Figura 1. Fenomeni osservati durante il raffreddamento e la non miscelazione di fluido supercritico con diversi rapporti di massa tra silicato e H2O (S/H). (a–d) S/H = 0,53, nucleazione di goccioline di silicato fuso seguita da crescita indipendente. (e–h) S/H = 0,57, decomposizione spinodale con goccioline di silicato fuso omogeneamente disperse seguite da coalescenza. (i–p) S/H = 0,68, decomposizione spinodale e sviluppo di una rete di silicati fusi, successivamente disgregato in goccioline di fusione. (q–t) S/H = 1,69, decomposizione spinodale con grandi porzioni di silicato fuso e fluido acquoso. Credito:DOI:10.7185/geochemlet.2119
I fluidi sono come il "sangue" all'interno della Terra solida, un ruolo importante nel trasporto di materia ed energia. A causa della differenza compositiva, rocce composte principalmente da silicati e fluidi comuni hanno un livello di miscibilità tipicamente basso.
Nelle condizioni di alta temperatura e pressione nelle profondità della Terra, silicato e fluidi possono essere completamente miscelati, forgiare un fluido geologico supercritico con la composizione "più spessa" dei fusi magmatici e "più sottile" dei liquidi acquosi. Però, molto resta da fare per rivelare il processo di evoluzione del fluido supercritico a causa delle difficoltà nella sperimentazione.
In uno studio pubblicato su Lettere di prospettive geochimiche , un gruppo di ricerca guidato dal Prof. Ni Huaiwei dell'Università della Scienza e della Tecnologia della Cina (USTC) dell'Accademia cinese delle scienze ha scoperto il meccanismo e il processo di non miscelazione del fluido supercritico.
Il team del prof. Ni ha osservato il processo di separazione di fase del sistema silicato-acqua con la diminuzione della temperatura e della pressione.
L'esperimento ha mostrato che oltre al normale meccanismo di nucleazione-crescita, il fluido supercritico potrebbe essere separato attraverso la decomposizione spinodale. A causa della differenza di proprietà dinamica tra silicato e acqua, la composizione di silicati a basso rilassamento potrebbe supportare lo stress elastico e formare una rete di silicati fusi nei fluidi. Ma quando la temperatura si è ulteriormente abbassata, la tensione interfacciale sempre più allargata, portando alla disintegrazione delle reti di fusione.
Questo tipo di rete fusa può facilitare la cattura simultanea di silicati fusi e fluidi acquosi con proporzioni diverse quando cristallizzazioni minerali cristallizzano. Nel frattempo, la decomposizione spinodale del meccanismo di decomposizione integrale contribuirà in modo significativo all'efficienza della separazione di fase fluido fuso, che possono avere importanti implicazioni per la formazione di depositi idrotermali magmatici.
Questo studio ha riportato per la prima volta la decomposizione spinodale del fluido supercritico e la formazione della rete magmatica.
