M6 Circulación Hidrotermal

Tópico

La circulación hidrotermal es el movimiento de un fluido, dominantemente agua, a través de la corteza terrestre, impulsado por gradientes de presión y de temperatura. En las dorsales oceánicas, el agua de mar fría penetra por la corteza basáltica fracturada, se calienta a medida que se acerca a la cámara magmática que tiene debajo, hasta alcanzar los cuatrocientos grados, disuelve metales y azufre de la roca que atraviesa, y asciende de vuelta ya concentrada en metales, emergiendo en chimeneas hidrotermales que expulsan un humo negro o un humo blanco según los minerales que precipitan al contacto con el agua fría del mar.

En los continentes, sistemas geotermales como los de Islandia, los del parque de Yellowstone o los de Nueva Zelanda movilizan, de forma parecida, agua de origen meteórico que una intrusión magmática cercana calienta desde abajo.

La física fundamental detrás de esta circulación hidrotermal combina la misma ley que describe el flujo en medios porosos con la ecuación que describe el transporte de calor: el fluido se mueve en respuesta a los gradientes de presión hidráulica que lo empujan, pero ese mismo movimiento arrastra calor consigo, y ese calor arrastrado modifica a su vez el campo de temperatura de la roca, lo que cambia la densidad y la viscosidad del propio fluido. Este acoplamiento entre el movimiento del fluido y el calor que arrastra produce una verdadera convección hidrotermal cuando el mismo parámetro que mide qué tan fácil resulta que un fluido empiece a convectar supera, dentro de una capa porosa uniforme, un valor crítico bien definido, cercano a treinta y nueve.

El comportamiento esperado de esta convección hidrotermal es la formación de celdas de circulación completas: un flujo ascendente y caliente que se concentra en las zonas de mayor permeabilidad, como las fallas y las fracturas, y un flujo descendente y difuso que ocupa en cambio las zonas más frías de la roca. La temperatura máxima que un fluido hidrotermal puede alcanzar está limitada por el punto crítico del agua, cerca de trescientos setenta y cuatro grados y veintidós coma uno megapascales de presión, un punto más allá del cual el agua deja de comportarse como un líquido o un gas distinguibles entre sí.

En las dorsales oceánicas más lentas de todas, el calor que impulsa la circulación hidrotermal no proviene de ninguna cámara magmática, sino directamente del propio manto exhumado, a través de la serpentinización de sus minerales, cerrando así el vínculo entre el gradiente de presión y de temperatura con el que empezó esta descripción y las distintas fuentes de calor que pueden sostener una circulación hidrotermal completa.

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