Espalación por impacto: de la megaescala a la microescala

por Kord Ernstson & Ferran Claudin (Dec. 2014)

Contenido. – 1 Introducción 2 Espalación por impacto meteorítico – implicaciones geológicas 2.1. Espalación y placas fragmentadas – Placas fragmentadas en experimentos de craterización por impacto a hipervelocidad 2.2. Espalación y rasgos estructurales 2.3. La espalación a una escala geológica mesoscópica 2.4. Esfuerzos tectónicos vs. espalación dinámica – cantos fracturados como un indicador de esfuerzos 3. Espalación por impacto meteorítico – implicaciones mineralógicas – Bibliografia

1 Introducción

El proceso de espalación en sólidos (no confundir con la espalación nuclear) es bien conocido en la mecánica de fracturas. La espalación tiene lugar cuando un pulso compresivo colisiona contra la superficie libre o límite de un material con impedancia reducida (= al producto de la densidad por la velocidad del sonido) en la que se refleja como un pulso de rarefacción. El esfuerzo distensivo reflejado puede exceder la resistencia a la distensión del material dando lugar a fracturas distensivas y a la generación de una placa o una serie de placas fragmentadas (Fig. 1).

Fig. 1.Diagrama de la espalación en sólidos por efecto de la deformación dinámica.

Dado que la resistencia a la distensión de un material es por lo general más baja que la resistencia a la compresión, la espalación causa frecuentemente la mayoría del daño mecánico y, de este modo, presenta un cierto grado de importancia práctica. En los primeros tiempos de la construcción de plantas nucleares, cuando se discutió por primera vez acerca de los efectos del impacto de un avión sobre las centrales, los modelos de cálculo a partir de la fracturación mecánica mostraban que los esfuerzos distensivos producidos por la espalación eran mucho más peligrosos que el impacto en si mismo.

El efecto dramático de la espalación puede ser mostrado mediante experimentos relativamente sencillos en combinación con una cámara de alta velocidad, lo que se demuestra aquí (Figs. 2, 3, y el video) con respecto a la espalación por impacto de choque tratada más abajo. En estos experimentos 3 cilindros de vidrio de 3 cm de diámetro, de 10 y 20 cm de largo, fueron impactados por una esfera de aluminio fe 6 mm de diámetro a una velocidad de impacto de aproximadamente 1250 m/s. Para más detalles sobre el experimento ver

http://www.impact-structures.com/understanding-the-impact-cratering-process-a-simple-approach/making-impacts-experimental-hypervelocity-crater-generation/ 

Fig. 2. Experimento de espalación, disparo 3, sobre un cilindro de vidrio. Secuencia de imágenes congeladas a partir de un video realizado con una cámara de alta velocidad, milisegundos (ms) después del impacto. Puede apreciarse el intenso daño causado por un fino proyectil de tan sólo 0.3 g de masa. – Puede clicarse sobre la imagen para un pdf a tamaño completo. (Clicar para ver el video completo)

Fig. 3. Experimento de espalación, disparo 4, sobre un cilindro de vidrio. Secuencia de imágenes congeladas a partir del video (puede clicarse aquí) tomadas con una cámara de alta velocidad, milisegundos (ms) después del impacto. Puede apreciarse el intenso daño de espalación provocado por un ligero proyectil de 0.3 g, pero también el amplio segmento intermedio que permanece completamente inafectado. El flash que emitía luz de forma regular en los instantes iniciales desde el punto de impacto (ver también la Fig. 2) ha permanecido inestable – Clicar sobre la imagen para obtener una ampliación en pdf.

Los experimentos de espalación han sido llevados a cabo en cooperación con Werner Mehl, uno de los mejores expertos profesionales en la técnica de medidas en breve tiempo, fotografía a alta velocidad y sistemas de activación.

A diferencia de las fracturas subparalelas de espalación que aparecen en las barras de vidrio cilíndricas como resultado de la reflexión en el plano final, la espalación en cuerpos más complejos – y con respecto a la espalación en objetos geológicos como los discutidos más abajo – puede dar lugar a fracturas de tensión bastante específicas. Por razones geométricas la onda de tensión reflejada copia aproximadamente la geometría de la superficie libre lo cual es especialmente preocupante en los objetos de morfología esférica (Fig. 4) y llegará a ser más evidente en las imágenes de las fracturas de espalación en rocas y minerales.

