Origen de Los Magmas a Través de Fusión Del Manto y La Corteza

8/17/2019 Origen de Los Magmas a Través de Fusión Del Manto y La Corteza

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Origen de los magmas a través de fusióndel manto y la corteza

El origen magmático de basalto y riolitafue reconocido por primera vez en lasnales de 1700 en Europa a través de laobservación de volcanes activos y lacorrelación de sus productos conocidos

con rocas antiguas de aspecto similar porun grupo de geólogos conocidos comoplutonistas. or obvio !ue estainterpretación parece a"ora# una teor$aalternativa del siglo %&''' de origen debasalto propuesto por los neptunistassostuvo !ue se precipitó desde unocéano primigenio# tanto comoevaporitas y algunas calizas se conocea"ora a la forma. Observación de los

volcanes en 'talia y (rancia impresionógrandemente )ames *utton con laimportancia de calor subterráneo. *ab$aobservado una veta de carbón al "ornoen. Escocia !ue estaba al lado de di!uesbasálticos# y él también "ab$a tomadonota de un e+emplo de la inyecciónforzada de basalto en los sedimentossuprayacentes. En el esp$ritu delempirismo,principios del siglo %'%# y paraobtener más información sobre lanaturaleza y el origen de basalto# )ames*all muestras de basalto calentado encrisoles en su laboratorio y encontraron!ue se funden a temperaturas entre -00 y 1/00 . El enfriamiento rápido de lamasa fundida produce un vaso# mientras!ue recalentar a un l$!uido seguido de unenfriamiento más lento .produced degrano no agregado cristalino similar a lade basalto !ue comenzó con. Estudiosposteriores de rocas $gneas revelaron!ue la mayor$a se componen deminerales de silicato cuyos puntos defusión individuales son más de 1.000 #algunas de "asta 1.00 . 2os puntosde fusión de las mezclas son más ba+os#sin embargo# y las investigaciones sobrela formación de masas fundidas

basálticas "an demostrado !ue la fusióncompleta se logra t$picamente a 1.100 a 1./00 # mientras se derritegran$ticas se forman en un intervalo detemperatura inferior de 340 a -00 .

'nformación vital tanto de rocas $gneasviene del campo# la muestra de la mano#y la sección de investigaciones delgadas#como ya se "a discutido. etrologistsdeterminar la identidad y lasproporciones de los minerales en lasrocas $gneas y tenga en cuenta laste5turas especiales y estructuras !uedan pistas

a los procesos !ue los formaron. 2acomprensión de una roca $gnea estáformada principalmente 61 a partir deobservaciones en el campo# en especiallas relativas a la variación de área en lamineralog$a o te5tura8 6/ a partir deestudios de laboratorio de seccionesdelgadas# !ue establecen el contenido

mineral8 y 69 de los análisis de lacomposición !u$mica. :in embargo# losprocesos de formación de todas las rocasplutónicas y de muc"os roca volcánica nose pueden observar directamente. ;npetrólogo este modo se ve obligado arecurrir a e5perimentos de laboratorio yla aplicación en o cristalización y la teor$ade fusión para inferir los procesos realesy las condiciones f$sicas de la formaciónde magma y cristalización.

El diagrama de fase es la "erramientafundamental utilizada por petrologists#ceramistas# cient$cos de materiales# ymetal


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2os e5perimentos llevados a cabo en17/ por )ames *all son algunos de lose+emplos más tempranos de petrolog$ae5perimental $gnea. Estudios de *allfueron necesariamente restringidos a lafusión de rocas e5istentes por!ue eraincapaz de sintetizar composiciones deroc> de reactivos !u$micos. :in embargo#los conocimientos !u$micos y e!uiposmodernos permiten tales s$ntesis !ue sellevarán a cabo y los resultados aanalizar con gran precisión. En loslaboratorios e5perimentales es posiblereproducir toda la gama decomposiciones# temperaturas# ypresiones !ue pudieran e5istir en lanaturaleza durante la formación y

cristalización de magmas. 2os diagramasde fase !ue petrologists uso seconstruyen y se calibran sobre la base delos resultados de estos e5perimentos.

En principio# el método e5perimental enpetrolog$a parece simple y análoga a lapreparación de una comida 6por !uizásinspirar la frase ?cocinar y buscar? paralos e5perimentos de reconocimiento,@ezcla los ingredientes# calentando paraarriba# y disfrutar del resultado. Ae"ec"o# los procedimientos son máscomplicadas y el plan e5perimentalpensaron muy cuidadosamente. 2ascomposiciones de partida inicial deseadase "acen de ya sea puro reactivos!u$micos o minerales analizados#cuidadosamente pesado# mezclado# y se"omogeneizaron por repetida demolienda. Blternativamente# algunose5perimentos utilizan rocas naturalescomo el material de partida. ara lose5perimentos de alta temperatura6llamados carreras# los materiales departida son normalmente fusionados6fundida# se enfrió para formar un vidrio#y luego se muelen a un tamaCo uniformede grano no para asegurar la"omogeneidad composicional. 2os

e5perimentos a ba+as temperaturassuelen utilizar geles !u$micos reactivospara aumentar las velocidades dereacción normalmente lentos. :emillascristalinas se pueden aCadir para

proporcionar sitios de nucleaciónfavorables para los minerales !ue sonlentos para nuclear.

