La circulación hidrotermal en su sentido más general es la circulación de agua caliente (del griego antiguo ὕδωρ, agua , [1] y θέρμη, calor [1] ). La circulación hidrotermal ocurre con mayor frecuencia en las proximidades de fuentes de calor dentro de la corteza terrestre . En general, esto ocurre cerca de la actividad volcánica , [2] pero puede ocurrir en la corteza superficial a media a lo largo de irregularidades de fallas profundamente penetrantes o en la corteza profunda relacionada con la intrusión de granito , o como resultado de orogenia o metamorfismo . La circulación hidrotermal a menudo resulta en depósitos minerales hidrotermales .
La circulación hidrotermal en los océanos es el paso del agua a través de sistemas de dorsales oceánicas .
El término incluye tanto la circulación de las conocidas aguas de ventilación de alta temperatura cerca de las crestas de las crestas como el flujo difuso de agua de temperatura mucho más baja a través de sedimentos y basaltos enterrados más lejos de las crestas de las crestas. [3] El primer tipo de circulación a veces se denomina "activo" y el segundo "pasivo". En ambos casos, el principio es el mismo: el agua de mar fría y densa se hunde en el basalto del fondo marino y se calienta en profundidad, tras lo cual vuelve a subir a la interfaz entre la roca y el agua del océano debido a su menor densidad. La fuente de calor para los respiraderos activos es el basalto recién formado y, para los respiraderos de mayor temperatura, la cámara de magma subyacente . La fuente de calor para los respiraderos pasivos son los basaltos más antiguos que aún se enfrían. Los estudios del flujo de calor del fondo marino sugieren que los basaltos dentro de la corteza oceánica tardan millones de años en enfriarse por completo, ya que continúan sustentando sistemas de circulación hidrotermal pasiva.
Los respiraderos hidrotermales son lugares en el fondo marino donde los fluidos hidrotermales se mezclan con el océano suprayacente. [4] Quizás las formas de ventilación más conocidas sean las chimeneas naturales conocidas como fumadores negros . [4]
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La circulación hidrotermal no se limita a los entornos de las dorsales oceánicas. Las células de convección hidrotermales circulantes pueden existir en cualquier lugar en el que una fuente anómala de calor, como un magma intruso o un respiradero volcánico , entre en contacto con el sistema de agua subterránea donde la permeabilidad permite el flujo. [5] [6] Esta convección puede manifestarse como explosiones hidrotermales , géiseres y fuentes termales , aunque no siempre es así. [5]
La circulación hidrotermal sobre los cuerpos de magma se ha estudiado intensamente en el contexto de proyectos geotérmicos en los que se perforan muchos pozos profundos en el sistema para producir y posteriormente reinyectar los fluidos hidrotermales. Los conjuntos de datos detallados disponibles en este trabajo muestran la persistencia a largo plazo de estos sistemas, el desarrollo de patrones de circulación de fluidos, historias que pueden verse influenciadas por magmatismo renovado, movimiento de fallas o cambios asociados con brechas y erupciones hidrotermales, a veces seguidas por agua fría masiva. invasión. Un estudio menos directo pero igualmente intensivo se ha centrado en los minerales depositados especialmente en las partes superiores de los sistemas de circulación hidrotermal.
Comprender la circulación hidrotermal volcánica y relacionada con el magma significa estudiar explosiones hidrotermales, géiseres, fuentes termales y otros sistemas relacionados y sus interacciones con cuerpos de agua superficiales y subterráneos asociados. [5] Un buen ambiente para observar este fenómeno son los lagos vulcanógenos donde comúnmente hay aguas termales y géiseres. [5] Los sistemas de convección en estos lagos funcionan a través del agua fría del lago que se filtra hacia abajo a través del lecho permeable del lago, se mezcla con el agua subterránea calentada por magma o calor residual y se eleva para formar manantiales termales en los puntos de descarga. [5]
La existencia de células de convección hidrotermal y fuentes termales o géiseres en estos entornos depende no sólo de la presencia de una masa de agua más fría y calor geotérmico, sino que también depende en gran medida de un límite de ausencia de flujo en el nivel freático. [5] Estos sistemas pueden desarrollar sus propios límites. Por ejemplo, el nivel del agua representa una condición de presión del fluido que conduce a la exsolución o ebullición del gas, lo que a su vez provoca una mineralización intensa que puede sellar grietas.
Hidrotermal también se refiere al transporte y circulación de agua dentro de la corteza profunda, en general desde zonas de rocas calientes hacia zonas de rocas más frías. Las causas de esta convección pueden ser:
La circulación hidrotermal, en particular en la corteza profunda, es la causa principal de la formación de depósitos minerales y una piedra angular de la mayoría de las teorías sobre la génesis del mineral .
A principios del siglo XX, varios geólogos trabajaron para clasificar los depósitos de minerales hidrotermales que asumían que se formaban a partir de soluciones acuosas que fluían ascendentes. Waldemar Lindgren (1860-1939) desarrolló una clasificación basada en condiciones interpretadas de temperatura y presión decrecientes del fluido depositante. Sus términos: "hipotérmico", "mesotérmico", "epitérmico" y "teleotérmico", expresaban una temperatura cada vez menor y una distancia cada vez mayor desde una fuente profunda. [7] Estudios recientes conservan sólo la etiqueta epitermal . La revisión de John Guilbert de 1985 del sistema de Lindgren para depósitos hidrotermales incluye lo siguiente: [8]