Hipótesis sobre la formación de las rocas conocidas como "restingolitas".

Se adjunta parte del texto editado en la web de AVCAN (www.avcan.org) correspondiente al informe realizado por el geólogo D. Juan Jesús Coello Bravo, sobre el posible origen de las restingolitas de El Hierro.


I. Introducción
Este breve informe se redacta tras el examen de visu de varias muestras del material denominado informalmente como “restingolita”. Su elaboración responde solo a la propia necesidad del autor de registrar, ordenar e interpretar las observaciones y los datos de que dispone hasta la fecha. Esta necesidad surge por la escasez y dispersión de la información que sobre este asunto, de indudable interés para la geología del archipiélago canario y para el devenir de la actual crisis volcánica, han suministrado a la comunidad científica y al público en general los miembros del comité asesor del plan de emergencia volcánica y de algunos centros de investigación involucrados en el estudio de la erupción en curso. Su elaboración no responde por tanto a la petición formal de ningún organismo o particular.
El autor agradece al director del Museo de la Naturaleza y el Hombre de Tenerife, D. Lázaro Sánchez-Pinto, que le facilitara, a título personal, las citadas muestras.

II. Estructura y composición de las restingolitas
Las restingolitas, nombre informal aplicado al más característico de los productos emitidos hasta la fecha por la erupción submarina que se registra en la actualidad en la Dorsal Sur de la isla de El Hierro, son fragmentos flotantes, de tamaño decimétrico –quizá hasta métrico– y formas con tendencia globular, de vidrios volcánicos vaculares y ligeros. Algunas de las que han podido ser observadas por el autor parecen presentar un saliente o protuberancia alargada a modo de quilla. Su presencia en superficie se detectó por primera vez el 15/10/2011, 5 días después de que empezara a registrarse tremor volcánico en la zona de la erupción por parte de los sismógrafos del Instituto Geográfico Nacional (IGN).

Según los análisis químicos realizados por las universidades de La Laguna y de Barcelona, y también por el Centro Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), publicados parcialmente en la prensa −el autor no dispone de los resultados completos−, la corteza más o menos delgada de estos fragmentos globulares está formada por un vidrio volcánico transparente, de color marrón oscuro, que recibe el nombre de sideromelana. La sideromelana se produce por el enfriamiento muy rápido de un magma basáltico. Tiende a ser transparente porque carece de pequeños cristales de óxidos de hierro (magnetita) en su interior. Puede presentar irisaciones por microfracturación, y es de masiva a escasamente vacuolar en las muestras observadas.
El interior de los fragmentos flotantes está formado por dos tipos de vidrios:
�� un vidrio volcánico opaco de color negro, que aparece formando bandas muy delgadas y deformadas (plegadas). Este vidrio recibe el nombre de taquilita. Como la sideromelana, es producto del enfriamiento rápido de magmas basálticos, pero en este caso el enfriamiento es algo más lento, por lo que la taquilita presenta pequeños cristales de magnetita en su interior −de ahí su color y opacidad. Es muy vacuolar en las muestras observadas.
�� un vidrio volcánico de color blanco nieve a gris blancuzco, que forma el grueso del volumen total de los fragmentos flotantes. Su composición es la de una traquita o una riolita, con un 65% ó más −en volumen− de sílice (SiO2). Tiene una textura esponjosa, con numerosas microvacuolas, y su densidad total es menor que la del agua.

En cuanto a su génesis, existe un cierto consenso en considerar los vidrios oscuros de composición basáltica como productos volcánicos juveniles, es decir, formados por el enfriamiento en superficie de magmas emitidos durante la erupción en curso. No ocurre lo mismo con el vidrio de color blanco y composición más rica en sílice, cuyo origen se discute.