Aebido a los procesos estudiados en ellaboratorio necesariamente se deben"acer para proceder a tasas más altas!ue las de la naturaleza# el

e5perimentador debe e5plotar"ábilmente ata+os tasa de me+ora ytrucos técnicos !ue no comprometan laaplicabilidad de los resultados a losdesastres naturales# las rocas. E!uipo decalefacción utilizado en petrolog$ae5perimental es muy variada# desde unasola "ornos de atmósfera de la "eridacon alambre de platino 6al igual !uemegatoasters para prensas "idráulicas

internamente con calefacción capaces dereproducir las condiciones de presión ytemperatura del manto de la Dierra.Otros e!uipos incluyen reactores"idrotermales# !ue pueden mantener lasmuestras a temperaturas y presionesmoderadas en la presencia de especiesde uidos seleccionados 6generalmenteagua o dió5ido de carbono.

Aespués de !ue la muestra "a sidosometido a las condiciones de presión ytemperatura deseadas durante untiempo suciente 6t$picamente "oras asemanas para las reacciones !ue se "ancompletado# la presión y la temperaturase reduce repentinamente para apagar o?congelación? del ensambla+e,mineral enestado fundido !ue e!uilibró durante lacarrera. Aerrite superenfriadas

com


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a granel seleccionado en varios#presiones y temperaturas son los datosde entrada para la construcción dediagramas de fases. @iles de estosdiagramas se "an producido con nesgeológicos e industriales8 muc"os se "anrecogido y publicado en una colección devarios vol


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Es conveniente considerar a!u$ losconceptos de sistemas abiertos ycerrados y de balance de masa en elconte5to de e!uilibrio. En latermodinámica# un sistema cerrado esuno en el !ue la energ$a térmica ymecánica se puede intercambiar con elentorno# pero la masa no se puedecambiar. or lo tanto# una roca $gnea omagma !ue se considera como unsistema cerrado puede sufrir variacionesen la temperatura y la presión# pero elcontenido de componentes !u$micos semantiene +o. B la inversa# un sistemaabierto puede intercambiar energ$a ymasa con el entorno. ;n e+emplo de unproceso magmático sistema abierto es la

asimilación de country roc># !ue puedecambiar la composición !u$mica de unmagma. etrologists generalmenteconsideran el agua# dió5ido de carbono yotros componentes volátiles tales como


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siguienteK Lunca puede "aber máscomponentes !ue fases en un sistema. :iuna roca se compone de tres minerales#a continuación# sólo tres componentestienen !ue ser denidos. Estoscom


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de cuarzo. Es posible !ue loscomponentes !u$micos pueden cristalizarcomo una fase no descrita por eldiagrama de fase de e!uilibrio a lapresión y temperatura de la formación.En este caso# el sistema está en unestado de dese!uilibrio# Ry la fase esinestable si está en el proceso decambiar a una fase más estable. ;nafase metaestable tiene mayor energ$a!ue la fase de e!uilibrio estable# peropersiste durante un tiempo prolongadosin cambiar# como resultado de lasvelocidades de reacción muy lentas. 6Ae"ec"o $gneas y metamórcas e5puestasen la supercie de la Dierra consistenprincipalmente de minerales

metaestables !ue tienen campos deestabilidad D adecuadas para suformación profunda en la Dierra.

&olviendo a la gura 01.04# tenga encuenta lo !ue sucede cuando un establede cuarzo en el punto D una se calientamientras !ue la presión permanececonstante a 14 >bar. El a,cuarzo semantiene estable "asta !ue se encontrócon el a,cuarzo l$mite de fases S 9,cuarzoen b. B!u$ una de cuarzo comienza latransformación de fase polimórca a S 9,cuarzo. :i la temperatura se mantuvoconstante a b# ambas fases no coe5istanen un ?estado estacionario?# con latransformación de 19,a,cuarzo paracuarzo e5actamente a la misma tasa !ueun cuarzo transforma a S 9,cuarzo. Estepunto está "ec"o para destacar !ue ele!uilibrio es en realidad un procesodinámico8 es decir# los mismos átomosno permanecen en una fase o la otra porper$odos ilimitados. En su lugar# las tasasde transformación en ambas direccionesson iguales. B los 14 >bar y temperaturaspor encima de b# todo un cuarzo ser$aespontánea e irreversible transformaciónpara S 9,cuarzo# mientras !ue por deba+ode b# todas 0 de cuarzo se convertir$a de

manera similar a,cuarzo.ara reiterarK :i sólo "ay una fase en estesistema de un componente# acontinuación# tanto la presión y latemperatura se pueden variar de forma

independiente sin alterar el con+unto defases. Este comportamiento se denominadivariance por!ue los valores de dosvariables se pueden modicar. :i e5istendos fases en e!uilibrio entre s$# entoncessólo una variable ambiental# como sellaman presión y temperatura# se puedevariar de forma independiente# lo !ueresulta en una restricción univariante. :itres fases coe5isten# a continuación# elsistema no tiene variabilidad de lapresión y la temperatura y es invariante.Lo "ay l$mite para el n


