diferenciación magmática · magma rises and pressure is reduced, the magma may eventually become...
TRANSCRIPT
F = C - P+ 2 F = # grados de libertad
Número de variables intesivas que deben especificarse para definir un sistema
La regla de las fases
F = C - P + 2 F = # grados de libertad
Número de variables intesivas que deben especificarse para definir un sistema
P = # de fases (minerales)
La regla de las fases
F = C - P + 2 F = # grados de libertad
Número de variables intesivas que deben especificarse para definir un sistema
P = # de fases (minerales)
C = # minimo de componentes (constituyentes químicos para que definen la variabilidad química de las fase)
La regla de las fases
La regla de las fases F = C - P + 2
F = # grados de libertad Número de variables intesivas que deben especificarse para
definir un sistema P = # de fases (minerales)
C = # minimo de componentes (constituyentes químicos para que definen la variabilidad química de las fase)
2 = 2 variables intensivas principales (P y T)
Petrología experimental Horno de alta presión
La muestra!
Carbide Pressure Vessle
1 cm Furnace Assembly
SAMPLE
Graphite Furnace
800 Ton Ram
Sistemas de 1 C 1. Sistema SiO2
Fig. 6.6. After Swamy and Saxena (1994), J. Geophys. Res., 99, 11,787-11,794. AGU
2. El Sistema H2O
Fig. 6.7. After Bridgman (1911) Proc. Amer. Acad. Arts and Sci., 5, 441-513; (1936) J. Chem. Phys., 3, 597-605; (1937) J. Chem. Phys., 5, 964-966.
Sistemas de 1 C
Sistemas de 2 C 1. Plagioclasa (Ab-An, NaAlSi3O8 - CaAl2Si2O8) A. Sistemas con solución sólida completa
F = 2 1. Debemos especificar
2 variables intensivas
= equilibrio divariante
2. Podemos modificar
dichas variables sin que el número de fases cambie
Considerando un enfriamiento isobárico, y Son dependientes de T
X An liq X An
plag
F = 2 - 2 + 1 = 1 (“univariante”) Debemos especificar solo 1 variable entre: T X An
liq X Ab liq X An
plag X Ab plag (P constante)
Las pendientes del solidus y el liquidus expresan esa relación
A 1450oC, un líquido de composición d y una plagioclasa f coexisten en equilibrio
En el intervalo entre el solidus y el liquidus ocurre una reacción continua de tipo:
liquidoB + solidoC = liquidoD + solidoF
Cuando Xplag ® h, entonces Xplag = Xbulk y entonces la cantidad de líquido es 0
Así, g es la composición del último líquido que cristaliza a 1340oC, para la composición a.
RESUMEN: 1. El líquido cristaliza en un intervalo de 135oC * 4. La composición del líquido cambia de b a g 5. La composición del sólido cambia de c a h
* Las temperaturas reales y los intervalos dependen de la composición de roca total
Fusión en equilibrio es exactamente el proceso opuesto l Fundiendo An60 el primer líquido es g An20 y 1340oC l Aumentando la T, el líquido como la plagioclasa cambian su composición l La última plagioclasa en fundirse es c (An87) a 1475oC
Cristalización fraccionada •Removiendo cristales, tan pronto se forman, es imposible que se alcance un equilibrio con el líquido •A cualquier T Xbulk = Xliq debido a la remoción de cristales
Fusión parcial •Removiendo el líquido, tan pronto se forma •Xbulk = 0.60, genera un líquido = g •Al remover y enfriar g ® se obtiene una plagioclasa final = i
Sistemas de 2-C Eutécticos Ejemplo: diópsido-anortita No hay solución sólida
Fig. 6.11. Isobaric T-X phase diagram at atmospheric pressure. After Bowen (1915), Amer. J. Sci. 40, 161-185.
l Al continuar enfriando Xliq varía a lo largo del liquidus
l Reacción continua: liqA ® anortita + liqB
A 1274oC P = 3, entonces F = 2 - 3 + 1 = 0 equilibrio invariante F (P) T y la composición de las fases se encuentran fijas. F El sistema se mantiene a 1274oCy se produce una reacción
dicontinua hasta que una fase se agota (líquido)
Resumen: 1. El líquido cristaliza en un intervalo de ~280oC 2. Una secuencia de minerales cristaliza, los minerales aumentan mientras T decrece 3. La secuencia de cristalización depende de T y de X
Augita cristaliza primero que la plagioclasa
Esto ocurre en el lado izquierdo del eutéctico
Gabbro of the Stillwater Complex, Montana
Esto ocurre en el lado derecho del eutéctico
Textura ofítica
Diabase dike
Plagioclasa cristaliza primero que la augita
Importante: • El último liquido en cristalizar en un sistema de este tipo tiene la composición del eutéctico. • En la fusión en equilibrio es exactamente a la inversa.
i = punto “peritectico” 1557oC Fo-En-liq colineares FLa geometria indica una reacción: Fo + liq = En FSe consume olivino (y liquido) ® texturas de sorción
Cuando acaba la reacción?
