Rocas resonantes

El Parque del Condado de Ringing Rocks, también conocido como Parque Ringing Rocks, es un parque del Condado de Bucks cerca de Upper Black Eddy en el Municipio de Bridgeton . ^{[ 7 ]} Originalmente, la tierra fue adquirida por la familia Penn de los Lenape ( Nación Delaware ) a través de la infame Compra a Pie de 1737. No está claro quién hizo la orden de tierras original para el área que ahora cubre el Parque del Condado de Ringing Rocks. En el mapa de propiedades del Condado de Bucks de 1850, el propietario parece ser Tunis Lippincott; sin embargo, no hay ningún listado de garantes bajo ese nombre. La descripción publicada más antigua del campo de rocas de Bridgetown se encuentra en Davis 1876. ^{[ 8 ]} El campo de rocas de siete acres fue comprado en 1895 por Abel B. Haring, presidente del Union National Bank en Frenchtown, Nueva Jersey . Aparentemente, Haring deseaba proteger las rocas resonantes del desarrollo, e incluso rechazó una oferta de un fabricante de bloques belgas por el derecho a extraer las piedras. ^{[ 9 ] [ 10 ]} El 22 de agosto de 1918, Haring donó a la Sociedad Histórica del Condado de Bucks el terreno que contiene el Campo de Rocas de Bridgeton. La donación incluía 7 acres y 8.08 perchas de terreno. John O. McEntee otorgó un derecho de paso para el acceso al parque. ^{[ 3 ]} Posteriormente, el terreno fue transferido al Condado de Bucks y se administró como parque del condado. Adquisiciones adicionales de terrenos han aumentado el tamaño del parque a 129 acres.

El parque Ringing Hill se encuentra a tres millas al noreste de Pottstown, Pensilvania, en el condado de Montgomery . El campo de rocas fue identificado por primera vez en 1742 cuando se abrió un camino entre Pottstown y New Gosenhoppen ( Pennsburg ). En 1894, se constituyó la Ringing Rocks Electric Railway Company para comprar la remota Ringing Hill y convertirla en un parque de atracciones y ofrecer servicio de tranvía (1894-1932). En el momento de su creación, el parque estaba aproximadamente a 2 millas (3,2 km) de la ciudad. El parque fue comprado en 1932 por Walter J. Wolf y funcionó como parque de atracciones y pista de patinaje. El 1 de septiembre de 1957, el parque fue vendido a la Ringing Hill Fire Company. ^{[ 11 ]} 

El Stony Garden, el mayor de los tres campos públicos de cantos rodantes, se encuentra en la ladera noroeste de la montaña Haycock , en el condado de Bucks, Pensilvania, cerca de Bucksville. El jardín es en realidad una serie de campos de cantos rodantes desconectados que se extienden a lo largo de casi medio kilómetro y se formaron donde aflora la unidad de diabasa de olivino en la base de la montaña. El sitio no está urbanizado y se accede a él mediante un sendero que parte de un aparcamiento de PA Game Lands en Stony Garden Road. Fue adquirido por la Mancomunidad de Pensilvania alrededor de 1920 como parte del Lote n.° 157 de PA Game Lands, que abarca la montaña Haycock. ^{[ 12 ]}

Los campos de rocas resonantes eran lugares populares para las reuniones de la Sociedad Histórica local de Buckwampun. Se celebraron dos reuniones anuales en el sitio de Bridgeton (en 1893 y 1898), y una en Stony Garden (en 1890). ^{[ 10 ]} La Sociedad Histórica del Condado de Bucks también celebró una reunión en el sitio de Bridgeton en 1919, un año después de adquirir la propiedad. ^{[ 3 ]}

En la tercera reunión anual de la BHS en junio de 1890, un médico local, John J. Ott de Pleasant Valley , ofreció una actuación musical utilizando rocas extraídas del campo de rocas de Stony Garden. La sugerencia para la construcción del litófono fue hecha por el historiador William J. Buck. Las rocas pesaban aproximadamente 200 lb (91 kg) cada una, y aparentemente Ott pudo cambiar su sonido al astillarlas ligeramente. Interpretó varias piezas utilizando un martillo de acero y acompañado por una banda de metales. "Los tonos claros y cristalinos de las rocas se podían escuchar por encima de las notas de los instrumentos de viento". ^{[ 3 ] [ 9 ] [ 10 ]} Las melodías incluyeron "Home Sweet Home" y una composición propia titulada "Sounds from the Ringing Rocks" (Sonidos de las rocas resonantes), posiblemente una adaptación de la partitura para piano de 1873 del mismo nombre. ^{[ 13 ]}  