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fases y sus composiciones. :upongamos!ue "ay fases # y cada fase contienealgunos de cada uno de los componentesc !ue se utilizan para describir elsistema. Bs$ como la composición decada fase puede ser dado en términos defracciones atómicas o lunar o porcenta+esen peso de cada uno de loscomponentes# el n


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ropiedades geométricas,topológicas

2os dos componentes básicos# o binario#sistema con fases congruente de fusiónes de gran interés para petrologists. Aefusión congruente signica !ue una fasesólida pura funde completamente a sutemperatura de fusión para producir un

l$!uido de la misma composición !ue elsólido. G2os sistemas binarios simples deeste tipo están limitadas en los e5tremospor dos sólidos puros# y sucomportamiento pueden ser retratados @un diagrama de dos dimensiones !uetraza ya sea la temperatura frente a lacomposición 6diagrama de isobárica o lapresión frente a la composición6diagrama isotérmica con el otra

variable ambiental mantiene constanteen cada caso. 2a disposición e5acta delas zonas divariant# l$neas univariantes ypuntos invariantes se reere como latopolog$a del diagrama.

etrologists $gneas suelen utilizar eldiagrama temperatura,composiciónisobárica 6com


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se compone de l$!uido 6a e# además delos cristales de anortita 6a d# y a 1/00 6c# no contiene l$!uido pero es unamezcla de cristales de diópsido 6a 0 yanortita 6en g. 2a determinación delcon+unto de fase en un diagrama de fasebinaria es simplemente una cuestión deencontrar el punto D% adecuada en eldiagrama y la lectura de las fases !ue seproducen en cual!uiera de los e5tremosde una l$nea "orizontal !ue va a losl$mites de fase más cercanas.

:i este proceso se realiza un paso másallá# los porcenta+es y las composicionesde cada una de las fases presentes en lospuntos a# b# y c se pueden determinarcuantitativamente. unto B en 1.300

se encuentra en el campo de una fase del$!uido. Aebido a !ue todo el sistema secompone de l$!uido# es obvio !ue lacomposición l$!uida debe ser igual a lacomposición a granel# es decir# -0N y/0N anortita diópsido. unto b en 1970 representa un con+unto de dos fasesKl$!uido más anortita. 2a l$nea "orizontal6com


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particular se encuentra en e!uilibrio conuna especicada sólido# es decir# latemperatura a la !ue el l$!uido comienzaa cristalizar. 2a l$nea "orizontal


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aumentos de masa fundida "asta !ue elmaterial se funde por completo.

Ae fusión fraccional es un proceso en el!ue se funden se supone !ue sereliminado de forma continua desde elmaterial sólido restante# con el resultadode !ue el sistema !u$mico se divide en

dosK una parte se compone sólo de lamasa fundida y la otra se compone sólode los sólidos residuales# y los dos sesupone !ue son separada. Aebido a estadivisión de la roca en dos fracciones# lacomposición a granel no tiene el mismosignicado !ue ten$a en fusión dee!uilibrio# y no "ay restricción decomposición a granel o balance de masa.En e!uilibrio y escenarios de fusión

fraccional# sólo las composicionesiniciales de fusión coinciden8 paraavanzados fundir las composiciones defusión suelen divergir considerablementecon grandes implicaciones para losor$genes de magma. ;na combinación deestos dos,fusión# procesos de fusión 6porlotes también se puede producir y sediscute con cierto detalle al nal delcap$tulo.

omenzamos nuestra discusión de fusiónconsiderando el eutéctico binario sencilloal&'g:i/0-,aBl/:i/0- 6diópsido,anortita 6(igura 4,9a. (usión implicacaminos !ue van "acia arriba a través .eldiagrama# a medida !ue aumenta latemperatura. El enfo!ue más fácil dedemostrar un e!uilibrio fusión camino eneste sistema binario más simple consiste

en dibu+ar una l$nea vertical desde unacomposición mayor seleccionada 6l$neavertical discontinua en la gura 4,9a8esta l$nea de composición constante ytemperatura variable se denominaisopleta. El isoplet" pasa a través de losdiversos campos de fase de la gura# y lasecuencia de los con+untos !ue debenocurrir durante la fusión se puede leerprogresivamente "acia arriba. B

cual!uier temperatura en un campo dedos fases# los porcenta+es de las fasespresentes se pueden determinarmediante el uso de ?cálculos de l$neadedicada. 2os con+untos progresivos

encontradas a lo largo del isoplet" en la(igura 4,9a son diópsido T anortita pordeba+o del solidus# diópsido T T anortital$!uido 6a la temperatura eutéctica#anortita T l$!uido# y# nalmente# sólo ell$!uido.