Fig.4. Fractura abierta de espalación en un canto de cuarcita como imagen especular de la superficie de choque reflectante (izda), y un fragmento en forma de lente producido experimentalmente en una esfera de cuarzo.

 

2 Espalación por impacto meteorítico – implicaciones geológicas

2.1 Espalación y fragmentos de placas

En la investigación de impactos, la espalación como un proceso geológico muy importante tan sólo ha sido considerada de manera débil, e incluso de ninguna manera. En el libro “Traces of Catastrophe – A handbook of Shock-Metamorphic Effects in Terrestrial Meteorite Impact structures” (French 1998) el término “espalación” no existe, y en el artículo más reciente “The convincing identification of terrestrial meteorite impact structures: What Works, what doesn’t, and why” (French & Koeberl 2010) una búsqueda sobre “espalación” es del todo fútil [un comentario sobre éste artículo puede leerse clicando aquí].

A una megaescala, la espalación en la craterización por impacto fue, obviamente por primera vez, introducida por Melosh (1989) con el concepto de placas de espalación. Las placas de espalación se forman en la fase inicial de la excavación por impacto en la zona de interferencia superficial donde el frente de choque compresivo en expansión se sobreimpone con las ondas distensivas de rarefacción dando lugar a una reflexión en la superficie libre del objetivo impactado. A partir de esto, grandes cuerpos de roca, las placas de espalación, son expelidos a enormes velocidades al mismo tiempo que tan sólo sufren intensidades de choque ligeras.

Durante largo tiempo la espalación y las placas fracturadas (placas de espalación) permanecieron como una idea y concepto teórico, en particular entre los geólogos a causa de los poco simples requerimientos matemáticos subyacentes, aunque se iniciaron también unas pocas aproximaciones experimentales (p.e., Polanskey 1989, Polanskey & Ahrens 1990).

Únicamente en años recientes, pero excepcionalmente, las placas fracturadas han entrado en la literatura de impactos siendo consideradas en conexión con la excavación por impacto y los eyecta de impacto (p.e. Buchner et al. 2007, Osinski et al. 2013), aunque muy pronto la teoría de las placas fracturadas podría haber explicado algunas observaciones geológicas. En la famosa estructura de impacto de Ries (Nördlinger Ries crater), p.e, el eyecta sedimentario de la brecha Bunte procedente de la parte superior de la mezcla del objetivo destaca debido a su metamorfismo de choque de bajo grado.

Esto también es verdad para el desarrollo de conos astillados. Hasta el presente no se ha observado que ningún cono astillado que se haya formado a una presión que exceda de aproximadamente unos 2 GPa aparezca en las rocas sedimentarias, aunque las grandes calizas del Malm de grano fino de la parte superior del objetivo deberían haber constituido un excelente material para la génesis de conos astillados.

Junto con los en parte grandes megabloques excavados (ver AQUÍ) el concepto de las placas fragmentadas parece ser bien aplicable al cráter de Ries. En lo que concierne a los grandes megabloques eyectados y desplazados a una distancia de 15 km o más del cráter de Ries un interesante homólogo ha sido hallado en conexión con la estructura de impacto de Azuara (en España) de aproximadamente 40 Km y del Terciario medio donde el concepto de placas fragmentadas puede aplicarse bien (Claudin & Ernstson 2012).

Placas fragmentadas en los experimentos de craterización de impacto a hipervelocidad

De manera interesante, la formación y expulsión de las placas fragmentadas puede observarse también en los experimentos de craterización por impacto a hipervelocidad. Un informe sobre el tema puede verse al clicar AQUÍ, y un anticipo puede verse al clicar sobre la imagen (Fig. 5).

 Fig. 5. Cráter de impacto de hipervelocidad desarrollado en un experimento. Al clicar sobre la imagen empieza una presentación del video tomado con una cámara de alta velocidad. Disparo y cámara conducidas por Werner Mehl.

