1-Regra de fases e sistemas multicomponentes

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Geração de magma e cristalização das rochas de comportam obedecendo rigorosamente as leis da físico -química -
Leis da termodinâmica são aplicadas aos processos geológicos, principalmente os de alta temperatura -
Fica mais fácil a modelagem dos processos que não são possíveis de serem visualizados ou reproduzidos em 
laboratório, já que o tempo geológico não pode ser reproduzido 
-
A cristalização não é instantânea, ela acontece sequencialmente e por etapas -
Variáveis que controlam o resfriamento- pressão e temperatura-
Termodinâmica- interação entre energia e matéria -
Magma X Lava -
 magma quando perde os voláteis 
 liquido magmático +cristais+parte de rocha+ gases
O sistema termodinâmico é delimitado quando são conhecidas as variáveis intensivas e extensivas -
Os sistemas naturais são abertos -
Variáveis na cristalização: pressão, temperatura e composição do magma-
 
Pressão - dirigida (tectonica)-
 - litoestática (peso/ igual em todas as direções) (principal efeito é feito quando vc perde ela)
 - fluidos ( atua de dentro pra fora, voláteis) (atua em todos os processos) 
Nunca se pode ter mais componentes do que fases, por isso os elementos são agrupados para representaram um 
componente ( no caso um mineral)
-
 composição do mineral (elementos)- componente mineral- fase
O equilíbrio ocorre quando meu sistema não tem tendência a sofrer modificação -
Calor é a forma mais comum de transferência de energia no sistema termodinâmico -
Os sistemas naturais tendem ao estado mínimo de energia -
A depender das condições locais o equilíbrio pode ser no estado liquido ou no sólido-
Nunca é possível um sistema estar fundindo e cristalizando aos mesmo tempo, ou um ou outro-
Equilíbrio= mínimo de energia livre para aquela condição -
Na natureza a maioria dos sistemas estão no estado metaestável- o sistema esta acumulando energia para 
modificar as suas condições, existe uma barreira quim/termodinamica/fisica que impede que ele mude de estado
-
Ao cristalizar a rocha o sistema está no estado metaestavel já que após isso a rocha será intemperizada -
O sentido da reação vai depender do lado que tem maior/menor energia -
Propriedades intensivas- não dependem da massa da amostra (densidade, temperatura, ponto de ebulição)-
Propriedade extensivas- dependem da massa da amostra (volume)-
-
Magma que resfria 
mais rápido-
toleítico, que gera o 
basalto se for 
vulcânica. 
A encaixante de uma 
rocha vulcânica é a 
agua(resfriamento 
mais rápido) ou a 
atmosfera 
Pode ser aplicado a 
qualquer processo 
desde que o estado 
inicial e final estejam 
em equilíbrio 
O 2 representa o numero 
de propriedades 
intensivas envolvidas no 
sistema ( P e T)- implica 
que a composição é 
constante 
F= C+2-@
F=1+2-2
F=1
F=C+2-@
F=1+2-1
F=2
Regra de fases e sistemas multicomponentes
quarta-feira, 7 de agosto de 2019
16:35
 Página 1 de Regra de fases 
Fusão congruente - significa que uma fase solida pura funde completamente na sua temperatura de fusão 
produzindo um líquido de mesma composição que o solido.
-
Fusão Incongruente - ocorre quando uma fase sólida funde para formar, um líquido e uma outra fase solida que-
não tem a mesma composição da fase original.
Fusão Fracionada - é o processo no qual o fundido é continuadamente removido do material sólido remanescente. 
O sistema químico é reduzido para duas partes: (i) somente o fundido e, (ii) somente os sólidos residuais e, ambos 
são considerados separados.