III. Naturaleza y posible origen del vidrio blanco rico en sílice
Del examen de visu, y del resultado de los análisis químicos publicados hasta ahora, se deduce que el vidrio blanco microvesiculado podría ser una perlita expandida.
Las perlitas son vidrios volcánicos de origen natural, ricos en sílice. Presentan un brillo lustroso y una fractura concoidea (circular), atributos que les confieren el aspecto perlado del que proviene su nombre. Típicamente son de composición riolítica y contienen más de un 70% de sílice en volumen, pero también hay perlitas traquíticas, con contenidos en sílice algo más bajos (65-70%). Su característica principal, sin embargo, es su relativamente alto contenido en agua constituyente, es decir, en moléculas de agua que se hallan dentro del vidrio y forman parte de su composición. Así, el contenido típico en agua molecular de las perlitas es de un 2 a un 6% en volumen.
Las perlitas provienen de la hidratación natural, registrada a temperatura ambiente, de vidrios volcánicos de composición similar, pero anhidros (sin agua): pumitas, obsidianas e hialoclastitas traquíticas o riolíticas, cuyo contenido en agua molecular no supera el 0,2% en volumen.

Las perlitas son trituradas hasta el tamaño de grano deseado y después sometidas a calentamiento brusco en hornos industriales, hasta que alcanzan temperaturas de entre 760º y 890ºC (temperatura de transición vítrea ó Tg), momento en el cual el vidrio silíceo se ablanda y se hace deformable, y el agua molecular es liberada en forma de vapor, lo que provoca la formación de innumerables pequeñas burbujas y el hinchamiento del material hasta un volumen de 4 a 20 veces el original. El resultado de esta expansión perlítica es una espuma de vidrio microvesiculado, de color blanco puro a gris blancuzco, con una densidad muy baja −la densidad bruta varía entre 0,03 y 0,15 gr/cm3. La expansión se produce sin que el vidrio funda en ningún momento.
Las perlitas se explotan industrialmente en todo el mundo. Una vez expandidas artificialmente, tienen multitud de aplicaciones: procesos de filtración, aislamiento térmico, mejora de sustratos de cultivo, rellenos inertes…

En este caso se trataría de un proceso de expansión natural, no artificial, de una perlita, ocurrido a un presión confinante de unas 20 a 30 atm (200 a 300 m de profundidad), a diferencia del proceso industrial, que se lleva a cabo a presión mucho menor (1 atm). Sin embargo, debe tenerse en cuenta que el contenido en agua molecular de la perlita que sufrió la expansión natural en el fondo marino de La Restinga podría ser bastante mayor que el típico de las que se expanden artificialmente. Se han analizado algunos vidrios volcánicos hidratados cuyo contenido en agua molecular era de hasta un 20% en volumen.

Por el lugar y ambiente geológico donde se desarrolla la erupción, lo más plausible es que la perlita provenga en este caso de la hidratación in situ de una capa de hialoclastitas de composición traquítica. Las hialoclastitas son esquirlas de vidrio que se forman por la súbita fragmentación térmica, es decir, la rotura por enfriamiento brusco, de magmas de cualquier quimismo al entrar en contacto con el agua. Como el resto de vidrios de origen volcánico, son termodinámicamente inestables en las condiciones ambientales que reinan en la superficie de nuestro planeta y tienden a alterarse, transformándose en otros materiales. El primer estadio de esa alteración es la hidratación del vidrio.

Estas hialoclastitas en concreto se habrían originado en una erupción submarina anterior, de carácter traquítico, cuyo centros de emisión podrían estar próximos al actual volcán. Se hallarían en el fondo marino, formando un depósito volcano-sedimentario poco o nada consolidado y saturado en agua, es decir, con agua rellenando los poros entre los fragmentos de vidrio volcánico.
Sin embargo, aunque parece poco probable, no puede descartarse del todo que este vidrio de composición traquítica o riolítica y carácter perlítico pudiera ser un producto temprano de la actual erupción.

IV. Mecanismo de formación de la restingolitas
A continuación se esquematiza en cinco pasos un posible mecanismo de formación de las restingolitas. Este mecanismo es coherente con los datos existentes sobre la erupción en curso, explica en lo posible los hechos observados, y parece compatible con lo publicado hasta la fecha sobre los productos y los procesos volcánicos que se registran en erupciones submarinas relativamente someras. Ahora bien, huelga decir que su carácter es puramente tentativo, y debe considerarse sólo como una primera hipótesis de trabajo que podrá o no ser confirmada por estudios posteriores. La escala de la figuras es aproximada.