El efecto de las placas fragmentadas eyectadas a alta velocidad observadas de facto en un experimento fue crucial, en particular, para entender la observación geológica de los enigmáticos grandes bloques “erráticos” en la zona del campo de cráteres meteoríticos del impacto de Chiemgau (Ernstson et al. 2010) – puede verse más AQUÍ y clicando sobre la etiqueta.

  Clicar sobre la etiqueta y copiar el video sobre el experimento de impacto como un archivo en una carpeta de su disco.

2.2 Espalación y rasgos estructurales

A una escala algo menor la espalación por impacto debe ser considerada como un proceso geológico significativo en la craterización por impacto considerando la deformación de rocas y los rasgos estructurales en el interior y alrededor de las estructuras de impacto. Originalmente, la deformación compresiva por la propagación de las ondas de choque fue considerada como la principal fuerza que actuaba, pero la idea de que la espalación y la relacionada intensa distensión por las ondas de rarefacción son el componente del daño y deformación va ganando aceptación en la investigación de impactos poco a poco.

Esto es importante ya que los geólogos a menudo se quedan perplejos cuando se enfrentan a complejos rasgos de distensión que no aparecen en sus libros de texto. Hace ya unos 20 años que los autores de esta web han señalado repetidamente al estilo tectónico presente en la zona de Azuara, enigmático a menudo para los geólogos “normales”, y más que nunca concitando oposición contra el impacto.

 Fig. 6. Clicando sobre la imagen puede leerse más sobre la rarefacción y los rasgos estructurales de impacto.

2.3 La espalación a una escala geológica mesoscópica

La espalación funciona mejor si el pulso (choque) compresivo incide sobre un límite de roca de fuerte cambio de impedancia (véase el capítulo 1) o sobre una superficie libre en particular. De este modo, la espalación es un rasgo prominente a ser observado en conglomerados chocados cuando los cantos competentes se hallan inmersos en una matriz blanda. A modo de ejemplo, este proceso puede ser bien observado en los ampliamente distribuidos conglomerados cuarcíticos del Buntsandstein que fueron en parte intensamente chocados durante el gran evento de impacto de Azuara/Rubielos de la Cérida en España.

Fig. 7. Al clicar sobre la imagen con el canto chocado y las fracturas de espalación abiertas puede leerse un amplio reporte sobre algunos aspectos de las deformaciones de los conglomerados españoles chocados haciendo especial hincapié sobre la espalación.

Los geólogos nunca han entendido estas deformaciones, y desde décadas y sin una inspección detallada de las mismas siempre han interpretado los claros rasgos de espalación como originados a partir de la carga tectónica y la presión disolución. Incluso investigadores conocidos sobre impactos, como Bevan M. French y Christian Koeberl, cuando mencionan las deformaciones en los cantos de los conglomerados españoles del Buntsandstein (French and Koeberl 2010) en conexión con la publicación de Ernstson et al. (2001) en la revista GEOLOGY  muestran que obviamente no han entendido la espalación y el complejo proceso físico relacionado con la propagación de choque en cantos de morfología esférica.

Más evidencia de espalación por impacto en las regiones españolas afectadas por impacto se halla en los cantos y bloques presentes en el extenso eyecta de impacto de la Fm. Pelarda (Fig. 8).

Fig. 8. Al clicar sobre la imagen que nos muestra un prominente plano de fractura de espalación, la superficie cóncava del cual es la imagen especular del bloque de morfología convexa original (el complementario), puede leerse más acerca de la espalación en el eyecta de impacto español.

También en el cráter de impacto de Ries hay abundantes claros rasgos de espalación pero que nunca han sido reconocidos por los geólogos como tal. Para una discusión más detallada en un artículo más extenso puede clicarse sobre la imagen de la Fig. 9 en la que se muestran fracturas de espalación en los cráteres de Ries y Azuara, en concreto en cantos chocados y en los famosos belemnites chocados de Ries.

Fig. 9. A la izquierda: fracturas de espalación muy similares en cantos de las estructuras de impacto de Ries y de Azuara. A la derecha: Los belemnites de Ries han sido siempre considerados como deformados por choque sin no obstante especificar el modo de deformación. La espalación como productora de fracturas distensivas abiertas, es una explicación razonable. Clicar sobre la imagen para leer el artículo.

