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Vulcanologia: arrefecimento e armazenamento a frio em magma (NanoSIMS)

Lithium diffusion in magmatic zircon
Arrefecimento rápido e armazenamento a frio em um reservatório de magma silícico gravado em cristais de zircão individuais
Minerais como o zircão podem gravar as condições de armazenamento do magma antes da erupção vulcânica. Neste artigo da SCIENCE, os autores combinaram datação tradicional 238U-230Th (usando SIMS de grande raio) com perfis de concentração de lítio (e REEs) (usando NanoSIMS 50L) em sete zircões do complexo supervulcânico Taupo na Nova Zelândia para determinar as condições de armazenamento de magma. Os zircões passaram mais de 90% do seu tempo de vida em um reservatório de magma não erupcionado, bem cristalino e profundo. Os zircões foram por fim transportados para corpos magmáticos mais quentes, mais rasos e eruptivos, onde passaram desde apenas décadas a centenas de anos antes da erupção. O resultado sugere um modelo de dois estágios para sistemas magmáticos com grandes variações térmicas.

A NanoSIMS foi usada aqui para obter varreduras lineares de elementos-traço usando feixe primário de O- com 16 keV/1 nA, com tamanho do ponto de 500 ou 1000 nm. A resolução lateral submicrométrica aliada à excelente sensibilidade (para o lítio até o nível de ppb) permitiu, em seguida, comparar e aplicar perfis de difusão do modelo. Não foi encontrada correlação com REEs registradas. Duas varreduras de linha foram gravadas em modo multicoleta para cada zircão: primeiro os elementos leves, sobretudo 6Li+, 7Li+, 30Si+, 48Ti+, 48Ti16O+, 89Y+, 92Zr+, seguidos dos elementos pesados incluindo 30Si+, 89Y+, 142Nd+, 152Sm+, 164Dy+, 174Yb+ e 180Hf+.

Perfis de concentração de lítio e ítrio em cristais de zircão G20 e modelagem da difusão de picos altos de Li.
(A) Imagem de catoluminescência do interior de um zircão polido com a localização do ponto de idade 238U-230Th mostrado pelo círculo amarelo. Brilho e contraste foram ajustados; a idade da superfície não polida também foi indicada. A localização de linhases transversais de elementos-traço é representada por setas vermelhas (elementos leves) e azuis (elementos pesados). "kyr" representa mil anos.
(B) Medições NanoSIMS de concentrações de lítio (quadrados vermelhos, partes por bilhão (ppb)) e ítrio (círculos pretos, partes por milhão (ppm)) na linha transversal mostrada em vermelho em (A). A localização dos picos modelados é mostrada por caixas em linha preta indicadas por títulos. As barras amarelas na parte superior mostram os locais ao longo da linha transversal de análises de idade; a idade da superfície é mostrada como uma região de 5 mm na borda do cristal. Barras de erro, 1 s.
(C e D) perfis de difusão de Li para cada pico modelado. Os quadrados vermelhos representam as concentrações medidas de Li com 1s de incerteza de Poisson. A função de passo inicial modelada é mostrada pela linha tracejada azul e os perfis de difusão modelados a 700°C são mostrados como linhas pontilhadas para o melhor tempo adaptado de difusão (preto), 100 anos (verde), e 1000 anos (vermelho).

Fonte: 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 junho de 2017