Una inclusión fluida es una burbuja de líquido y/o gas que queda atrapada dentro de un cristal . Como los minerales suelen formarse a partir de un medio líquido o acuoso, pequeñas burbujas de ese líquido pueden quedar atrapadas dentro del cristal o a lo largo de las fracturas curadas del cristal. Estas inclusiones suelen tener un tamaño de entre 0,01 mm y 1 mm y solo son visibles en detalle mediante un estudio microscópico; sin embargo, los especímenes de cuarzo esquelético o de fenster pueden incluir inclusiones delgadas en forma de láminas de muchos milímetros de largo y ancho dentro de sus huecos lamelares.
Estas inclusiones se encuentran en una amplia variedad de entornos. Por ejemplo, se encuentran dentro de los minerales cementantes de las rocas sedimentarias , en minerales de ganga como el cuarzo o la calcita en depósitos de circulación hidrotermal , en el ámbar fósil y en núcleos de hielo profundos de los casquetes polares de Groenlandia y la Antártida . [1] Las inclusiones pueden proporcionar información sobre las condiciones existentes durante la formación del mineral que las encierra. La espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier y la espectroscopia Raman se pueden utilizar para determinar la composición de las inclusiones fluidas.
Los minerales hidrotermales , que se forman típicamente a partir de soluciones acuosas a alta temperatura, atrapan pequeñas burbujas de líquidos o gases al enfriarse y formar roca sólida. El fluido atrapado en una inclusión preserva un registro de la composición, temperatura y presión del entorno mineralizante. [1] Una inclusión a menudo contiene dos o más fases . Si hay una burbuja de vapor presente en la inclusión junto con una fase líquida, el simple calentamiento de la inclusión hasta el punto de reabsorción de la burbuja de vapor proporciona una temperatura probable del fluido original. Si hay cristales diminutos, como halita , silvita , hematita o sulfuros , en la inclusión, proporcionan pistas directas sobre la composición del fluido original.
Las inclusiones fluidas pueden proporcionar datos útiles en la exploración minera, ya que sus características dependen del proceso de mineralización. Los métodos para utilizar inclusiones fluidas para identificar depósitos minerales incluyen la evaluación de la abundancia de un tipo específico de inclusión, el estudio de las variaciones en las temperaturas de las inclusiones durante los cambios de fase durante el calentamiento y el enfriamiento [2] y las variaciones en otras propiedades como el comportamiento de decrepitación y la química de las inclusiones [1] . La observación y el recuento de puntos de secciones delgadas de muestras se utilizan para identificar la aparición de tipos específicos de inclusión. Si se encuentra una abundancia de inclusiones fluidas similares en una proximidad geográfica cercana, se puede concluir que los tipos de roca circundantes son similares, si no iguales [2] . Las propiedades microtermométricas (cambios de temperatura durante los cambios de fase) se utilizan para caracterizar y categorizar áreas que fueron testigos de actividad térmica durante la formación mineral [2] .
Las inclusiones fluidas se han utilizado para identificar depósitos de petróleo y gas. Los cortes de perforación, los núcleos y/o los materiales de afloramiento se conservan por sus fluidos intersticiales, y la química del fluido se analiza con la estratigrafía de inclusiones fluidas (FIS). El análisis FIS toma la lectura espectrométrica de las especies volátiles de una inclusión fluida ; estas son indicativas de un depósito de gas natural o petróleo cercano. [3] Sin embargo, la abundancia de inclusiones fluidas similares podría atribuirse a la migración y acumulación de hidrocarburos, por lo que se utilizan otras técnicas para confirmar la presencia del depósito de petróleo después de la detección inicial de inclusiones fluidas.
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Meteorito de Sutter's Mill [5] [6]
(162173) Ryugu [7] [8] [9]
En los últimos años, la investigación sobre inclusiones fluidas se ha aplicado ampliamente para comprender el papel de los fluidos en la corteza profunda y la interfaz corteza-manto. Las inclusiones fluidas atrapadas dentro de rocas de facies de granulita han proporcionado pistas importantes sobre la petrogénesis de rocas de facies de granulita seca a través del influjo de fluidos ricos en CO2 de fuentes sublitosféricas. [10] También se registraron inclusiones fluidas ricas en CO2 de varios terrenos de facies de granulita de temperatura ultra alta , lo que sugiere la participación del CO2 en el metamorfismo cortical extremo. [10] Algunos estudios recientes especulan que el CO2 derivado de las reacciones de descarbonatación sub-solidus durante el metamorfismo extremo ha contribuido a la desglaciación de la Tierra bola de nieve . [10]
Las inclusiones fluidas atrapadas en vetas y minerales se han utilizado como indicador para explorar la historia de la deformación en los cinturones orogénicos. [11] Como las actividades fluidas son considerablemente mayores en las zonas de cizallamiento en un cinturón orogénico, las inclusiones fluidas en una zona de cizallamiento también se han utilizado para explorar las actividades sísmicas durante la evolución de la zona de cizallamiento. [12] En los cinturones orogénicos, a veces se atribuye a los terremotos estar vinculados con la actividad fluida en profundidad. La evidencia geofísica indirecta señala el papel del fluido en los terremotos en muchas zonas de cizallamiento, sin embargo, unos pocos estudios proporcionan evidencia geológica del papel del fluido en los terremotos. [12]
Las burbujas de aire y agua atrapadas en el ámbar fósil pueden analizarse para proporcionar evidencia directa de las condiciones climáticas existentes cuando se formó la resina o la savia del árbol. El análisis de estas burbujas de aire atrapadas proporciona un registro de la composición de la atmósfera que se remonta a 140 millones de años. Los datos indican que el contenido de oxígeno de la atmósfera alcanzó un máximo de casi el 35% durante el Período Cretácico y luego se desplomó hasta niveles cercanos a los actuales durante el Terciario temprano . La disminución abrupta corresponde o sigue de cerca el evento de extinción del Cretácico-Paleógeno y puede ser el resultado de un gran impacto de meteorito que creó el Cráter de Chicxulub .
En los estudios paleoceanográficos, las inclusiones fluidas pueden brindar información sobre la composición química del agua de mar. El agua de mar atrapada en los sedimentos se evapora y deja atrás el contenido de sal. La profundidad a la que se encuentran estas evaporitas en relación con la composición de la sal atrapada permite a los oceanógrafos reconstruir la evolución del agua de mar. [13] Las burbujas de aire atrapadas dentro de los casquetes polares profundos también se pueden analizar en busca de pistas sobre las condiciones climáticas antiguas.