c d
i k m
Fo En
T=1557
Bulk X
Fusión incongruente de la enstatita F En = Fo + Liq i en el punto peritéctico F (un sólido se funde para formar un sólido distinto y
un líquido)
La fusión parcial de Fo + En (harzburgita) F En + Fo producen un liq = i FRemoviendo i y enfriando FResult = En + SiO2
1543
c d
i
Fo En
1557 Cr
Sistemas de 3-C Diagrama eutéctico ternario
Di - An - Fo
T
M
Anortita
Forsterita Diopsido
3 eutécticos binarios No hay solución sólida Eutéctico ternario= M
Proyección T - X del sistema Di - An - Fo
T M
Anortita
Forsterita Diopsido
•Eutéctico ternario
•Cotéctico: eutéctico binario extendido a 3-C
Al cristalizar forsterita el líquido se empobrece en Mg2SiO4 y su composición cambia en dirección directamente contraria del vértice Fo
liquido 1 = forsterita + líquido 2
Al llegar al punto b (línea cotéctica) cristaliza el diópsido y está en equilibrio con forsterita y líquido.
liquido 1 = diópsido + forsterita + líquido 2
La mezcla seguirá el cotéctico hasta alcanzar el eutéctico M a 1270° C, donde cristalizará la anortita
liquido = diópsido + forsterita + anortita
Una vez consumido el líquido, la temperatura decrece y coexisten 3 fases sólidas: forsterita + diópsido + anortita
Cualquier proceso a partir del cual un magma cambia su composición se denomina diferenciación magmática
Diversidad magmática
¿Diferenciar? l Dos procesos petrológicos
fundamentales
1. Creación de una diferencia composicional
2. Preservación de dicha diferencia química por medio de una segregación de los componentes químicamente distintos.
Fusión parcial
§ Separación de un líquido de un residuo sólido § Puede producir una variedad de composiciones
de líquido a partir de una sola fuente
Capacidad de segregación de líquido
•Ángulo diedro (dihedral angle): ángulo entre 2 cristales y el líquido
•Porcentaje crítico de líquido: comportamiento reológico (dominio líquido)
Menor energía de superficie Mayor energía de superficie
Causas de la diversidad magmática
l Varios grados de fusión parcial a partir de la misma fuente
l Distintos eventos de fusión a partir de fuentes diferentes
l Cristalización fraccionada l Transporte de volátiles l Mezcla de magmas. l Asimilación magmática l Inmiscibilidad líquida
Causas de la diversidad magmática
l Varios grados de fusión parcial a partir de la misma fuente
l Distintos eventos de fusión a partir de fuentes diferentes
l Cristalización fraccionada l Transporte de volátiles l Mezcla de magmas. l Asimilación magmática l Inmiscibilidad líquida
l Mecanismo dominante
l Separación influenciada por la gravedad, como respuesta a las diferencias de densidad.
Cristalización fraccionada
Acumulación o “sedimentación” de cristales
F Enfriamiento a partir de a ® capas de olivino en la base de la cámara magmática
F Posteriormente, capa de ol+cpx
F Finalmente ol+cpx+plag
Textura de acumulado Magmático (cumulate):
Fenocristales en contacto mutuo con material intersticial
Figure 7-2. After Bowen (1915), A. J. Sci., and
Morse (1994), Basalts and Phase Diagrams.
Krieger Publishers.
Figure 11.2 Variation diagram using MgO as the abscissa for lavas associated with the 1959 Kilauea eruption in Hawaii. After Murata and Richter, 1966 (as modified by Best, 1982)
Ol
Low-P
Pyx
Hi-P
Alta P: liq > ol
Baja P ol > liquid
Expansión del campo del olivino a baja presión, incremento en la cantidad de olivino cristalizado.
Cristalización polibárica
Otros mecanismo que romueven la segregación cristal-líquido 1. Compactación 2. Segregación por flujo
Figures 11.4 and 11.5 Drever and Johnston (1958). Royal Soc. Edinburgh Trans., 63, 459-499.
Causas de la diversidad magmática
l Varios grados de fusión parcial a partir de la misma fuente
l Distintos eventos de fusión a partir de fuentes diferentes
l Cristalización fraccionada l Transporte de volátiles l Mezcla de magmas. l Asimilación magmática l Inmiscibilidad líquida
Transporte de volátiles
• Vapor liberado por el calentamiento de la roca encajonante (hidratada o carbonatada)
• Liberación de los volátiles del magma por descenso de la presión (pérdida de la capacida de disolución)
• Etapa final de la cristalización fraccionada: enriquecimiento en elementos incompatibles
Volatile Transport 2. As a volatile-bearing
(but undersaturated) magma rises and pressure is reduced, the magma may eventually become saturated in the vapor, and a free vapor phase will be released
Figure 7.22. From Burnham and Davis (1974). A J Sci., 274, 902-940.
l La liberación de volátiles aumenta la T del liquidus ® textura porfídica
l Puede incrementar P: roca encajonante fracturada l El vapor y el líquido escapan formando diques
FLíquido silicatado® Qtz y Fs ® diques de
aplita FFase vapor ® diques de pegmatita
FConcentración de elementos incompatibles FZonación
Figure 11.6 Sections of three zoned fluid-phase deposits (not at the same scale). a. Miarolitic pod in granite (several cm across). b. Asymmetric zoned pegmatite dike with aplitic base (several tens of cm across). c. Asymmetric zoned pegmatite with granitoid outer portion (several meters across). From Jahns and Burnham (1969). Econ. Geol., 64, 843-864.