Además, fracturas de espalación llamativas en cantos chocados han sido descritas y publicadas para el evento Holocenico de Chiemgau en el sudeste de Alemania (Ernstson et al. 2010), y un artículo especial sobre su ocurrencia y formación puede ser leído al clicar sobre la imagen de la Fig. 10.

Fig. 10. Fractura abierta de espalación (distensiva) prominente en un canto de caliza procedente de la región de impacto de Chiemgau. El proceso está bien documentado por la observación de que las fracturas se han propagado a través del canto pero solo hasta su mitad. En el caso de que su propagación hubiera continuado, el canto habría sido fraccionado en piezas y nada de lo mencionado hubiera permanecido. Para un mejor conocimiento añadimos que las fracturas siempre empiezan en un punto definido dentro del material y se propagan a partir de aquí con una cierta velocidad de fractura que puede cambiar a lo largo de la propagación y que puede incluso llegar a cero. De este modo la fractura se detiene a menos que sea de nuevo alimentada con energía y continúe su expansión.

En la región del impacto de Chiemgau espalación en cantos de Cuaternario frecuentemente va acompañada de distintos fracturas abiertas  que estén completamente llenas con vidrio de impacto (Fig. 11)

Fig. 11. Un canto chocado procedente de la region de impacto de Chiemgau con prominentes fracturas de espalación abiertas y rellenas de vidrio. El perfecto encaje de los planos de fractura en zig-zag constituye una prueba del carácter distensivo de la deformación sin ningún esfuerzo de cizalla.

Comparable a los hallazgos de Chiemgau, también han sido descritos recientemente cantos de cuarcita intensamente chocados con fracturas distensivas rellenas de vidrio como resultado obvio de espalación para el recién establecido evento de impacto de Nalbach en la región oeste de Alemania de Saarland (Müller 2011, Müller 2012, Berger 2014).

Fig. 14. Impacto de Nalbach: cantos de cuarcita con fracturas distensivas rellenas de vidrio; superficies cortadas. Pueden apreciarse fisuras que a menudo se estrechan desde la superficie hacia el interior de la muestra y que documentan la dirección de la propagación de la fractura y de la inyección de fundido o de vapor de roca.

 

2.4  Esfuerzo tectónico vs. espalación dinámica – cantos fracturados como un indicador de esfuerzos

Los geólogos están por lo general acostumbrados, entre otras cosas, a los procesos graduales y a la deformación muy lenta de las rocas de ahí la razón por la cual a menudo presentan una cierta resistencia a los fenómenos de impacto ampliamente documentados en nuestra web. Esto en particular puede explicar que tiendan a interpretar los rasgos de deformación inusuales que observan en la naturaleza mediante intrincados modelos de lentos movimientos tectónicos y/o complejas relaciones tensión/esfuerzo.

Como ejemplo de lo dicho, podemos citar la oposición que levantaron los impresivos rasgos de espalación exhibidos por los conglomerados cuarcíticos del Buntsandstein afectados por el choque de impacto de las estructuras de impacto españolas de Azuara y Rubielos de la Cérida. Dicha oposición no tan solo ha sido expresada por los geólogos españoles que han trabajado en la geología regional de la zona, sino que también por parte de geólogos holandeses del entorno de Jan Smit, quien o bien ha pasado por alto esta situación excepcional o bien no ha entendido las peculiares deformaciones, y por parte de de gólogos como Shapman, Evans & Mchone (2004) quienes sin tan siquiera pisar la zona (en lo que se denomina geología a distancia….) se permitieron el lujo de desacreditar el modo dinámico de la espalación por impacto (un comentario a su artículo puede leerse AQUÍ). También hemos de citar (y discutir AQUÍ), como no, a French & Koeberl (2010) que tampoco han comprendido los rasgos de espalación presentes en los conglomerados chocados españoles.