uando una mezcla de 74N de cristales

de anortita y /4N de cristales dediópsido se calienta# no de fusión seproduce "asta !ue se alcanza latemperatura eutéctica enapro5imadamente 1#/-0 . ;na reglamuy importante debe ser recordadoK@elting en este y otros sistemassimilares se inicia en la temperatura y lacomposición del punto invariante !uerepresenta la coe5istencia estable de la

ensambladura fase sólida inicial másl$!uido# t$picamente un eutéctico peroposiblemente un peritéctica 6ver másaba+o. Wor !ué es este puntoinvarianteX Fecordemos !ue la regla delas fases de un sistema binario esisobárica

En esta situación# "ay dos componentes6un sistema binario y tres fases

6anortita# diópsido# y se funden. oronsiguiente

En el presente sistema# este punto es el1./-0 eutéctica en E# en dondeaparecerá la primera masa fundida. 6Enun sentido práctico# esta primera fusiónpodr$a ser visto como una pel$cula muyna de silicato l$!uido !ue aparece a lolargo de los l$mites de grano !ue separan

diópsido y anort"ite granos.('H;FB 4,9 relaciones de fusión en elsistema binario a@g:i/03,aBl/:i/0-6diópsido,anortita. 6B E!uilibrio fusiónpara la composición 5. 2os caminos 2 y D: se indican. El punto c marca laterminación de la ruta de D:. 6b defusión fraccional para la composición 5.El camino D: es prácticamente lamisma !ue la de fusión de e!uilibrio# a

e5cepción de !ue la terminación de la v$aen el punto c se encuentra a"ora en elpunto de puro 6Bnortita anortita de


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fusión. 2a ruta de 2 es un ?salto? de lamezcla eutéctica e a c.

En el instante en !ue aparece l$!uido enprimer lugar# una l$nea de lazo "orizontalse establece a partir de l$!uido a correotanto diópsido y anortita# lo !ue ree+a elcon+unto trifásico invariante. Esta l$nea

lazo coincide con la l$nea de solidus. 2atemperatura no puede aumentar "astauna fase sólida se "a ido y el sistema seconvierte en univariante. Jué fase sólidase consumirá primero se puede predecirpor seCalar !ue la composición sólidainicial tiene un menor porcenta+e enmoles de diópsido !ue el l$!uidoeutéctico "ace. or lo tanto diópsido serátotalmente agotado de los sólidos antes

de anortita se "a agotado. Deniendo encuenta la composición del l$!uido sea alcorreo y la composición sólida a unacuando comienza fusión# la formación dela masa fundida impulsará lacomposición sólida 6com


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simplemente se mueve verticalmente"acia arriba la l$nea lateral anortita.

ara la fusión fraccional# el sistema debeser considerado de manera diferentedebido a la ausencia de lo !ue "a sido"asta a"ora un balance de masasfundamental,restricción !ue las

composiciones de todas las fases debeser igual a la composición global inicial.:i se retira continuamente l$!uido#entonces la composición a granel debecambiar# y la evolución de lacomposición l$!uida es muy diferente !ueen el caso de e!uilibrio.

onsidere de fusión fraccional de lamisma sólida inicial como antes# con

74N anortita y /4N diópsido 6véase la(igura 4,9I. 2a iniciación de la fusiónsigue la misma secuencia !ue en el casode e!uilibrio# con calentamiento a 1/-0 y la aparición de masa fundida a lamezcla eutéctica. Aebido a !ue el l$!uidono puede e!uilibrar de forma continuacon sólidos en este caso# es necesariointroducir el concepto de composiciónl$!uida instantánea para e5presar la

composición de l$!uido !ue se produceen cual!uier instante y simultáneamenteeliminado del !uiste 2a composiciónl$!uida inicial U2 61V es en el eutéctico6e y permanece all$ "asta !ue una de lasdos fases sólidas desaparece. 2acomposición D: o residuo es impulsadoa lo largo de la l$nea de solidus "aciaanortita por la eliminación de l$!uidoeutéctico "asta diópsido está totalmente

agotada. En este punto de fusiónfraccional# toda fusión se detiene debidoa !ue todo el l$!uido producido "astaa"ora "a sido eliminado del sistema# ytodo lo !ue !ueda son cristales deanortita. En contraste con el caso defusión de e!uilibrio# no "ay l$!uidopresente en el !ue para disolver loscristales anort"ite. Lo más de fusiónpuede ocurrir "asta !ue se alcanza la

temperatura de fusión de anortita puro#produciendo 2 6/# en torno a 1.440 6c.

