La difusividad térmica dependiente de la temperatura de la corteza terrestre y sus implicaciones para el magmatismo

Área de la Ciencia:

• La geofísica es la geofísica.
• Ciencias planetarias Ciencias planetarias.
• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.

Sus antecedentes:

• La evolución térmica de la corteza planetaria y la litosfera depende de la transferencia de calor por conducción, regida por la difusividad térmica (kappa) y la conductividad (k).
• Los modelos térmicos anteriores a menudo asumían valores constantes de kappa y k debido a las incertidumbres experimentales a altas temperaturas.
• Las mediciones precisas a alta temperatura de estas propiedades son cruciales para comprender los procesos litosféricos.

Objetivo del estudio:

• Para medir con precisión las propiedades térmicas (kappa y k) de las rocas de la corteza terrestre a temperaturas geológicamente relevantes.
• Para investigar la dependencia de la temperatura de kappa y k en diferentes tipos de roca de la corteza.
• Para refinar los modelos de la evolución térmica litosférica, en particular durante la colisión continental.

Principales métodos:

• Se utilizó el análisis de flash láser para mediciones precisas de la difusividad térmica (kappa) en tres tipos distintos de rocas de la corteza.
• La conductividad térmica calculada (k) utilizando el kappa medido, la densidad (rho) y la capacidad térmica específica (C(P)).
• Desarrolló modelos de evolución térmica litosférica que incorporan las propiedades térmicas dependientes de la temperatura.

Principales resultados:

• Se observó una disminución significativa en kappa de 1,5-2,5 mm 2 s en condiciones ambientales a aproximadamente 0,5 mm 2 s en temperaturas medias de la corteza.
• Se encontró que la corteza caliente de la mitad a la parte inferior actúa como un aislante térmico más eficaz de lo que se estimaba anteriormente.
• El k calculado también disminuye en un 50% desde la transición de superficie a cuarzo, con una menor dependencia de temperatura negativa que el kappa debido al aumento de C(P).

Conclusiones:

• La dependencia de temperatura de kappa y C(P) crea una retroalimentación positiva entre el calentamiento por deformación y el aislamiento térmico en las zonas de corte.
• Este mecanismo de retroalimentación puede explicar las temperaturas de fusión de la corteza terrestre sin requerir una producción de calor radiogénico inusualmente alta.
• Los bucles de retroalimentación positiva que involucran calentamiento, aislamiento y fusión parcial se predicen en varios entornos tectónicos, impulsando la reelaboración de la corteza y la diferenciación planetaria.