La fusión parcial es el fenómeno que se produce cuando una roca se somete a temperaturas lo suficientemente altas como para provocar que se fundan ciertos minerales , pero no todos. La fusión parcial es una parte importante de la formación de todas las rocas ígneas y de algunas rocas metamórficas (p. ej., migmatitas ), como lo demuestran multitud de estudios geoquímicos , geofísicos y petrológicos . [1]
Los parámetros que influyen en la fusión parcial incluyen la composición de la roca madre, la presión y temperatura del medio ambiente y la disponibilidad de agua u otros fluidos. [2] [1] En cuanto a los mecanismos que gobiernan la fusión parcial, los principales son la fusión por descompresión y la fusión por flujo . La fusión por descompresión se produce cuando las rocas son llevadas desde zonas de mayor a menor presión en la corteza terrestre , bajando el punto de fusión de sus componentes minerales, generándose así una fusión parcial. La fusión por flujo, por otro lado, ocurre cuando el agua y otros volátiles entran en contacto con roca caliente, lo que reduce el punto de fusión de los minerales y conduce a una fusión parcial. [2] Con algunas excepciones (por ejemplo, Yellowstone [3] ), la conducción de calor se considera un mecanismo demasiado lento e ineficaz para fundir parcialmente grandes masas de roca. [2]
La fusión parcial también está relacionada con la formación de minerales . Los depósitos de minerales magmáticos e hidrotermales, como la cromita , los sulfuros de Ni - Cu , las pegmatitas de metales raros , las kimberlitas y los depósitos masivos de sulfuros alojados en volcanes son algunos ejemplos de recursos naturales valiosos estrechamente relacionados con las condiciones de origen, migración y emplazamiento de los derretimientos parciales. . [4]
La fusión en el manto depende de los siguientes parámetros: composición de las rocas , presión y temperatura , y presencia de volátiles .
La composición química de las rocas afecta sus puntos de fusión y el producto final de la fusión parcial. Por ejemplo, la química general de los fundidos obtenidos experimentalmente a partir de rocas sedimentarias , como las lutitas y la grauvaca, refleja la de las rocas fuente. [7] Además, las rocas que contienen minerales con puntos de fusión más bajos sufrirán una fusión parcial más fácilmente en las mismas condiciones de presión y temperatura en comparación con minerales con puntos de fusión más altos. [4]
La temperatura y la presión pueden tener un impacto significativo en la cantidad de fusión parcial que ocurre en las rocas. Cuando la temperatura es baja, la presión también debe ser baja para que se produzca la fusión, y cuando la temperatura es alta, la presión debe ser más alta para evitar que se produzca la fusión. Una presión más alta puede suprimir la fusión, mientras que una temperatura más alta puede promoverla. El grado de fusión parcial depende del equilibrio entre temperatura y presión, y ambas tienen una fuerte influencia en el proceso. [5]
La presencia de volátiles tiene el potencial de reducir significativamente las temperaturas sólidas de un sistema determinado. [8] [9] Esto permite que la masa fundida se genere a temperaturas más bajas de lo previsto, eliminando la necesidad de un cambio en las condiciones de presión o temperatura del sistema. Además, algunos consideran que los volátiles controlan la estabilidad de los minerales y las reacciones químicas que ocurren durante la fusión parcial, [10] mientras que otros asignan un papel más subordinado a estos componentes. [11]
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Los principales mecanismos responsables de la fusión parcial son la fusión por descompresión y la fusión por flujo . El primer proceso ocurre cuando los cuerpos de roca pasan de una presión mayor a una menor, provocando la fusión de una parte de sus componentes, mientras que el segundo es causado por la adición de fluidos que reducen el punto de fusión de los minerales , lo que lleva a su fusión a temperaturas más bajas. Aunque la conducción de calor es un mecanismo conocido capaz de transferir calor de un cuerpo a otro, desempeña un papel subordinado a la hora de provocar la fusión parcial. Esto se debe al flujo de calor ineficaz en los grandes cuerpos rocosos de la parte sólida de la Tierra y a la falta de fuentes de calor capaces de provocar una fusión parcial. [2]
Principal proceso responsable de la generación de derretimientos basálticos en ciertos entornos, como zonas de rift en continentes, cuencas de arco posterior , zonas de expansión del fondo marino y puntos calientes intraplaca . La tectónica de placas y la convección del manto son responsables del transporte de rocas calientes y menos densas hacia la superficie. Esto provoca una reducción de la presión sin pérdida de calor , lo que lleva a una fusión parcial. [13] En las zonas de expansión del fondo marino ( cordilleras en medio del océano ), la peridotita caliente que asciende desde el manto sufre una fusión parcial debido a una disminución de la presión, generando un derretimiento basáltico y una fase sólida. Este derretimiento al extruirse en la superficie es responsable de la creación de nueva corteza oceánica . En las fisuras continentales, donde la litosfera es más fría y rígida, se produce fusión por descompresión cuando el material de la astenosfera caliente y más plástica se transporta a presiones más bajas. [2]
El derretimiento por descompresión no explica cómo se forman los volcanes por encima de las zonas de subducción , ya que en este entorno hay un aumento de presión cuando la placa oceánica se subduce bajo una placa oceánica más fría o una placa continental . El mecanismo que explica la fusión en este contexto es la fusión por flujo . En este caso, cuando se añaden al sistema agua , material de la corteza oceánica y rocas del manto metamorfoseadas , los minerales pueden fundirse a temperaturas más bajas. [15] Hay argumentos de que la forma más eficiente de transportar material desde la losa en subducción al arco volcánico en la superficie es derritiendo la losa misma, [16] mientras que otras opiniones apoyan que la fusión se produce entre la litosfera y la losa . [17] [18]
Aunque la descompresión y la fusión por flujo son los principales mecanismos que causan la fusión parcial, la generación de ciertos sistemas ígneos, como los grandes reservorios de magma continental félsico (por ejemplo, Yellowstone [3] ), no se explican por ellos. En este caso, la conducción de calor es el mecanismo responsable de ello. Cuando el derretimiento basáltico avanza a través de la corteza continental, puede acumularse y cristalizarse parcialmente . En este caso, si se libera suficiente calor, puede provocar el derretimiento de las rocas circundantes y la creación de magma félsico. [19] La relevancia de este fenómeno para la modificación de la corteza continental es un tema de discusión en la comunidad científica. [20]
La fusión parcial es un proceso importante en geología con respecto a la diferenciación química de las rocas de la corteza terrestre . En la Tierra , el derretimiento parcial del manto en las dorsales oceánicas produce la corteza oceánica , y el derretimiento parcial del manto y la corteza oceánica en las zonas de subducción crea la corteza continental . [5]
Además, el proceso de fusión parcial también está asociado con el desarrollo de una serie de depósitos de mineral como: [4]
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