M6 Circulação Hidrotérmica

Tópico

A circulação hidrotermal é o movimento de um fluido, predominantemente água, através da crosta terrestre, impulsionado por gradientes de pressão e temperatura. Nas dorsais meso-oceânicas, a água fria do mar penetra na crosta basáltica fraturada, aquece à medida que se aproxima da câmara magmática abaixo, atingindo temperaturas de até 400 graus Celsius, dissolve metais e enxofre da rocha que atravessa e retorna à superfície, agora concentrada em metais, emergindo em fontes hidrotermais que expelem fumaça preta ou branca, dependendo dos minerais que se precipitam ao entrar em contato com a água fria do mar.

Nos continentes, sistemas geotérmicos como os da Islândia, do Parque Nacional de Yellowstone e da Nova Zelândia mobilizam, de forma semelhante, água de origem meteórica que é aquecida por baixo por uma intrusão magmática próxima.

A física fundamental por trás dessa circulação hidrotermal combina a mesma lei que descreve o fluxo em meios porosos com a equação que descreve o transporte de calor: o fluido se move em resposta aos gradientes de pressão hidráulica que o impulsionam, mas esse mesmo movimento carrega calor consigo, e esse calor transportado, por sua vez, modifica o campo de temperatura da rocha, o que altera a densidade e a viscosidade do próprio fluido. Esse acoplamento entre o movimento do fluido e o calor que ele transporta produz a verdadeira convecção hidrotermal quando o parâmetro que mede a facilidade com que um fluido começa a conveccionar excede, dentro de uma camada porosa uniforme, um valor crítico bem definido, próximo de trinta e nove.

O comportamento esperado dessa convecção hidrotermal é a formação de células de circulação completas: um fluxo ascendente e quente que se concentra em áreas de maior permeabilidade, como falhas e fraturas, e um fluxo descendente e difuso que ocupa as áreas mais frias da rocha. A temperatura máxima que um fluido hidrotermal pode atingir é limitada pelo ponto crítico da água, aproximadamente 374 graus Celsius e 22,1 megapascais de pressão, um ponto além do qual a água deixa de se comportar como um líquido ou gás distinguível.

Nas dorsais meso-oceânicas mais lentas, o calor que impulsiona a circulação hidrotermal não provém de uma câmara magmática, mas diretamente do próprio manto exumado, através da serpentinização de seus minerais. Isso estabelece a ligação entre o gradiente de pressão e temperatura com o qual esta descrição começou e as diversas fontes de calor que podem sustentar uma circulação hidrotermal completa.

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