Por contraste, podemos citar como ejemplo de buena praxis científica un artículo previo sobre cantos fracturados (Eidelman & Reches 1992) que constituye una buena llave para la discusión de la fracturación cuasi estática y dinámica de rocas. En este artículo Eidelman & Reches describen dos afloramientos en Israel y USA donde ellos han observado una inusual fracturación en cantos competentes inmersos en una matriz blanda presentes en conglomerados de gran espesor. Los rasgos principales de esta fracturación distensiva subparalela pueden observarse en la Fig. 13, y los autores estaban sorprendidos de encontrar estas sistemáticas diaclasas distensivas dado que estos conglomerados pobremente cementados tienden a deformase por cizalla y desplazamiento.

Fig. 13. Esquema de los cantos fracturados del afloramiento de Arava, en Israel. Modificado a partir de Eidelman & Reches 1992.

En un modelo teórico de relaciones esfuerzo y tensión ellos llegaron a la conclusión que la tensión intracanto puede desarrollarse debido a la amplificación de los esfuerzos en el interior de un canto competente dentro de una matriz blanda (inconsistente), incluso bajo esfuerzos compresivos tectónicos. De este modo, los autores sugirieron que estos patrones de fracturas distensivas parecían ser un excelente indicador de esfuerzos tectónicos en particular a causa de su consistencia regional.

Hasta ahora, todo bien. En 1992, Eidelman & Reches no conocían de hecho los rasgos de espalación descritos en el artículo de Ernstson et al. (2001), publicado en la misma revista GEOLOGY, ya que tal vez habrían podido discutir también sobre la formación dinámica de sus fracturas distensivas por espalación.

Abordaremos esta posibilidad aquí. Con respecto a su modelo y a una interpretación de los esfuerzos tectónicos reflejando un único estadio tectónico para deformar cantos incluso a profundidades de unos pocos centenares de metros, parece bastante peculiar que en los afloramientos estudiados los desplazamientos en fracturas paralelas están prácticamente ausentes.

Eidelman & Reches mencionan menos de un 5% de fraacturas que presentan un deslizamiento que queda restringido a cantos individuales y que además se sume como perteneciente a un estadio posterior. Este estadio posterior obviamente significa que la distribución de esfuerzos dentro de los conglomerados habilita la deformación por cizalla, pero es difícil de entender porque más del 95% de los cantos ya diseccionados escapan por completo a estas fuerzas de cizalla. Además, no debemos olvidar que el modelo de Eidelman & Reches está fuertemente idealizado al considerar una inclusión elástica circular en un matriz blanda bajo condiciones de esfuerzos de fricción (su Figura 4).

Esta constelación puede funcionar aproximadamente para la primera fractura distensiva que se presente en cada canto, pero para el desarrollo de las siguientes fracturas abiertas subparalelas a la primera, segunda, tercera, etc., estas condiciones muy idealizadas no se cumplen. La importante observación de ausencia de deslizamiento junto con la observación de conspicuas fracturas equidistantes en algunos cantos (ver Fig. 13) crea alguna duda sobre si el apropiado modelo teórico de Eidelmann & Reches concuerda con las observaciones de campo.

Por lo tanto nos planteamos la cuestión de si la fracturación distensiva tal y como describen Eidelman & Reches podría ser el resultado de más bien una deformación dinámica que haya llevado a producir fracturas de espalación distensivas abiertas, y para una primera aproximación mostramos fotos (Figs. 14, 15) de una fracturación subparalela en conglomerados cuarcíticos con fracturas abiertas distensivas que ha sido demostrada como resultado del al deformación dinámica en el evento de impacto de Azuara-Rubielos de la Cérida con un alto grado de probabilidad (Ernstson et al, y también AQUÍ ). La similitud con los cantos fracturados de los afloramientos de Eidelman & Reches (Fig. 13) sin desplazamientos y abundantes fracturas equidistantes es ineludible.

Fig. 14. Conglomerados basales del Buntsandstein cerca de Ródenas al oeste de la Cuenca de impacto de Rubielos de la Cérida. Se observa una fuerte fracturación subparalela con fracturas abiertas distensivas que cortan al través los cantos. No se observa desplazamiento a lo largo de las diaclasas.