@orse 61-0 se reere a los saltos detemperatura y composición de la 2como l$!uido de ?saltos? 6consulte lagura 4,9I. Denga en cuenta !ue este"op l$!uido es desde el punto invariantebinario 6eutéctica a otro puntoinvariante# el punto de fusión de anortitapura en el sistema de un componenteaBl/:i/0-. ara la fusión fraccional ensistemas de cual!uier n


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cuarzo# dependiendo de la temperatura yla presión 6ver (igura 4,1. Enstatita6@g:iO9 es el compuesto intermedio!ue se funde incongruente. El ir deiz!uierda a derec"a en el diagrama# losposibles con+untos de fase sólida sonforsterita solo# forsterita T enstatita#enstatita solo# enstatita T tridimita 6ocuarzo y tridimita 6o cuarzo por s$ sola.Observe !ue no "ay ning


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tridimita enstatita. ;na vez tridimita se"a ido# el l$!uido es libre de aumento dela temperatura y de disolver o fundirenstatita adicional. or tanto# el D: seeleva verticalmente a lo largo de la l$neade composición enstatita# y 2 sigue uncamino largo de la fase l$!uida. En 1447 # 2 está en el punto peritéctica yenstatite "a alcanzado el l$mite de suestabilidad térmica. ual!uier cristalesenstatita restantes reaccionan paraformar cristales l$!uidos más forsteritaperitécticos. El D: es impulsado "acia lacomposición forsterita por la formaciónde l$!uido peritéctica "asta !ue todoenstatita se "a ido.

Aespués de esto# todo el sistema de

aumentos en la temperatura como sederrite forsterita y 2 se vuelve másforsterita ricos. or


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sistema !u$mico se muestra en la (igura4,4. Aos regiones contienen sólo unafase l$!uido,un campo a alta temperaturay un campo de plagioclasa a ba+atemperatura separados por un bucle de?solución sólida? de dos fases,de cristall$!uido. ;na masa fundida de lacomposición B produce un l$!uido de unasola fase de la composición Bn348 uncristal en el punto b es una plagioclasamonofásica de composición Bn34. Elpunto c a lo largo de este isoplet"consiste en apro5imadamente M0N del$!uido de la composición A y 30N de lacomposición e plagioclasa. El l$mitesuperior de la región de dos fases es elli!uidus# y la inferior es el solidus8 !ue

representan los l$mites inferior y superiorde temperatura# respectivamente# parauna


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contin


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y anortita separados por l$neas gruesasdonde las supercies li!uidus se cruzan.Estas l$neas se llaman curvas decontorno o l$neas cotectic. :us e5tremosde alta temperatura son los eutécticosbinarios individuales en los tres sistemasbinarios de delimitación. 6El uso de lametáfora topográcos para lassupercies li!uidus contorneadas#podemos considerar estas l$neas comoanálogos de los valles uviales. 2ascurvas de contorno separan los camposde cristalización primaria de las tresfases sólidas# !ue están eti!uetados paraindicar !ué fase sólida cristaliza primeropara cual!uier l$!uido composición caedentro del campo. uando se enfr$a# un

l$!uido de composición un cruzará lasupercie de li!uidus para forsterita a1700 y comenzar a cristalizarforsterita. 2$!uido b comenzarácristalización de anortita a 1M00 . ;nl$!uido !ue se encuentra e5actamente enuna de las curvas de contorno 6al " seiniciará simultáneamente la cristalizaciónde las dos fases# en este caso diópsido yforsterita. ;n l$!uido en E# la intersección

de los tres campos fase primaria#comenzará a cristalizar simultáneamentelas tres fases. Este punto de m$nimatemperatura se llama el eutécticoternario. Denga en cuenta !ue lasintersecciones de las curvas isotermas decontorno apuntan "acia arriba6térmicamente e5actamente de lamisma manera !ue los contornostopográcos & aguas arriba en un mapa

topográco. 2as ec"as se aCadent$picamente a las curvas de contornopara indicar la dirección de disminuciónde la temperatura.

('H;FB 4.7 modelo de temperatura,composición del sistema ternario generalde %[\. ada uno de los tres ladosverticales es un sistema D% binario. 2aparte superior sombreada muestra las

supercies li!uidus ternarios. 2as l$neasdiscontinuas son los tres cotectics !ueconducen "acia aba+o a la eutécticaternaria.

@elting en ternarios sistemas simples:istemas eutéctica ternaria

El sistema ternario a@g:i/03,@g/:iOM,simplicado aBl/:i/0- 6diópsido,forsterita,anortita ofrece un buene+emplo de la fusión de las relaciones defase en un sistema con un solo eutéctica

ternaria. 2a regla básica para decidirdónde aparecerá el primer l$!uido alcalentarse se seCaló anteriormenteKEscriba las fases sólidas !ue coe5isten enel material cristalino inicial y localizar elun punto invariante donde el l$!uidopuede coe5istir con estas fases sólidas.Esta regla es muy importante en lossistemas ternarios# !ue t$picamentecontienen tres fases sólidas de

composición +a# y especialmente en lossistemas más comple+os ternarios confusión incongruente y por lo tanto conperitéctica as$ como los puntoseutécticas. En la (igura 4,-I# el puntomás ba+o de la temperatura en lasupercie de li!uidus donde el l$!uidopuede coe5istir con las tres fases sólidasdiópsido T forsterita T anortita es elpunto 6invariante eutéctica ternaria a1/70 . 2a composición sólida inicialindicada en la gura un 4,-I contieneapro5imadamente M0N diópsido# M0Nforsterita# y /0N anortita. uando estamezcla sólida se calienta a 1#/7 mil #la fusión comienza y la composición de lamasa fundida está en el eutéctico e.

