Vulcanología: refrigeración y almacenamiento en frío de magma (NanoSIMS)

Lithium diffusion in magmatic zircon
Refrigeración rápida y almacenamiento en frío en un depósito de magma silícica en cristales de zircón individuales
Los minerales como el zircón pueden registrar las condiciones de almacenamiento de magma antes de una erupción volcánica. En este artículo de CIENCIA los autores combinaron la datación tradicional de 238U-230Th (con SIMS de radio grande) con perfiles de concentración de litio (y REE) (usando NanoSIMS 50L) en siete zircones del complejo supervolcánico Taupo en Nueva Zelanda para determinar las condiciones de almacenamiento de magma. Los zircones pasan más del 90 % de su vida útil en una reserva magmática profunda, principalmente cristalina y no eruptiva. Los zircones fueron transportados eventualmente a cuerpos de magma más calientes, eruptivos y superficiales, donde pasaron solamente décadas a cientos de años antes de hacer erupción. El resultado sugiere un modelo de dos etapas para sistemas magmáticos con grandes variaciones térmicas.

El NanoSIMS se utilizó aquí para adquirir barridos por línea de elementos traza con un haz primario de 16 keV/1 nA O con un tamaño de punta de 500 a 1000 nm. La resolución lateral de submicrones en combinación con una excelente sensibilidad (nivel de litio hasta ppb) permitió comparar y ajustar los perfiles de difusión de modelo. No se encontró ninguna correlación con los REE registrados. Se registraron barridos de dos líneas en el modo de recopilación múltiple para cada zircón: primero los elementos ligeros, denominados 6Li+, 7Li+, 30Si+, 48Ti+, 48Ti16O+, 89Y+, 92Zr+, seguidos de elementos pesados incluidos 30Si+, 89Y+, 142Nd+, 152Sm+, 164Dy+, 174Yb+ y 180Hf+ .

Los perfiles de concentración de litio e itrio en cristal de zircón G20 y modelando la difusión de los picos altos de Li.
(A) Imagen de cátodoluminiscencia del interior de zircón pulido con la ubicación del punto de haz de edad 238U-230Th mostrado con un círculo amarillo. Se han ajustado el brillo y el contraste; también se indica la edad de la superficie no pulida. Las ubicaciones del recorrido del elemento traza se muestran con una flecha roja (elementos ligeros) y azul (elementos pesados). Kyr, miles de años.
(B) Mediciones de concentraciones de NanoSIMS de litio [cuadros rojos, partes por billón (ppb)] e itrio [círculos negros, partes por millón (ppm)] en el desplazamiento mostrado en rojo en (A). Las ubicaciones de los picos modelados se muestran con casillas negras etiquetadas. Las barras amarillas en la parte superior muestran la ubicación a lo largo del recorrido de los análisis de edad; la edad de la superficie se muestra como una región de 5 mm en el aro de cristal. Barras de error, 1 s.
(C y D) Perfiles de difusión de Li para cada pico modelado. Los cuadros rojos representan las concentraciones de Li medidas con una incertidumbre de Poisson de 1s. La función del paso inicial modelado se muestra con una línea azul descontinuada y los perfiles de difusión modelados a 700°C se muestran con líneas descontinuadas para el mejor tiempo de difusión (negro), 100 años (verde) y 1000 años (rojo).

Fuente: Rapid cooling and cold storage in a silicic magma reservoir recorded in individual crystals. Allison E. Rubin, Kari M. Cooper, Christy B. Till, Adam J. R. Kent, Fidel Costa, Maitrayee Bose, Darren Gravley, Chad Deering, Jim Cole. SCIENCE 356, 16 de junio de 2017