Estos campos de cantos rodados en el sureste de Pensilvania y el centro de Nueva Jersey se formaron a partir de un grupo de diques de diabasa en la cuenca de Newark . Los diques se formaron cuando el estiramiento de la corteza terrestre permitió que el magma máfico ascendiera desde el manto superior e se inyectara en la cuenca sedimentaria hace 200 millones de años (principios del período Jurásico ). Los fenocristales de dos minerales que habían cristalizado en el manto superior, olivino y piroxeno , se depositaron rápidamente del magma y se acumularon a lo largo de la base de los diques. Cuando se solidificó por completo, esta capa rica en cristales formó una unidad rocosa separada de 3 a 4,6 m ( 10 a 15 pies ) de espesor. ^{[ 14 ]} Para la época del Pleistoceno , los diques habían quedado expuestos a la superficie por el levantamiento y la erosión de la corteza . Durante el Pleistoceno, los afloramientos de la diabasa de olivino no fueron enterrados por las capas glaciares ; sin embargo, estuvieron sujetos a condiciones de congelación severas, o periglaciares. El entorno periglaciar provocó que los afloramientos se fragmentaran en extensos campos de cantos rodados.  

La unidad basal de olivino es similar a la que se encuentra en el dique de Palisades en Nueva Jersey y Nueva York. La unidad de diabasa de olivino es significativamente más dura, densa y resistente a la erosión que las porciones superiores del dique de diabasa.

La mayoría de los observadores no distinguieron entre la diabasa "normal" superior, que se encuentra en amplias zonas, y la delgada unidad de diabasa olivínica presente en la base de los diques intrusivos, que es la que produce los campos de cantos rodados resonantes. Un factor clave en esta confusión es el aspecto externo de las rocas. Tanto la diabasa normal como la olivínica son de color gris oscuro a negro. A menudo se requiere un examen microscópico para identificar las diferencias.

Aunque los diques de diabasa de la serie Newark afloran en una franja a lo largo de los montes Apalaches , solo una estrecha franja de afloramientos en el sureste de Pensilvania y Nueva Jersey presenta campos de cantos rodados. La razón probable es que estas áreas se encontraban en el borde sur de los glaciares del Pleistoceno y habrían estado sujetas a condiciones periglaciares extremas. Los campos de cantos rodados periglaciares son una característica común en Pensilvania y Nueva Jersey.

Todos los campos de cantos rodados observados en el sureste de Pensilvania y Nueva Jersey son una forma de felsenmeer ( felsenmeer es un término alemán que significa "mar de roca"). Estos campos de bloques estériles se presentan en ambientes periglaciares donde afloramientos de roca resistente quedan expuestos con una pendiente inferior a 25°. La acción del hielo rompe la parte superior de la formación rocosa, y la ligera inclinación del campo permite que los materiales finos de meteorización sean arrastrados antes de que se forme el suelo . A menudo, los cantos rodados se levantan y giran por la acumulación de nieve y hielo , dejando una cantidad considerable de espacio vacío entre ellos. Los campos de cantos rodados de felsenmeer se forman in situ debido a los bajos ángulos de pendiente. En situaciones donde los ángulos de pendiente son más pronunciados que 25°, la gravedad tiende a mover los cantos rodados ladera abajo para formar pedregales o taludes. En campos donde el ángulo es demasiado plano, los espacios entre los cantos rodados se llenan de suelo y los cantos rodados se desintegran debido a la meteorización.

Debido a que la unidad de diabasa de olivino es relativamente delgada, se requería un requisito adicional para la formación de los campos de cantos rodados: la unidad de diabasa de olivino debía tener la misma inclinación que la pendiente de la superficie del terreno. Esta situación específica de inclinación y pendiente permitió que quedaran expuestas amplias extensiones de diabasa de olivino y proporcionó suficiente material para crear los campos. En todos los campos de cantos rodados observados, la inclinación estructural de la unidad era de aproximadamente 8-10°, y la pendiente de la superficie del terreno era <15° en la misma dirección. Esto ocurría típicamente donde la unidad de diabasa de olivino se inclinaba perpendicularmente hacia un drenaje poco profundo. Donde la diabasa de olivino no se inclina en la misma dirección que la superficie del terreno, generalmente hay numerosos cantos rodados incrustados en el suelo (coluvión de cantos rodados), pero no campos de cantos rodados.

