Difusão 3D de Água em Fenocristais de Olivina com Inclusões de Fusão

Resumo Inclusões de fusão hospedadas em olivina são um importante arquivo de processos pré-eruptivos, como armazenamento de magma, mistura e subsequente ascensão através da crosta. No entanto, esse registro pode ser modificado pela difusão pós-apreensão de H + através da rede de olivina. Estudos existentes frequentemente usam modelos esféricos ou unidimensionais para rastrear a desidratação de inclusões de fusão, que não conseguem considerar as complexidades na geometria, anisotropia difusiva e efeitos de seção. Aqui, desenvolvemos um modelo de difusão multifásica em 3D por elementos finitos para a desidratação de inclusões de fusão hospedadas em olivina, que inclui geometrias naturais de cristais e múltiplas inclusões de fusão. Usamos nosso modelo em 3D para testar a confiabilidade de modelos analíticos e numéricos simplificados (1D e 2D) usando condições de ascensão de magma da erupção de 1977 do vulcão Seguam, no Alasca. Descobrimos que modelos 1D subestimam a perda de água das inclusões de fusão, tipicamente em cerca de 30%, e assim subestimam as taxas de descompressão do magma em até um fator de 5, quando comparados aos modelos em 3D. Uma solução analítica anisotrópica que apresentamos tem um bom desempenho e recupera taxas de descompressão dentro de um fator de 2, nas situações em que é válida. Modelos em 3D que incluem múltiplas inclusões de fusão mostram que as inclusões podem se proteger mutuamente e reduzir a quantidade de perda de água durante a ascensão. Esse efeito de proteção depende da taxa de descompressão, tamanho da inclusão de fusão e direção cristalográfica. Nossa abordagem de modelagem mostra que fatores como a geometria cristalina em 3D e a configuração das inclusões de fusão podem desempenhar um papel importante na restrição de taxas precisas de descompressão e na recuperação de conteúdos de água em sistemas magmáticos naturais.