-
Fusão em Equilíbrio- fusao fracionada, porem a composição original é mantida/recuperada-
Equilíbrio só é considerando quando ocorre apenas troca de energia (calor)-
Sistema com 1 componente 
F=C+2-@
F=1+2-3
F=0
Nesse diagrama é 
possível perceber 
qual variável 
intensiva é a 
dominante e que 
esta promovendo a 
reação (pela 
inclinação da reta)
Sistema com 2 componentes
Totalmente miscíveis 
AlbitaXAnortita, FosteritaXFaialita-
42% An
58% Ab
 Página 2 de Regra de fases 
Rebate o ponto existente 
na curva do liquido para 
saber a composição do 
liquido e na curva do 
sólido para saber a 
composição do mineral 
sendo formado
Composição 
liquido Composição 
sólido 
No momento em que a composição 
do mineral formado for igual a 
composição inicial do magma a 
cristalização chegou ao fim, e todo o 
liquido foi cristalizado 
A pressão que esta sendo considerada é a litoestática e a de fluidos, sem haver pressão dirigida -
-
Miscibilidade parcial 
A composição do liquido vai 
mudando ao longo da 
cristalização pois os 
elementos vão sendo 
"consumidos" pelo 
crescimento dos minerais
 Página 3 de Regra de fases 
Mesmo no estado sólido, os componentes 
passam a ser imiscíveis, e então eles passam a 
se separar
Dentro do ortoclasio vão 
começar reações que 
expulsão o Na de dentro do 
sistema cristalino
Esses "outros minerais" vão 
ser formados nas clivagens, 
geminações ou defeitos 
intracristalinos
 Página 4 de Regra de fases 
A pressão(principalmente gerado pela agua) vai diminuir/aumentar a distancia entre as curvas 
O aumento da pressão diminui o ponto de fusão 
Pra manter a pressão de fluidos dentro do sistema, é preciso que a pressão litoestática seja maior que a 
pressão de fluidos, se não os fluidos são perdidos e assim são formado os pegmatitos, e não gerando tal 
reação 
Esses "outros minerais" vão 
ser formados nas clivagens, 
geminações ou defeitos 
intracristalinos
A partir do momento que a temperatura chega no 
ponto estético, ao invés de cristalizar um feldspato 
alcalino, ele vai cristalizar um Or e uma Ab. Já que 
ele esta ao mesmo tempo finalizando a cristalização 
e na temperatura de imiscibilidade dos 
componentes . Logo, ele vai cristalizar os minerais 
separados, ao invés de um feldspato que depois vai 
se separar
No primeiro exemplo era 
formado apenas um 
mineral que depois 
Isso ocorre quando a rocha é cristalizada dentro 
da crosta continental, quando o magma é 
trapeado, dessa forma a pressão é maior
 Página 5 de Regra de fases 
No primeiro exemplo era 
formado apenas um 
mineral que depois 
expulsou a parte imiscível; 
já no segundo exemplo 
foram formados dois 
minerais, onde ambos irão 
"expulsar" a parte imiscível 
Ao se encontrar pertita e antipertita significa que existia pressão de fluidos suficiente para rebaixar a curva dos líquidos,tocando a curva dos sólidos. 
Ortoclásio- Geminação causbar
Lamelas de exolução
K feldspato exsolvendo um 
plagioclásio 
Sistema Binário com Eutético (imiscibilidade)
Não existe a curva do sólidos, já que o sistema cristaliza uma fase ou 
outra, não é necessário saber a composição do sólido, já que é 100% 
uma fase ou outra 
Cristalização incongruente 
 Página 6 de Regra de fases 
-Composição do liquido vai variando 
devido a cristalização estar 
consumindo os elementos químicos 
 Página 7 de Regra de fases 
-É apenas no ponto eutético que a 
anortita vai começar a ser 
cristalizada 
-Isso porque apenas nesse ponto 
existirá abundancia suficiente do 
componente anortita para que ele 
cristalize junto com o diopsidio 
-Nessa fase, por conta da falta de 
Ca, o magma "corroe" o diopsídio 
para roubar o Ca da sua estrutura, 
resultando em uma textura 
especifica e em bordas "comidas". 
Nesse caso o mineral (diopsidio) 
ficaria mais fico em Mg do que o 
mineral inicial 
-A composição final dos minerais será 
sempre a do ponto eutético 
-O primeiro liquido a se formar na 
fusão terá a composição do eutético 
-A cristalização fracionada não vai 
influenciar na composição das fases, 
será 100% anortita ou 100% diopsidio 
Plagioclásio mal formado, ou seja, foi formado após o clinopiroxenio (diopsidio)
Varios cristais de feldspato e um grande cristal de clinopiroxenio
os plagioclasios estão pequenos devido a grande quantidade de nucleos de minerais, 
porém eles cristalizaram primeiro e estão bem formados
-O diopsidio cresceu posteriormente, mas como eram poucos núcleos de formação de 
mineral, ele cresceu bastante 
-
Reentrâncias devido a corrosão pela busca do calcio
Sistema Binário com Peritético (imiscibilidade)
 Página 8 de Regra de fases 
Ponto peritético- onde é gerada a terceira 
fase, que é uma fase intermediaria, 
mediadora entre esses dois componentes 
incompatíveis 
A incompatibilidade está no excesso de Si no sistema. No ponto peritético, 
passa-se a cristalizar k-feldspato pra usar o excesso de Si no sistema para que o 
sistema fique equilibrado, já que o k -feldspato vai utilizar mais Si do que a lucita
Nem sempre o sistema passa pelo ponto peritético, nesse caso, o liquido inicial 
precisa esta subsaturado em Si para passar por esse ponto.
