agua magmática

El agua magmática , también conocida como agua juvenil , es una fase acuosa en equilibrio con minerales disueltos por el magma en las profundidades de la corteza terrestre , que se libera a la atmósfera durante una erupción volcánica . Juega un papel clave en la evaluación de la cristalización de rocas ígneas , particularmente silicatos , así como en la reología y evolución de las cámaras magmáticas . El magma está compuesto de minerales , cristales y volátiles en abundancia natural relativa variable . ^{[ 1 ]} La diferenciación magmática varía significativamente según diversos factores, principalmente la presencia de agua. ^{[ 2 ]} Una abundancia de volátiles dentro de las cámaras magmáticas disminuye la viscosidad y conduce a la formación de minerales que contienen halógenos , incluidos los grupos cloruro e hidróxido . Además, la abundancia relativa de volátiles varía dentro de las cámaras magmáticas basálticas , andesíticas y riolíticas , lo que hace que algunos volcanes sean mucho más explosivos que otros. El agua magmática es prácticamente insoluble en los fundidos de silicatos ^, pero ha demostrado la mayor solubilidad en los fundidos riolíticos. Se ha demostrado que una abundancia de agua magmática produce una deformación de alto grado, como resultado de la alteración de la composición de la biogeoquímica de isótopos de hidrógeno ( δ²H ) y de ^las proporciones de isótopos estables de oxígeno ( δ¹⁸O ) en las rocas huésped.

El magma existe en tres formas principales que varían en composición. ^{[ 3 ]} Cuando el magma cristaliza dentro de la corteza , forma una roca ígnea extrusiva . Dependiendo de la composición del magma, puede formar riolita , andesita o basalto . ^{[ 3 ]} Los volátiles, en particular el agua y el dióxido de carbono, impactan significativamente el comportamiento de cada forma de magma de manera diferente. ^{[ 4 ] , [ 2 ]} El magma con una alta concentración de volátiles tiene una reducción significativa de temperatura de hasta cientos de grados, lo que reduce su viscosidad inherente. ^{[ 5 ]} El comportamiento del magma también se ve alterado por las variaciones en la composición mineralógica, como se observa en la figura. Por ejemplo, el agua magmática conduce a la cristalización de varios minerales abundantes en grupos hidroxilo o halogenados, incluidos los granates . Los análisis de estos minerales pueden usarse para analizar las condiciones de formación en el interior de los planetas rocosos . ^{[ 5 ] , [ 6 ]}

La precipitación de minerales se ve afectada por la solubilidad del agua dentro de los fundidos de silicatos, que normalmente existe como grupos hidroxilo unidos a Si ⁴⁺ o cationes del Grupo 1 y del Grupo 2 en concentraciones que oscilan aproximadamente entre el 6 y el 7 % en peso. ^{[ 9 ] , [ 10 ]} Específicamente, el equilibrio del agua y el oxígeno disuelto produce hidróxidos, donde el K _eq se ha aproximado entre 0,1 y 0,3. ^{[ 10 ]}

Esta solubilidad inherente es baja, pero varía enormemente según la presión del sistema. Los magmas riolíticos tienen la mayor solubilidad, que oscila entre aproximadamente el 0 % en la superficie y casi el 10 % a 1100  °C y 5 kbar . La desgasificación ocurre cuando el magma hidratado asciende, convirtiendo gradualmente el agua disuelta en fase acuosa. Esta fase acuosa suele ser rica en volátiles, metales ( cobre , plomo , zinc , plata y oro ) y cationes de los grupos 1 y 2. Dependiendo del catión al que esté unido el hidroxilo, influye significativamente en las propiedades de una erupción volcánica, en particular en su explosividad. ^{[ 9 ]} Durante condiciones de temperatura y presión inusualmente altas, que superan los 374 °C y los 218 bar, el agua entra en un estado de fluido supercrítico y deja de ser líquido o gas. ^{[ 9 ]}  

Los datos isotópicos de varias ubicaciones dentro de la Dorsal Mesoatlántica indican la presencia de rocas ígneas intrusivas máficas a félsicas, incluyendo gabro , diorita y plagiogranito . ^{[ 11 ]} Estas rocas mostraron un metamorfismo de alto grado debido a la presencia de agua magmática, superando los 600  °C. Esta deformación empobreció las rocas huésped de ¹⁸ O, lo que llevó a un análisis posterior de la relación de ¹⁸ O a ¹⁶ O ( δ ¹⁸ O ). ^{[ 11 ]}

El agua en equilibrio con los fundidos ígneos debería tener la misma signatura isotópica para ¹⁸ O y δ ² H. Sin embargo, los estudios isotópicos del agua magmática han demostrado similitudes con el agua meteórica , lo que indica la circulación de sistemas de aguas subterráneas magmáticas y meteóricas. ^{[ 12 ]}

Los análisis isotópicos de inclusiones fluidas indican un amplio rango de contenido de δ¹⁸O ^y δ²H ^. [ ^{13 ] Estudios} realizados en estos entornos han mostrado una abundancia de ^¹⁸O y un empobrecimiento en ^²H en relación con las aguas meteóricas y de la región SMOW . En los depósitos minerales, los datos de inclusiones fluidas mostraron que la presencia de δ¹⁸O ^frente a δ²H ^se encuentra dentro del rango esperado.

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