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  Sección transversal típica de un campo de rocas de Ringing Rock.
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  Geología del Parque de las Rocas Resonantes
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  Geología del Jardín Pedregoso

Ha habido mucha controversia en torno a la capacidad de resonancia de las rocas; por otro lado, prácticamente no se han realizado pruebas que respalden las conjeturas. Factores como el tamaño y la forma de las rocas, así como la manera en que están apoyadas o apiladas, influyen sin duda en los sonidos que producen, pero no les confieren por sí solos la capacidad de resonancia.

Aunque el sonido suele describirse como metálico, lo más probable es que se deba a una combinación de la densidad de la roca y una alta tensión interna. Este sonido puede reproducirse a pequeña escala golpeando el asa de una taza de café de cerámica .

El contenido de hierro de la diabasa se suele identificar como la causa de su capacidad de resonancia. El análisis químico de la diabasa de Coffman Hill ^{[ 14 ]} muestra que el contenido de hierro (en forma de óxido férrico ) de la roca oscila entre el 9 % y el 12 %. Si bien es relativamente alto para una roca ígnea promedio (el 3 % es típico del granito ), se encuentra dentro del rango normal para un basalto . Esto sugiere que el contenido de hierro no es un factor determinante en la capacidad de resonancia.

Hasta ahora, solo se ha publicado un experimento científico sobre el origen de la capacidad de resonancia. En la década de 1960, un profesor de la Universidad de Rutgers realizó un experimento informal en el que especímenes de rocas resonantes "vivas" y "muertas" del parque del condado de Bucks fueron cortados en láminas delgadas y luego se midieron los cambios de forma. ^{[ 15 ]} Las láminas de roca se midieron con delicados extensómetros de lámina, que podían medir cambios mínimos de tamaño. Según el profesor, las rocas muertas no mostraron cambios después de ser cortadas; sin embargo, las rocas vivas mostraron una expansión o "relajación" distintiva dentro de las 24 horas posteriores al corte. Esta relajación indica que la roca estaba bajo tensiones elásticas internas que se liberaron con el corte mecánico de la roca. El profesor continuó observando que las rocas vivas generalmente se encontraban hacia el centro de los campos de rocas, donde no entraban en contacto con el suelo ni con la sombra de los árboles circundantes. Luego, teorizó que la lenta tasa de erosión en el "microclima" seco de los campos provocaba las tensiones, ya que la superficie exterior de las rocas se expandía debido a la conversión de piroxeno en montmorillonita (un mineral arcilloso ). Las rocas en la periferia de los campos se erosionan demasiado rápido y se rompen antes de que se desarrollen las tensiones.

Aunque se necesitan pruebas más rigurosas para verificar estos resultados, sugieren firmemente que la capacidad de resonancia es consecuencia directa de tensiones internas. Es menos probable que las condiciones de meteorización externas hayan generado dichas tensiones. Es muy improbable que la expansión de una fina capa exterior de una gran roca pueda establecer un equilibrio de fuerzas que cree las severas tensiones observadas en las rocas resonantes. En tal caso, la capa exterior de las rocas se desprendería o exfoliaría, una condición prácticamente inexistente en cualquiera de los yacimientos de rocas resonantes. Además, la mayor parte de la meteorización en las rocas se produce en las superficies superiores expuestas, no en las inferiores; por lo tanto, las tensiones no estarían equilibradas. Asimismo, si la meteorización lenta hubiera generado las tensiones, habría campos de rocas resonantes en desiertos de todo el mundo, una condición que no se da.

Un punto importante del experimento es la observación de que las láminas de roca se expandieron al liberarse la tensión. Esta distinción exige que la roca estuviera sometida a una tensión de compresión extrema, no a tensión, como sugiere la teoría de la meteorización lenta.

Una teoría más plausible es que las tensiones elásticas permanecieron en la roca cuando se formaron los campos de bloques, y la lenta tasa de meteorización impide que las tensiones se disipen. Una posible fuente de las tensiones probablemente serían las tensiones de carga del momento en que la roca cristalizó. El dique de diabasa se formó aproximadamente a 1,2–1,9 millas (2–3 km) bajo la superficie. ^{[ 16 ]} La columna de roca suprayacente crea tensiones severas en las rocas. Los efectos de estas tensiones se pueden observar en minas profundas con una profundidad de más de una milla, donde la descompresión repentina crea estallidos de roca . Las tensiones de carga residuales se distribuirían uniformemente a lo largo de los bloques. Esta teoría respalda la observación de que generalmente menos de un tercio de los bloques en cualquier campo dado están "vivos". Las tensiones se alivian en los bloques que se han roto mecánicamente o están severamente meteorizados y, por lo tanto, ya no resuenan. 