En una secuencia de fusión de e!uilibrio#como se produce el producto de fusión y

una mayor proporción de l$!uido e# el D: debe cambiar moviendo en direcciónopuesta a la composición de l$!uido !uese produce. or tanto# el camino D: semoverá a lo largo de una l$nea endirección opuesta al eutéctico "acia eldiópsido,forsterita unirse. Está claro !ueanortita será la primera fase sólida aagotarse durante la fusión8 grácamenteesto coincide con la llegada del D: en el

diópsido,forsterita unirse. ;na vezanortita se "a ido# el l$!uido ya no estáobligado a permanecer en el eutéctico.;sted debe aplicar la regla de las fasesde probar a s$ mismo !ue este es el caso.


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Aebido a !ue los


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lado# sin cruzar el binario com


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cristalización en este sistema se e5aminacon cierto detalle en el cap$tulosiguiente# por lo !ue es convenienteintroducir a!u$.

(igura 4,10 muestra las relaciones defase de un solo ambiente en este sistematernario. 2os estudios e5perimentales

muestran !ue este sistema no es enrealidad tan simple como retratadoKtanto diópsido y enstatite tienen algunasolución sólida limitada entre s$# y puedetener cliopside de ma$z , las posiciones!ue se encuentran fuera de la l$nea,diópsido enstatite# pero para nuestrospropósitos la simplicados sistema esadecuado. [a se "a demostrado !ueenstatite# la fase intermedia en la

@g/:iOM,:i0/ se unen# se fundeincongruente 6véase la gura 4,M. 2o!ue es nuevo y un poco complicado es laproyección de este comportamiento defusión incongruente en el diagramaternario como seudobinario unirse entreenstatita y diópsido !ue divide la ternariaen dos subsistemas de tres fasesK@g/:iOM,a@g:i/03, @gz:i/036forsterita,diópsido,enstatita y@g/:i/03, a@g:i/03,:i0/ 6enstatita,diópsido,cuarzo# cristobalita# tridimita.Esta l$nea seudobinario,diópsidoenstatita no act


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forsterita. El D: nalmente llega a laes!uina forsterita como se consume elbar el diópsido,enstatita unirseconvierte en una verdadera divisióntérmica !ue separa absolutamente lafusión y de cristalización


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comportamientos de composiciones des$lice saturado 6a la derec"a de 6esdecir# composiciones de s$liceundersaturated olivino,saturada 6a laiz!uierda.

2a importancia del efecto de la presiónen el sistema forsterita,diópsido,s$lice se

encuentra en sus implicaciones para lageneración de magmas basálticos dentrodel manto. Denga en cuenta !ueprácticamente todos petrológicos#geo!u$micos# geof$sicos y la evidenciaindica !ue el manto superior se componede rocas ultramácas# en particular#peridotita# una roca de olivino rico !uepor lo general contiene tambiénclinopiro5eno cálcico y ortopiro5eno. or

lo tanto# las composiciones de peridotitadel manto pueden ser modeladosmediante el uso de la subtrianguloforsterita,enstatite,diópsido dentro delsistema general forsterita,diópsido,s$lice.;na composición manto superiorpropuesto# el llamado modelo pyrolite deFing=ood 6174# se muestra en lasguras 4,10 y 4,11. BE Fing=ood# uno delos petrologists más inuyentes del siglo%%# creó esta composición articial comoun material de partida e5perimentalmezclando una parte de basalto condunite cuatro partes. Hran parte de lamodelización y e5perimentación de losor$genes de magma basáltico !uepetrologists "an "ec"o en los bar debe produciruna composición l$!uida inicial 6b en lagura 4,10 !ue realmente cae dentro dela s$lice un medio saturado del sistema.2a eliminación de este l$!uido desde elárea fuente 6como fusión fraccional

re!uiere y el transporte posterior a unae5trusión de supercie como lava darálugar a la cristalización de un basalto des$lice saturado# por e+emplo# un t"oleiitecuarzo.