Fig. 15. Otro afloramiento: Típica fracturación in situ en cantos de cuarcita de los conglomerados basales del Buntsandstein. El carácter distensivo de la mayoría de diaclasas es obvio. No pueden observarse desplazamientos debidos al cizallamiento. También pueden apreciarse fracturas equidistantes en algunos cantos similares a las de la Fig. 13.

Volviendo al grano, estamos lejos de postular que impactos meteoríticos en Israel y California hayan afectado los conglomerados bajo discusión. No obstante, es interesante destacar que ambas localizaciones para las observaciones de las peculiares fracturas se hallan en prominentes fallas activas, en Indio Hills a lo largo de la cara este de la falla de San Andres y en el valle de Arava del rift del Mar Muerto en Israel, que se caracterizan por una actividad sísmica significativa (p.e. el terremoto devastador del 1068 AD en la parte sur del valle de Arva (Zilbermana et al. 2005), o la magnitud 7.3 del terremoto dentro de 30 millas de Indio Hills (http://www.homefacts.com/earthquakes/California/Riverside-County/Indio-Hills.html).

Podria ser que la fracturación distensiva mencionada por Eidelmann & Reches no estuviera producida por deformación tectónica lenta sino producida por la espalación inducida por el intenso choque de un terremoto?

La espalación como daño de los terremotos sobre las edificaciones no es infrecuente. Después del terremoto de Virginia el 23 de Agosto del 2011, el monumento de Washington exhibió un cierto número de “placas” (spalls) formados en la superficie exterior del pyramidion, y fotografías interesantes pueden verse en un artículo (WASHINGTON MONUMENT,Post-Earthquake Assessment, National Mall, Washington DC, EXECUTIVE SUMMARY) que puede leerse clicando AQUÍ.

Extraordinariamente, las placas (spalls) como tales son mostradas y descritas, pero el proceso físico de espalación con el esfuerzo distensivo más efectivo en la superficie libre no se aborda. Igualmente, en la ingeniería de terremotos el termino espalando (spalling) es usado de manera frecuente pero considera varios mecanismos por los cuales las placas simplemente se separan de los edificios y construcciones afectadas.

Podemos preguntarnos si las peculiares fracturas distensivas equidistantes vistas en las figuras 13 – 15 y también observadas en los belemnites fracturados de Ries son un atributo en soporte de una formación por espalación. La varilla de vidrio fracturada experimentalmente (Fig. 3) puede sustentar esta afirmación sobretodo si miramos la Fig. 16 donde mostramos una foto tomada de esta figura. Un modelo físico puede considerar alguna interferencia en el proceso y debería ser investigado en más detalle.

Fig. 16. Instantánea del ms 16.233 de la Fig. 3 donde pueden apreciarse zonas de daño preferente aproximadamente equidistantes.

En conjunto y para resumir, la deformación dinámica y la espalación permanecen como la “entidad desconocida” en geología, pero atendiendo a los destacados experimentos discutidos más arriba (Figs. 2, 3) hemos de tener presente que incluso energías de espalación muy pequeñas pueden ser capaces de producir un gran daño. No sabemos si el modelo tectónico de fracturación distensiva de Eidelman & Reches es la explicación correcta para las observaciones en Israel y USA, pero se necesita más trabajo de campo para reemplazarlo por el modelo más razonable de espalación por deformación relacionada con terremotos.

3 Espalación por impacto meteorítico – implicaciones mineralógicas

Aquí señalamos unos pocos ejemplos de rasgos de espalación inducida por choque y especialmente nos referimos al trabajo previo publicado en nuestra web. La espalación por choque a una escala microscópica, especialmente en granos de cuarzo, puede observarse de manera regular en las rocas chocadas procedentes de las estructuras de impacto.

De modo sorprendente e interesante, estos efectos no han sido nunca considerados por otros investigadores en impactos que trabajan en metamorfismo de choque en materiales geológicos, aunque la espalación en granos de cuarzo puede ser considerada como diagnóstico de intensa deformación dinámica. Por otra parte, en la ingeniería de impacto el daño por deformación de choque y espalación por carga de choque de laser en diversos materiales y especialmente también en el cuarzo ha sido tratado en los últimos tiempos (Rességuier et al., 2005, 2010) con interesantes resultados que, junto con los efectos mostrados aquí, deben añadirse a los efectos de choque comúnmente descritos en cuarzo tales como los rasgos de deformación planar (PDFs), fracturas planares (PFs), vidrio diapléctico, así como estructuras plumosas y ballen.