Esta teoría de la "tensión residual" implica que las rocas resonantes se comportan de forma muy similar a una cuerda de guitarra . Cuando una cuerda de guitarra está floja, no resuena , pero al pulsarla se obtiene una gama de sonidos que dependen de la tensión aplicada. Del mismo modo, una roca resonante solo emitirá un golpe sordo si se ha liberado de la tensión; sin embargo, las rocas resonarán a diversas frecuencias según el nivel de tensión residual.

Las rocas siguen resonando al ser extraídas de los campos de rocas. Las autoridades han creado mitos para desalentar el robo de rocas. Sin embargo, en la actualidad, la mayoría de los campos han sido vaciados de pequeños "sonajeros" portátiles, y romper las rocas grandes en trozos más pequeños libera las tensiones internas , lo que provoca que dejen de resonar (es decir, romper un trozo de una roca grande que resuena solo dará como resultado un trozo de roca inerte). Los "sonajeros" "pequeños" que se encuentran hoy pesan más de una tonelada y tendrían que ser arrastrados fuera de los campos de rocas con maquinaria pesada.

A menudo, las texturas de meteorización en los cantos rodados adoptan la forma de canales, surcos, "hoyos", "grietas de barro" y picaduras intensas. En algunos casos, las texturas son tan distintivas que algunos geólogos se refieren a ellas en términos de características de solución de roca carbonatada . ^{[ 16 ]} La inspección de los cantos rodados revela que los patrones de meteorización no se deben a ninguna variación interna en la roca, sino que se han superpuesto a las superficies. La fuente probable de estas texturas fue la meteorización química a lo largo de las superficies de las juntas cuando la roca aún estaba en su lugar y antes de que los cantos rodados se rompieran por la expansión del hielo . ^{[ 17 ]} La porción blanda meteorizada de las superficies exteriores se desprendió una vez que los cantos rodados quedaron expuestos al aire. Las pequeñas características en las superficies de los cantos rodados se exageraron a medida que se eliminaba el material meteorizado, de modo que las fisuras adyacentes se convirtieron en canales, las hendiduras en "hoyos" y las superficies antiguas se volvieron intensamente picadas.

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  Canales de erosión, Campo de patatas del diablo
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  Resistiendo los 'baches', Jardín de Piedra
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  Picaduras intensas, Stony Garden

El plutón Ringing Rocks se encuentra en el flanco suroeste de Dry Mountain, en el condado de Jefferson , a 24 kilómetros al sureste de Butte, en T.2 N., R.5 W., secciones 4 y 9. La sección 4 está incluida en el Bosque Nacional Deerlodge, y la sección 9 está bajo la jurisdicción de la Oficina de Administración de Tierras de los Estados Unidos (USBLM). Un tor distintivo está marcado en el cuadrángulo Dry Mountain 7½' del Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS). El cuadrante noroeste de la sección 9, que incluye el tor, fue establecido como el Área Recreativa Ringing Rocks por la USBLM en 1964. El acceso es por un camino de grava que conduce 5 kilómetros al norte de la salida de Pipestone de la I-90.

El plutón de Ringing Rocks es un complejo intrusivo anular de pequeña escala con un alto grado de simetría . Su geometría general es cilíndrica, con un diámetro promedio de un kilómetro. El plutón consta de dos unidades principales: un núcleo interno de unidades félsicas con cuarzo , de 600 metros de diámetro, y una unidad externa máfica compuesta por capas concéntricas coaxiales. En vista de mapa, el complejo presenta una configuración de ojo de buey. La zona externa del plutón consta de dos tipos de roca híbrida máfica alternadas. En el análisis químico, las rocas son casi idénticas; sin embargo, los minerales de la etapa inicial, olivino y piroxeno, se conservaron en una y no en la otra, lo que les confiere propiedades de meteorización marcadamente diferentes. La roca que retuvo los cristales de olivino y piroxeno (OPM) es extremadamente resistente a la meteorización y es el material que forma los tors. La roca alterada (AM), por el contrario, es muy débil y se desintegra fácilmente en un suelo grueso. El núcleo félsico interno es una monzonita de cuarzo de grano medio que gradualmente se transforma en granito en el centro. La unidad de transición entre la zona máfica y las unidades del núcleo félsico está completamente oculta y se caracteriza por distintivas depresiones bajas. Una serie de diques radiales perforan las unidades máficas, comenzando en la zona félsica y terminando en el borde exterior de la intrusión. Los diques tienen generalmente entre 2 y 4 metros de ancho donde están en contacto con la unidad félsica. Su composición es muy variable, pero en su mayor parte está compuesta de monzonita leucocrática de grano fino a medio . Los diques se estrechan a medida que se extienden hacia el borde exterior y generalmente se reducen a menos de 0,5 m de ancho.

