Una papilla de cristales es magma que contiene una cantidad significativa de cristales (hasta el 50% del volumen) suspendidos en la fase líquida (fundido). [1] Como la fracción cristalina constituye menos de la mitad del volumen, no existe una red tridimensional rígida a gran escala como en los sólidos. [2] Como tal, su comportamiento reológico refleja el de los líquidos absolutos. Dentro de una papilla monocristalina, hay una graduación hacia una fracción sólida más alta hacia los márgenes del plutón mientras que la fracción líquida aumenta hacia las porciones superiores, formando una lente líquida en la parte superior. [1]Además, dependiendo de la profundidad de la colocación, es probable que las masas de cristales contengan una porción mayor de cristales a mayor profundidad en la corteza que a menor profundidad, ya que el derretimiento ocurre por la descompresión adiabática del magma a medida que se eleva, este es particularmente el caso para mediados de -cantillas oceánicas . [3]
La investigación sísmica ofrece una fuerte evidencia de la existencia de masas de cristales en lugar de cuerpos magmáticos completamente líquidos. [1]
Los mushes de cristal pueden tener una amplia gama de composiciones químicas y mineralógicas, desde máficas ( pobres en SiO 2 , ricas en MgO) hasta félsicas ( ricas en SiO 2 , pobres en MgO).
Formación
Los muslos de cristal se forman a distintas profundidades de la corteza terrestre . Son el resultado de la cristalización fraccionada de un fluido. La cristalización fraccionada es un proceso físico y químico que genera una fase líquida y una sólida a partir de una solución química inicial específica. Dependiendo de la composición química inicial del líquido, la masa fundida generará diferentes minerales. [4]
El fluido inicial puede formar cristales (fase sólida) al enfriarse y agregar una cierta concentración de agua. En las zonas de subducción , más específicas en los arcos magmáticos, es posible transportar agua al manto de la Tierra , ya que la placa oceánica más densa se subduce debajo de la otra, continental o oceánica más joven. El agua es un factor clave para este proceso geoquímico y tiene un impacto significativo en la geotermia de la placa de subducción. Provoca el derretimiento parcial de la corteza, que luego generará una cámara de fase líquida que luego se cristalizará y generará minerales. [5]
La fuente de agua se queda en minerales que contienen H 2 O en sus composiciones químicas.
Otro factor clave es la concentración de sílice en el magma, que conduce a la diferenciación del magma. Al final de la cristalización es posible cristalizar el cuarzo, pero solo cuando la masa fundida contiene una alta concentración de SiO 2 , que es el componente principal del mineral. [5]
El rápido aumento del contenido de cristales en un intervalo de temperatura corto genera condiciones reológicas ideales para la extracción de la masa fundida. Los magmas más ligeros y flotantes extraídos de la masa de cristales pueden ascender a través de la corteza y formar complejos plutónicos. [5]
Extracción
El modelo de papilla de cristal presenta una visión de los plutones como cementerios de cristal. [6] Esto implica que los cristales se separan del silicato líquido donde se cristalizaron. Este modelo contrasta con la visión de los cuerpos de magma intrusivos como erupciones fallidas. [7] Al enfriarse, una masa de cristales puede experimentar diferentes procesos de diferenciación ígnea , como el fraccionamiento, la mezcla y la fusión de los cristales. [8]
Para crear una acumulación de cristales, tiene que haber un mecanismo que extraiga el líquido intersticial de los sólidos ya cristalizados. Hay un aumento en la parte sólida de la cámara de magma al disminuir la temperatura. Esto implica que la permeabilidad disminuye con la temperatura. Esto también detiene la convección en el sistema y la acumulación progresiva de cristales aumenta la eficiencia de expulsión de la masa fundida de las partes subyacentes de la cámara debido a la carga. Estos mecanismos contribuyen al desacoplamiento del comportamiento entre los cristales y el líquido, permitiendo que el líquido se filtre hacia arriba.
Este mecanismo de extracción, sin embargo, opera en un intervalo óptimo de fracción cristalina. [9] Si hay una fracción de cristales baja, la convección todavía opera en el sistema, deteniendo así la sedimentación de los cristales y la extracción de líquidos. Sin embargo, si la fracción de cristal es muy alta, el sistema comienza a comportarse como un sólido dentro de las escalas de tiempo de la tensión aplicada en el sistema ( tiempo de Maxwell ).