Aquí nos centraremos en unos pocos ejemplos de rasgos de espalación inducida por choque y especialmente nos referiremos al trabajo previo publicado en nuestra web y en otras partes.

Fig. 17.Arenisca chocada procedente de la Cuenca de impacto de Rubielos de la Cérida (España) con múltiples fracturas de espalación (distensivas) en granos de cuarzo. Clicar sobre la imagen para leer más acerca de la espalación por choque y los efectos de choque en general. Fotomicrografia obtenida a nicoles cruzados.

Fig. 18. Fracturas de espalación rellenas de vidrio en granos de cuarzo procedentes de rocas chocadas en la zona del campo de cráteres meteoríticos de Chiemgau. Apréciese la simetría especular aproximada de la geometría de las fracturas y bordes de grano. Fotomicrografías obtenidas con nicoles cruzados.

Fig. 19. Granos de cuarzo presents en rocas chocadas de fundido de impacto procedentes del evento de impacto de Nalbach en la región de Saarland. Apréciese las fracturas de espalación (distensivas) rellenas de vidrio idénticas a los rasgos de Chiemgau de la Fig. 18. Azul: algunos fragmentos (spalls) marcados; rojo: líneas de simetría dentro de los fragmentos espalados. Fotomicrografías obtenidas con nicoles cruzados. Imagen extraída de una tesina (Berger 2014).

Fracturas planares (PFs) en el cuarzo como un efecto de choque – producidas también por espalación?

Por lo general se considera que el cuarzo no presenta clivaje (exfoliación), de modo que en prácticamente todos los textos de mineralogía esto es asumido como lo normal. Pero esta afirmación no es correcta aparte de muy escasas referencias indirectas al raro clivaje después del romboedro debido a presión tectónica extrema en el metamorfismo regional intenso. No obstante, el clivaje en forma de fracturas planares cristalográficamente orientadas es un efecto de choque común en el cuarzo (Fig. 20) y se desarrolla incluso a intensidades de choque moderadas. Hoy en dia, los conjuntos múltiples de PFs en el cuarzo se consideran incluso como indicativos de choque y de impacto meteorítico (French and Koeberl, 2010).

Fig. 20. Conjuntos múltiples de fracturas planares (junto con unas pocas zonas de vidrio diapléctico) en un grano de cuarzo procedente de una roca chocada del evento de impacto de Nalbach (Saarland). Fotomicrografía obtenida bajo nicoles cruzados y extraída de una tesina (Berger 2014).

Pero, ¿ por qué esta estricta diferencia entre el cuarzo intensamente deformado en tectónica que muestra una fracturación irregular y el afectado por choque que presenta un excelente clivaje con fracturas más o menos ligeramente abiertas (Fig. 20)? Una explicación razonable puede estar en la diferencia de un material bajo esfuerzos compresivos y distensivos, siendo estos últimos menores que los primeros. De este modo, el clivaje en el cuarzo puede presentarse bajo tensión siguiendo planos cristalográficos de debilidad pero no bajo compresión.

Y dado que la tectónica puede comprimir granos de cuarzo aislados pero es incapaz de tirar para abrir un grano, necesitamos tensión para el clivaje y las PFs, y la simple conexión entre el choque por impacto y el clivaje es realizada por la espalación debida a la rarefacción a partir de la onda de choque compresiva reflejada en la superficie libre del grano de cuarzo como un pulso distensivo. Mientras esta explicación tiene algún sentido, las condiciones adicionales deben obviamente cumplirse para producir cualquiera de las fracturas planares del clivaje, o las fracturas curvas distensivas de espalación como las de las Figs. 18, 19, o las fracturas subparalelas de espalación abiertas como las de la Fig. 17. Estas condiciones son inestables hasta ahora.

Referencias

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