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  Mapa geológico del plutón de las Rocas Resonantes.
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  Sección transversal del plutón de las Rocas Resonantes

En la unidad híbrida de OPM existen numerosas texturas que indican que la roca se enfrió rápidamente durante la cristalización.

En la mayoría de las unidades OPM se pueden observar cristales de ortoclasa criptopertita de hasta 1 cm de longitud en muestras de mano. Los cristales de criptopertita suelen mostrar destellos azul oscuro, aunque en rocas más cercanas a los contactos se pueden observar destellos blancos y amarillos. Estos destellos se deben a reflexiones internas labradorescentes , a veces denominadas efecto de piedra lunar. En informes anteriores ^{[ 18 ] [ 19 ],} este mineral fue identificado erróneamente como labradorita. Las texturas de criptopertita se forman cuando la ortoclasa (un mineral feldespático que contiene cationes de potasio y sodio) se enfría muy rápidamente. El sodio tiene un radio iónico mucho mayor que el potasio , por lo que durante el enfriamiento los iones de sodio salen de la estructura cristalina. Estos iones de sodio forman diminutas lentes orientadas de albita (feldespato de silicato de sodio) demasiado pequeñas para ser vistas incluso con un microscopio. Son las reflexiones de estas láminas de albita las que producen el destello. 

La apatita se presenta en forma de agujas alargadas. Muchas de estas agujas contienen inclusiones fluidas estrechas, lo que da a los cristales la apariencia de ser "huecos".

Se identificaron cristales de circón en las estructuras esqueléticas.

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  Cristal de criptopertita ortoclasa con labradorescencia azul
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  Cristal de circón esquelético
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  cristal de apatita 'hueco'

El plutón de Ringing Rocks es uno de varios complejos de chimeneas hidrotermales bimodales ubicados en una  franja de 20 km al este del plutón principal de Butte. La datación radiométrica y las relaciones de intersección sitúan la mayoría de estas intrusiones como posteriores a las rocas volcánicas de las montañas Elkhorn y anteriores al plutón de Butte. Se pueden encontrar intrusiones similares en el plutón de Rader Creek.

El cúmulo de cantos rodados sueltos en el extremo sur del plutón, que contiene las rocas resonantes, se denomina tor. La razón por la que se formó el tor es que las unidades OPM son extremadamente resistentes a la erosión, mientras que las unidades AM y ABM adyacentes son muy débiles. A medida que la cuenca de Dry Creek comenzó a erosionar la esquina noroeste del plutón, las unidades AM y ABM, más blandas, se fueron desprendiendo rápidamente, dejando delgadas paredes verticales de unidades OPM que se elevaban sobre el paisaje circundante. La intensa congelación y descongelación durante el período periglaciar del Pleistoceno fragmentó lentamente las paredes, de forma similar a como se rompe el vidrio templado. Los restos de las paredes de OPM constituyen el material que formó el tor. En el extremo norte del plutón, la orientación de las unidades OPM formaba un ángulo agudo con la cuenca de Dry Creek, por lo que el tor no se desarrolló bien en esa zona. En el extremo sur, sin embargo, el afloramiento de OPM formaba un ángulo casi recto con la cuenca, lo que produjo un tor prominente.

Aunque las rocas provienen de entornos geológicos diferentes, las rocas resonantes de Montana comparten características significativas con las rocas resonantes de diabasa de Pensilvania. Estas características incluyen estar compuestas de rocas ígneas máficas con altos porcentajes de fenocristales de olivino y piroxeno, tener los bloques individuales aislados de la meteorización severa por la formación de campos de bloques bien drenados, y presentar sonidos y meteorización superficial similares.

El contenido de hierro de la monzonita de piroxeno de olivino (como óxido ferroso ) es del 7% de la roca total. ^{[ 18 ] [ 19 ]} Al igual que en las rocas resonantes de diabasa de Pensilvania, este punto sugiere que el contenido de hierro no es un factor principal en la capacidad de resonancia.

A pesar del gran interés público en la capacidad de las rocas resonantes para emitir sonidos, no se han realizado estudios científicos para identificar el origen de este fenómeno.

Los cantos rodados de monzonita de piroxeno olivino desarrollan patrones de meteorización superficiales extraños, similares a las texturas que se observan en las rocas de diabasa de Pensilvania. Estas texturas incluyen canales, surcos y "cavidades".

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  Canales de meteorización, unidad OPM
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  Reparando los 'baches', unidad OPM