Circulación hidrotermal

Circulación hidrotermal en su sentido más general es la circulación de agua caliente (griego antiguo ὕδωρ, agua, y θέρμη, calor). La circulación hidrotermal ocurre con mayor frecuencia en las cercanías de fuentes de calor dentro de la corteza terrestre. En general, esto ocurre cerca de la actividad volcánica, 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 da como resultado depósitos minerales hidrotermales.

Circulación hidrotermal del fondo marino

La circulación hidrotermal en los océanos es el paso del agua a través de los 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 cordilleras como el flujo difuso de agua a temperaturas mucho más bajas a través de sedimentos y basaltos enterrados más lejos de las crestas de las cordilleras. El primer tipo de circulación a veces se denomina "activo", y el último "pasivo". En ambos casos, el principio es el mismo: el agua de mar fría y densa se hunde en el basalto del lecho marino y se calienta a profundidad, por lo que vuelve a subir a la interfaz de agua entre la roca y el océano debido a su menor densidad. La fuente de calor para los respiraderos activos es el basalto recién formado y, para los respiraderos de temperatura más alta, la cámara de magma subyacente. La fuente de calor para las ventilaciones pasivas son los basaltos más antiguos que aún se están enfriando. Los estudios de flujo de calor del lecho marino sugieren que los basaltos dentro de la corteza oceánica tardan millones de años en enfriarse por completo mientras continúan apoyando los sistemas de circulación hidrotermal pasiva.

Los respiraderos hidrotermales son ubicaciones en el lecho marino donde los fluidos hidrotermales se mezclan con el océano que los recubre. Quizás las formas de ventilación más conocidas son las chimeneas naturales denominadas ahumadores negros.

Circulación hidrotermal relacionada con volcanes y magmas

Volcán Taal Cráter principal Lago, donde existen células de convección hidrotermales circulantes

La circulación hidrotermal no se limita a los entornos de las dorsales oceánicas. Las celdas de convección de circulación hidrotermal pueden existir en cualquier lugar donde 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. Esta convección puede manifestarse como explosiones hidrotermales, géiseres y fuentes termales, aunque no siempre es así.

La circulación hidrotermal por encima de los cuerpos de magma se ha estudiado intensamente en el contexto de los 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 de 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 hidrotermales y erupciones a veces seguidas por agua fría masiva. invasión. Un estudio menos directo pero igual de 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 las explosiones hidrotermales, los géiseres, las fuentes termales y otros sistemas relacionados y sus interacciones con las masas de agua superficial y subterránea asociadas. Un buen ambiente para observar este fenómeno son los lagos vulcanógenos donde comúnmente están presentes las fuentes termales y los géiseres. 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 el magma o el calor residual y asciende para formar manantiales termales en los puntos de descarga.

La existencia de celdas de convección hidrotermal y fuentes termales o géiseres en estos ambientes depende no solo de la presencia de un cuerpo de agua más frío y calor geotérmico, sino que también depende en gran medida de un límite sin flujo en la capa freática. Estos sistemas pueden desarrollar sus propios límites. Por ejemplo, el nivel del agua representa una condición de presión del fluido que conduce a la disolución o ebullición del gas que, a su vez, provoca una intensa mineralización que puede sellar las grietas.

Costra profunda

Hidrotermal también se refiere al transporte y circulación de agua dentro de la corteza profunda, en general desde áreas de rocas calientes a áreas de rocas más frías. Las causas de esta convección pueden ser:

• Intrusión de magma en la corteza
• Calor radiactivo generado por masas enfriadas de granito
• Caliente del manto
• Cabeza hidráulica de sierras, por ejemplo, la Gran Cuenca Artesana
• Deshidratación de rocas metamorfóricas, que libera agua
• Deshidratación de sedimentos profundamente enterrados

La circulación hidrotermal, en particular en la corteza profunda, es la causa principal de la formación de depósitos minerales y la piedra angular de la mayoría de las teorías sobre la génesis del mineral.

Depósitos minerales hidrotermales

A principios de 1900, varios geólogos trabajaron para clasificar los depósitos de minerales hidrotermales que asumieron se formaron a partir de soluciones acuosas que fluyen hacia arriba. Waldemar Lindgren (1860-1939) desarrolló una clasificación basada en las condiciones de temperatura y presión decrecientes interpretadas del fluido depositado. Sus términos: "hipotermal", "mesotermal", "epitermal" y "teletérmica", expresada en descenso de la temperatura y aumento de la distancia desde una fuente profunda. Estudios recientes conservan solo la etiqueta epitermal. La revisión de 1985 de John Guilbert del sistema de depósitos hidrotermales de Lindgren incluye lo siguiente:

• Fluidos hidrotermales ascendentes, agua magmática o meteórica
  • cobre porfirio y otros depósitos, 200–800 °C, presión moderada
  • metamorfosis ignea, 300–800 °C, presión baja a moderada
  • Venas Cordilleras, intermedias a profundidades poco profundas
  • Epitérmica, superficial a intermedia, 50–300 °C, baja presión
• Circulación de soluciones meteorológicas calentadas
  • depósitos tipo Mississippi, 25–200 °C, baja presión
  • uranio occidental, 25–75 °C, baja presión
• Circulación de aguas marinas climatizadas
  • Depósitos oceánicos de cresta, 25–300 °C, baja presión