Erupción
Dado que el magma comprende diferentes fracciones de composición, puede someterse a diferentes procesos como extracción por fusión, separación de fases, enriquecimiento de agua y gas e inyección de magma desde cámaras de magma más profundas (generalmente dentro de la corteza inferior (geología) ). Todos estos pueden causar directa o indirectamente los eventos de erupción . [10]
Uno de los factores que puede iniciar la erupción de magma es la separación de fases de los componentes líquido y cristalino de la masa cristalina. A medida que el magma se desarrolla con el tiempo y aumenta el contenido de cristales del magma, se produce la separación de fases y la fase líquida del magma se empuja hacia arriba, impulsada por su flotabilidad como resultado de su menor densidad. Los volcanes , como válvulas del sistema abierto, proporcionan el camino para la liberación de gas y la erupción de magma. La cantidad de gases disueltos puede ser un factor adicional que controle el evento de erupción. Cuanto más profunda se encuentra la cámara de magma, mayor es la cantidad de gas que se puede disolver en el magma (condiciones de alta presión), especialmente en magmas andesíticos y riolíticos . A medida que se produce la separación de fases y la fracción líquida aumenta junto con la presión decreciente, aumenta la emisión de gas. Este proceso se expresa mediante una alta fracción de burbujas que impulsan la fase líquida hacia la superficie terrestre. Además, cuanto mayor sea el contenido de agua disuelta y otros gases, más violenta será la erupción.
La última y más trivial causa de la erupción de magma es una inyección de magma fresco de las partes inferiores de la corteza en la cámara de magma emitida, lo que aumenta el contenido de la fase líquida y, en consecuencia, la presión dentro de la cámara, que se libera al mismo tiempo. como un flujo de lava sobre la superficie de la tierra. La "papilla de cristal" es un modelo líder y más prometedor [9] [11] de cuerpos de magma, apoyado por hallazgos ( ignimbritas ) en la superficie, aunque hay algunos aspectos controvertidos. [12] [13]
Depósitos de mineral
Los magmas que contienen volátiles son estables a altas presiones en la corteza profunda; cuando esta mezcla de magma y volátiles aumenta a través de la corteza, la presión disminuye y los volátiles comienzan a salir del magma. [14] Esto conduce a la sobresaturación de volátiles en el magma. Además, la cristalización de minerales secos dentro del magma y la papilla de cristales aumentará progresivamente la concentración de líquido de la masa fundida, lo que posiblemente conducirá a la saturación. Estos fluidos, más livianos que el magma en el que estuvieron una vez, se exudan y se elevan hasta una corteza aún más superficial; potencialmente formando depósitos de mineral . Si estos volátiles están lo suficientemente concentrados para formar minerales y si quedan atrapados por las rocas anfitrionas circundantes en la corteza continental dentro de un espacio lo suficientemente estrecho, pueden formar depósitos de mineral económicamente valiosos. [15] Algunas cámaras magmáticas también están más predispuestas a formar grandes depósitos de mineral, debido al entorno regional y una combinación de factores favorables a la formación del mineral. [15]
Un factor clave para la saturación del magma y la formación de volátiles es la saturación de sulfuros en el magma original. [15] La alta solubilidad y la alta concentración de azufre en el magma conducen a una alta saturación de sulfuros y podrían ser un factor importante en la formación de grandes depósitos de mineral. [15] Este sulfuro saturado en estado fundido puede enriquecer la concentración de metales en los fluidos derivados del magma, por ejemplo, fluidos hidrotermales . Estos pueden luego elevarse de la cámara magmática e inmiscuirse en la corteza continental y depositar sus metales disueltos en la corteza.
Micro-textural y análisis geoquímicas se interpretan a la formación de mineral de enlace directamente al flujo de fluidos a través de mineralización paleo porosidad dentro de una vez permeables diques cristal ruido de fondo. Se cree que estos diques cristalinos actuaron como conductos para fluidos de mineralización de depósitos de pórfido de cobre de partes profundas de magmas subyacentes. [dieciséis]
Referencias
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