Denga en cuenta !ue a ba+a presión defusión fraccional inicial de cual!uiercomposición ultramácas no puedeproducir un olivino,saturada 6o s$licesubsaturada l$!uido# siempre y cuandoel punto b es peritéctica y se encuentra ala derec"a del piro5eno unen. :inembargo# a medida !ue aumenta lapresión más allá de unos / >bar 64,3 >mde profundidad# el derretimiento deenstatita convierte congruentes. 2apresión e5acta no se conoce# peroPus"iro "a establecidoe5perimentalmente !ue la fusión estáclaramente congruente a 10 >bar 6/4,90>m de profundidad. ;na vez !ue elcambio "acia la fusión congruente ocurre

y el punto I pasa de ser peritéctica deser eutéctica# el derretimiento de rocasolivino !ue devengan sólo puedeproducir los l$!uidos !ue se encuentrandentro de la porción olivino,saturado delsistema 6ver (igura 4,11. 2a eliminaciónposterior y el e!uilibrio de cristalizaciónde estos l$!uidos deben producir rocasbasálticas de olivino !ue devengan comot"oleiite olivino o basalto olivino álcali.

:obre la base de esta observación#petrologists "an concluido !ue t"oleiitecuarzo y otros magmas mácos s$licesaturado representan la fusión en lalitosfera relativamente poco profundas#mientras !ue los basaltos de olivino,co+inete probablemente ree+an !uefunde a niveles más profundos.Brgumentos análogos a base derelaciones de fase en sistemas de sodio

de rodamiento se "an utilizado paraapoyar la interpretación de !ue losbasaltos de olivino alcalinos representanlos niveles más profundos de origen delmagma basáltico# !uizás tanto como 100>m o más.

('H;FB 4,11 El sistema ternarioforsterita,diopsidesilica a alta presión6superior a apro5imadamente - >bar.

Denga en cuenta el desplazamiento de lacurva l$mite,enstatita forsterita desde suubicación peritéctica en la (igura 4,10 asu ubicación cotectic en este diagrama.El enstatita,diópsido unirse a"ora es una


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división térmica !ue separa el forsterita,enstatita,diópsido 6ternario eutéctico b ysubsistemas enstatita,diópsido,siliba6ternario eutéctico c. @odelo pyrolite deFing=ood para composiciones del mantose muestra como punto p. ara unae5plicación completa y la discusión#véase el te5to.

Blbita,Ortoclasa,cuarzoK ;n @odelo parala fusión de la corteza y la cristalizaciónde Hranitos

Felaciones de fase de ba+a presión

onsiderando !ue el sistema diópsido,forsterita,s$lice proporciona un modelo


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2as composiciones reales de feldespatoalcalino coe5istiendo con l$!uidos sobreel li!uidus feldespato alcalino o en lacurva de contorno sólo puededeterminarse mediante un e5perimento8!ue no se pueden predecirgeométricamente a partir del diagrama.

Denga en cuenta !ue la curva l$mite defeldespato de cuarzo alcalino se inclina"acia aba+o 6de la temperatura deambos lados para,ale+ar el punto m$nimo.Esta curva representa la propagación delas albita,cuarzo y ortoclasa,cuarzoeutécticos binarios en el sistematernario.

('H;FB 4,1/ El LaB':i9O-,PB):i9O-

6albita,ortoclasa sistema binario a ba+apresión# con varias caracter$sticasimportantes de este tipo de diagrama seindica. 2as relaciones en el e5tremoortoclasa del sistema se "an simplicadopara mayor claridad de ilustración#eliminar espec$camente elcomportamiento seudobinario implicaleucita. 2as curvas solidus y li!uidus sere


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promedio de alrededor del 90N para losl$!uidos basálticas y algo mayor paral$!uidos gran$ticas# lo !ue indica !uealguna mezcla de e!uilibrio y elcomportamiento de fusión fraccionalpuede ser t$pico en la naturaleza.

etrologists y .geoc"emists "an llamado

a esta inter,mediato fusióncomportamiento de fusión por lotes.(usión de lotes implica la eliminación del$!uido 6tal vez por las fuerzasgravitacionales o otación cuando sederrita el cr$tico pro,porción se "alogrado. ara sólidos !ue tienen unacom,posición signicativamentediferente de la del l$!uido eutéctico operitéctica !ue primero aparece como

!ue se derriten# la proporción de fusiónproducida en esta primera etapa de lafusión no puede alcanzar la proporciónnecesaria para escapar de la zona deorigen. Aebido a !ue el l$!uido se asume!ue se mantiene en contacto y ene!uilibrio con el residuo# el modelo dee!uilibrio para la fusión es másapropiado !ue el modelo fraccional. orconsiguiente# el camino 2 será une!uilibrio continuo de fusión camino# conel l$!uido después de una curva de l$mitede distancia desde un punto invariantedespués de la primera fase sólida seagota desde el residuo. Este l$!uido encontinua evolución puede escapar encual!uier momento en !ue se alcanzauna proporción importante# y por lo tantoes posible una gama de composicionesde magma para diferentescomposiciones a granel iniciales. Enfraccional de fusión puro# l$!uidos debenlimitarse en la composición# ya !uepueden ser producidos sólo en los puntoseutécticas o peritécticos 6es decir#invariantes.