1. La hidratación in situ (representada en la ilustración por el color amarillo más intenso) de una hialoclastita traquítica formada en una erupción anterior, produce una capa de vidrio perlítico que yace en el fondo marino como un material volcano-sedimentario, no consolidado y saturado en agua.

2. Fragmentos de lava basáltica fluidal a muy elevada temperatura (material rojo en la ilustración), provenientes de una fuente submarina de lava, muy vigorosa, de la actual erupción, caen sobre la capa de hialoclastitas perlíticas y se acumulan rapidamente sobre ellas. En la caída los fragmentos fluidales de lava basáltica se aplastan y se aglutinan entre sí. La elevación de temperatura convierte en vapor la capa de agua marina situada directamente sobre el aglutinado basáltico. Se produce un cierto grado de mezcla entre los piroclastos basálticos fluidales y el sedimento formado por los fragmentos de vidrio perlítico.

3. Debido a la brusca elevación de temperatura, se produce la expansión perlítica de los fragmentos de vidrio de la hialoclastita traquítica hidratada. Este proceso ocurre cuando la capa superior de aglutinados basálticos se mantiene aún caliente y fluidal (deformable). En la expansión, la capa de aglutinados es abombada y estirada. El vapor de agua producido en el proceso queda atrapado dentro de la perlita expandida (material gris con punteado grueso en la figura), bajo la capa de aglutinados.

4. Por su baja densidad, la perlita expandida tiende a ascender por flotación. Masas globulares de perlita expandida se separan de la capa de hialoclastitas hidratadas, rompiendo la capa de aglutinados fluidales y plásticos que las recubre y formando quillas.

5. Durante el ascenso a través del agua marina hasta la superficie, el aglutinado basáltico estirado que forma la corteza de estas masas globulares se enfría muy rápidamente para dar lugar a sideromelana (s en la ilustración), mientras que las porciones de aglutinado basáltico que se hallan en su interior enfrían algo más despacio y dan lugar a taquilita.(t). La perlita expandida (pe) también se enfría y el vapor de agua atrapado en su interior es liberado al fracturarse la corteza de sideromelana. La degasificación es facilitada por la disminución de la presión confinante a la que está sometida el clasto que asciende.

V. Otros posibles orígenes del vidrio silicatado de color blanco
Otros materiales de composición más o menos similar que podrían estar presentes en el fondo y liberar gran cantidad de vapor de agua al sufrir un calentamiento brusco son los geles alumino-silicatados y las zeolitas, ambos productos muy frecuentes y abundantes de alteración de hialoclastitas y otros vidrios volcánicos. En el primer caso se trata de geles, es decir, sólidos de carácter coloidal formados por dos componentes, en el que la fase continua es un vidrio alumino-silicatado, y la fase discontinua agua líquida.
En el segundo caso se trata de materia sólida cristalina: las zeolitas son minerales que forman un amplio grupo de silicatos alumínicos hidratados de metales alcalinos y alcalinotérreos (sodio, calcio, potasio...) Su nombre, del griego "zeo", hervir, y "lithos", piedra, proviene precisamente de que muchos componentes del grupo liberan vapor de agua y se hinchan bajo la llama de un soplete, propiedad denominada intumescencia. Si las zeolitas, y no las perlitas, fueron el material que sufrió el calentamiento brusco y la expansión por liberación de agua en forma de vapor, al resultar cubiertas por clastos de lava a alta temperatura en el fondo marino, dicho calentamiento tuvo que producir la fusión completa del material zeolítico, que después se enfrió rápidamente para dar lugar al vidrio blanco.

VI. Conclusión
La restingolita, en concreto el vidrio volcánico rico en sílice, microvesiculado y de color blanco que forma el interior de los clastos flotantes, podría provenir de la expansión natural producida por la liberación, en forma de vapor, de agua molecular presente en materiales hidratados, producto de la alteración de vidrios volcánicos originados en erupciones anteriores y presentes en el fondo marino, cerca del actual punto de emisión. Dicha expansión habría sido provocada por el calentamiento brusco sufrido al acumularse sobre ellos fragmentos fluidales de lava basáltica juvenil. Estos materiales de alteración expandidos podrían tener un carácter inicial vítreo (perlitas) o cristalino (zeolitas), y haber experimentado durante el proceso de expansión un ablandamiento térmico o una fusión total.