p A primeira observação de uma fase super-hidratada do mineral de argila caulinita pode melhorar nossa compreensão dos processos que levam ao vulcanismo e afetam os terremotos. Em medições de raios-X de alta pressão e alta temperatura que foram parcialmente conduzidas no DESY, os cientistas criaram condições semelhantes às das chamadas zonas de subducção, onde uma placa oceânica mergulha sob a crosta continental. O transporte e a liberação de água durante a subducção causa forte atividade vulcânica. Uma equipe internacional liderada por cientistas da Universidade Yonsei, na República da Coréia, apresenta os resultados em revista científica Nature Geoscience . p Em uma zona de subducção, uma placa oceânica pesada encontra uma segunda, placa continental mais leve e move-se sob ela e para o manto terrestre. Com a placa oceânica, a água entra na terra porque fica presa nos minerais da crosta oceânica ou nos sedimentos que se sobrepõem. Esses minerais afundam lentamente no manto ao longo de milhões de anos. Com o aumento da profundidade, temperatura e pressão, os minerais se tornam instáveis, quebrar e se transformar em novos compostos.

p Durante essas transformações, a água é liberada e sobe ao redor, manto mais quente onde diminui a temperatura de fusão da rocha do manto. "Quando as rochas do manto derretem, magma é gerado. Isso pode levar à atividade vulcânica quando o magma sobe à superfície, "explica Yongjae Lee da Universidade Yonsei que liderou o estudo." Embora saibamos que o ciclo da água nas zonas de subducção influencia o vulcanismo e possivelmente a sismicidade, não sabemos muito sobre os processos que formam este ciclo. "

p Uma vez que esses processos ocorrem muitos quilômetros abaixo da superfície da Terra, é impossível observá-los diretamente. Até o poço Kola Superdeep na Rússia, o poço mais profundo da Terra, não atinge mais de 12, 262 metros. Uma maneira de aprender mais sobre as transformações em maiores profundidades de zonas de subducção é criar condições semelhantes em laboratório. As medições de alta pressão e alta temperatura permitem que os cientistas observem de perto as mudanças estruturais nos diferentes minerais que formam a crosta e os sedimentos.

p Um desses minerais é a caulinita, um mineral de argila contendo alumínio que é uma parte importante dos sedimentos oceânicos. Os cientistas agora puderam observar a formação de uma nova fase do mineral, a chamada caulinita super-hidratada. Eles examinaram uma amostra de caulinita na presença de água a pressões e temperaturas correspondentes às de diferentes profundidades nas zonas de subducção. Com difração de raios-X e medições de espectro infravermelho, mudanças estruturais e químicas foram caracterizadas.

p A uma pressão de cerca de 2,5 Giga-Pascal (GPa), mais de 25, 000 vezes a pressão média ao nível do mar, e uma temperatura de 200 graus Celsius, a fase super-hidratada foi observada. Essas condições estão presentes a uma profundidade de cerca de 75 quilômetros em zonas de subducção. Na nova fase, as moléculas de água estão encerradas entre as camadas do mineral. A caulinita super-hidratada contém mais água do que qualquer outro mineral aluminossilicato conhecido no manto. Quando a pressão e a temperatura voltam às condições ambientais, a estrutura volta à sua forma original.

p Em medições realizadas na linha de luz de condições extremas P02.2 na fonte de raios-X de DESY PETRA III, os cientistas examinaram o colapso da nova fase em pressões e temperaturas ainda mais altas. "Nossa linha de luz fornece um ambiente para investigar amostras em pressões e temperaturas extremas. Usando uma célula de bigorna de diamante aquecido resistivo de grafite, pudemos observar as mudanças a uma pressão de até 19 Giga-Pascal e a uma temperatura de até 800 graus, "diz o cientista do DESY Hanns-Peter Liermann da Extreme Conditions Beamline, coautor do estudo. A caulinita super-hidratada quebrou a 5 Giga-Pascal e 500 graus, duas transformações adicionais aconteceram em altas pressões e temperaturas. Durante essas transformações, a água que foi intercalada na caulinita é liberada.

p A observação da formação e decomposição da caulinita super-hidratada traz informações importantes sobre os processos que ocorrem em uma faixa de profundidade de cerca de 75 quilômetros a 480 quilômetros em zonas de subducção. A liberação de água que ocorre quando a caulinita super-hidratada se quebra pode ser uma parte importante do ciclo da água que causa o vulcanismo ao longo das zonas de subducção. A quebra provavelmente acontece abaixo de uma profundidade de cerca de 200 quilômetros, a água liberada poderia então contribuir para a formação de magma.

p Adicionalmente, a caulinita super-hidratada pode influenciar a sismicidade. Durante a formação da nova fase, a água que envolve a caulinita é retirada do meio ambiente. Isso pode alterar o atrito entre a subducção e as lajes sobrepostas. Os cientistas presumem que outros minerais no sedimento ou na crosta podem sofrer transformações semelhantes. Assim, o estudo pode melhorar a compreensão dos processos geoquímicos em zonas de subducção da terra.