(igura 4,14 retrata un escenario lotes defusión cuantitativa "ipotética en elforsterita,diópsido,s$lice 6cuarzo#

cristobalita# tridimita del sistema a ba+apresión. :upongamos !ue el materialparental olivino rico !ue está derritiendo6una apro5imación de peridotita delmanto es rep,resentido en el diagrama

de la composición 30N forsterita mayor#9/N enstatita# y el -N diópsido. 2aprimera masa fundida aparecerá en elpunto peritéctica U2 61V# y la masafundida de esta composición continuaráproduciéndose "asta diópsido estátotalmente agotada desde el residuo. Enesta etapa de la fusión# el D: estará enlas forsterita,enstatita unen al nal de lal$nea de intercone5ión desde el puntoperitéctica a través de la composiciónglobal inicial. Bdemás# la masa fundidaproducida constituye 1MN del materialparental Ulazo longitud de la l$nea a S 6a Tb Q 0#1MV8 el otro -3N es una mezcla deforsterita 67/N y enstatite 6/-N. :i sesupone !ue la masa fundida deben

sumar al menos 90N antes de !ue puedaescapar# entonces debe proceder defusión en un modelo de e!uilibrio "asta!ue se "aya producido suciente masafundida. Aerrita la composición# portanto# procede en la temperatura a lolargo de la curva de l$mite,forsteritaenstatita como enstatita incongruentefunde para formar forsterita T l$!uido.uando llega a la 2 2 marcada punto

6/# 90N proporción de masa fundida se"a alcanzado Uc S 6c T d Q 0#90V. El D:a"ora se "a movido "acia la es!uinaforsterita# y la composición del residuo es0N y 10N forsterita enstatite. :i seescapa de la masa fundida desde elsistema en esta etapa# el magmaresultante tendrá la composición !ue semuestra en el diagrama y será sub,tancialmente más rico en el componente

enstatite y más pobre en diópsido demagma formado en el punto peritéctica.Bdemás# el residuo manto tendrá unacomposición de transición entre"arzburgite y dunite.

('H;FB 4.14 El a@g:i/03, @g/:iOM,:i0/ 6diópsido forsterita,cuarzo#cristobalita# tridimita diagrama ternarioa ba+a presión# lo !ue ilustra el proceso

de fusión por lotes. 2as relaciones defase entre los minerales de s$lice se "ansimplicado. 2a composición a granelinicial se muestra# +unto con lacomposición inicial de fusión# 2 61# y de


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la composición de masa fundida despuésde 90N de fusión# 2 6/. 2a ruta de 2se encuentra a lo largo del l$mite de fase,forsterita enstatite entre 2 61 y 2 6/#como se muestra. Aos puntos D: semuestranK cuando diópsido se agotadesde el residuo 67/N (o# el /-N conbaCo y al 90N de fusión 60N (o# 10NEn. ara una discusión completa y unae5plicación de las letras# véase el te5to.

Fesumen

Aeterminado e5perimentalmentediagramas de fase de binario# ternario# ysistemas más comple+os apoyan modeloscr$ticos para la fundición de roca yprocesos de cristalización magma !ue no

pueden ser observados directamente enla naturaleza. 2a regla de las fases esuna "erramienta básica en la descripcióndel comportamiento de fases dentro deun sistema !u$mico. 2os ensambla+es defase en sistemas de uno y doscomponentes están determinadas por lacombinación particular de la temperaturay la presión a la !ue está sometido elsistema. Aentro de los sistemas de dos o

más componentes# de fusión puede sercongruentes o incongruentes.omportamiento de cristalización estáfuertemente inuenciada por la cantidadde solución sólida entre fases sólida ypor la formación de compuestos decomposición intermedia. En este cap$tulo"emos desarrollado principios para la

interpretación de e!uilibrio y de caminosde fusión fraccionales en los diagramasde fase binarios y ternarios. abe reiterar!ue ambos tipos de fusión puedenproducirse en las condiciones denidasde e!uilibrio !u$mico. 2a llamada defusión de e!uilibrio implica un proceso defusión en el !ue la masa fundidapermanece siempre en contacto y ene!uilibrio con los cristales sólidos !ue!uedan en el residuo# mientras !ue defusión fraccional re!uiere la eliminacióncontinua de cual!uier l$!uido producido.2os principios de la fusión se "anaplicado a dos diagramas de fase deimportancia petrologicK el sistema deforsterita,diópsido,s$lice# !ue es un

modelo para la generación de magmasbasálticas en el manto# y el sistema decuarzo,albita ortoclasa# !ue es la basepara interpretar la formación de magmagran$tico en la corteza continental.

El debate nal se "a centrado en larelevancia de cual!uiera de e!uilibriopuro o modelos fraccionarios a losprocesos de fusión naturales. *ay buenasrazones para creer petrológicos !ue niproceso puede ocurrir en una forma pura.;na alternativa es lote de fusión# unamezcla de e!uilibrio y de fusiónfraccional !ue está controlado en

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Origen de Los Magmas a Través de Fusión Del Manto y La Corteza