regulares y parecidos a verdaderos cristales. por ejemplo en la calcita.
• Mediano o regular: es propio de los feldespatos, y da planos menos perfectos y lisos que en los dos ya mencionados.
• Imperfecto: ya implica la transición a la fractura, por lo que muchos autores ni siquiera lo reconocen como una calidad de clivaje.

¿Cómo se clasifica el clivaje según su forma?

Para aplicar este criterio de clasificación, se recurre a observar el número de planos por los que se rompe el mineral, y el ángulo que esos planos forman entre sí, tal como puede verse en la figura que ilustra el post.

Según ese criterio, el clivaje puede ser:

• Basal o pinacoidal: hay solamente un plano de clivaje, y el mejor de los ejemplos es la muscovita o mica blanca, cuya calidad de clivaje es tal, que se conoce directamente como exfoliación.
• Prismático: presenta dos planos perpendiculares de clivaje, y son ejemplos el espodumeno y la ortoclasa.
• Tabular: también presenta dos planos, pero no son necesariamente perpendiculares, un ejemplo es la hornblenda.
• Cúbico: implica tres planos que se intersecan a 90 grados, resultando en cubos pequeños que se rompen en otros menores cada vez. La halita y la galena son los ejemplos por excelencia.
• Romboédrico: también se encuentran tres planos, pero ellos no se cortan a 90 grados. El ejemplo típico es la calcita, con calidad buena.
• Octaédrico: incluye cuatro planos de ruptura, como es el caso de la fluorita y también del diamante.
• Dodecaédrico: Hay seis planos de clivaje, y un ejemplo clásico es la esfalerita.

¿Qué es la fractura?

Cuando las superficies de ruptura no son lisas ni completamente asimilables a planos geométricos, se habla de fractura. Conviene recordar que como tanto la fractura como el clivaje son propiedades vectoriales, pueden coexistir en el mismo mineral. Así, la mica tiene una dirección de exfoliación y las demás son de fractura.

¿Qué formas afecta la fractura?

La fractura puede ser:

• Concoide o concoidea, cuando el mineral se rompe en superficies curvas y normalmente concéntricas, como sucede con el cuarzo.
• Desigual o irregular, es la que presentan la gran mayoría de los minerales, y produce una superficie áspera no asimilable a formas definidas
• Fibrosa o astillosa, se da cuando el mineral se rompe dejando astillas o fibras. Es el caso de las micas, en las direcciones sin clivaje.
• Ganchuda, el mineral se rompe en superficies dentadas, y esos dientes tienen vértices agudos.

¿Qué es la partición?

Un concepto ligeramente diferente a los ya expresados es la partición, que tiene lugar cuando los minerales se rompen a lo largo de planos de debilidad resultante no de su estructura atómica, sino de tensiones externas o de la presencia de maclas. El maclado es un fenómeno del que hablaremos en otro post, y que básicamente implica el crecimiento de dos o más cristales, pegados entre sí, según ciertas simetrías.

La diferencia más importante con la fractura y el clivaje, es que la partición no tiene valor diagnóstico, ya que no todos los ejemplares de una especie mineral la presentan, precisamente porque si no han existido el maclado o determinadas presiones, no ocurre.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

P.S.: La imagen que ilustra el post es de este sitio.