Difusión en minerales: leyes de Fick y mecanismos de transporte atómico

Proceso Advectivo: Transporte Clave en Magmas y Aguas

El proceso advectivo es el mecanismo de transporte más importante en **magmas y aguas**, ya que responden a cambios de presión (P). En el caso de los minerales, el proceso más importante es el **difusivo**, que controla los procesos de cristalización, fusión o disolución.

El Transporte Difusivo y las Leyes de Fick

El transporte difusivo se rige por las leyes de **Fick**. El movimiento de los átomos se produce por vibración.

Primera Ley de Fick

El flujo es proporcional al gradiente de concentración ([]) de ese componente.

• El flujo se dirige hacia las regiones de menor concentración ([]) en sentido contrario.
• La ley funciona cuando el flujo es estacionario, es decir, cuando no depende del tiempo.
• Si el flujo es transitorio, la ley solo es válida en un instante determinado.

Segunda Ley de Fick

La variación de la concentración ([]) respecto al tiempo (t) en un punto determinado es igual al gradiente del flujo en un tiempo determinado, cambiado de signo. Se utiliza cuando hay variación de flujo.

Tipos de Procesos Difusivos Geométricos

• Difusión de Volumen:

  Las partículas se encuentran dentro de los granos.

• Difusión de Superficie:

  Se produce en la interfase entre el grano y el medio líquido. Es el proceso **más rápido** de los tres tipos geométricos.

• Difusión en Límite de Granos:

  Se da en superficies intrínsecas con cargas que no están compensadas, implicando la participación de aguas absorbidas.

Factores No Geométricos de la Difusión

• Difusión Química:

  Movimiento de una especie química en un medio con un gradiente de composición, es decir, un gradiente en la concentración ([]) de dicho componente. Es de **gran importancia** en la nucleación y crecimiento de fases cristalinas.

  Interdifusión:

  Se produce cuando la difusión química de una especie depende de la difusión en sentido contrario de otra. Este proceso se da en el reequilibrio de granos minerales y en la homogeneización.

• Difusión de Trazadores:

  En este caso, el gradiente es **isotópico**.

• Autodifusión:

  Difusión de un isótopo en un medio de igual composición química. Se produce cuando solo hay un elemento químico idéntico.

Coeficiente de Difusión

Presenta una relación de tipo **Arrhenius**.

Temperatura de Compensación

Es la temperatura a la que los coeficientes de difusión de varias especies se igualan.

Procesos Difusivos en Minerales

Son más lentos que en líquidos y se producen por vibración.

• Intercambio:

  Un átomo es reemplazado por otro. Es un proceso de poca importancia.

• Intersticial:

  Átomos muy pequeños aprovechan posiciones intersticiales.

• Vacancia:

  Otros átomos aprovechan imperfecciones por la generación de vacancias.

• Intersticialidad (Interstitialcy):

  Un átomo en posición intersticial se mueve a una vacancia, empujando a otro átomo a una posición intersticial.