 Página 9 de Regra de fases 
A leucita que estava 
sendo cristalizada passa a 
ser atacada pelo magma, 
dessa forma ela é 
"consumida" por ele ou 
então é feita uma capa de 
k-feldspato para isolar ela 
do sistema
-
Só se sai desse ponto 
quando não houver maus 
leucita no sistema, seja 
porque foi dissolvida ou 
isolada
-
Após sair do ponto peritético, só é cristalizado k-
feldspato 
 Página 10 de Regra de fases 
No ponto eutético, 
começa a cristalizar 
SiO2 até que todo o 
liquido seja 
consumido 
 Página 11 de Regra de fases 
Quando há uma pressão 
maior, o reação passa a ser 
exotérmica, logo, o sistema 
aquece ao decorrer da 
cristalização. 
No ponto peritético, o que vai sumir é a 
primeira fase que estava cristalizando, já no 
ponto eutético, o que some é o liquido 
Sistemas Ternários com Solução Sólida
Na natureza é muito difícil de se achar rochas com 1/2/3 minerais. O ideal seria que os sistemas 
termodinâmicos conseguissem representar o modelo matemático dos sistemas magmáticos, mas para 
que isso acontecesse, o mínimo seriam 5/6 componentes formando 8 a 10 fases, o que não é possível 
representar em 2D. Estudaremos até 3 componentes, onde 3 diagramas binários irão formar um 
sistema ternário. Para gerar esses diagramas alguma variável precisa ser considerada constante, para se 
fazer um corte no diagrama tridimensional, normalmente é a composição ou a pressão . Nesses 
exemplos é necessário que alguma porção com imiscibilidade/imiscibilidade parcial em algum momento 
da cristalização. 
Sistemas Multicomponentes
Acoplar um sistema de 
solução sólida a uma 
fase imiscível 
O ponto inicial é encontrado da mesma forma que o QAP
As Curvas do sólido só aparece no sistema Ab An pois é necessária para 
definir a composição do sólido que esta sendo formado ao longo da 
cristalização.
Curva que liga os pontos eutético binários é a linha cotética. Que é 
onde as linhas de isotemperatura irão convergir. 
O sentido da cristalização é seguindo as linhas de isotemperatura, para 
a temperatura mais baixa 
 Página 12 de Regra de fases 
Para saber a composição da Ab An é preciso 
recalcular a quantidade para 100% e jogar no 
diagrama binário
A "barriguinha" é por conta do calculo feito no outro 
diagrama, mas a temperatura cai de forma retilínea 
 Página 13 de Regra de fases 
Chegando na curva cotética, segue-se em direção ao 
lado que tem menor temperatura
Começa a cristalizar diopsidio 
Sabe-se que a cristalização vai estar finalizada 
quando o plagioclásio alcançar a composição 
inicial do líquido (ve isso pelo valor recalculado) 
Cristalização congruente 
Curva do líquidos
(rosa)
Sistemas Ternários com Eutético
Ponto eutético ternário, toda a cristalização vai convergir para esse ponto. 
 Página 14 de Regra de fases 
Ponto eutético ternário, toda a cristalização vai convergir para esse ponto. 
Seguir perpendicular a curva da temperatura-
A ordem de abundancia é a ordem de cristalização- Fo, An e Di-
Seguir a ordem de cristalização para saber a direção que tem que seguir 
( Fo-An-Di)
-
Cristalização:
 Página 15 de Regra de fases 
Quando chegar na curva cotética é só seguir em direção ao "vale"-
menor temperatura 
 Página 16 de Regra de fases 
Quando chega no ponto eutético 
passa a cristalizar o Diopsidio até 
acabar todo o líquido
Sistemas Ternários com Eutético e Peritético
Para formar um ponto 
peritético em um 
sistema ternário é 
preciso de um dos 
diagrama binário com 
peritético 
 Página 17 de Regra de fases 
Cristalização vai na direção da curva do peritético + perpendicular as 
curvas de temperatura + ordem de cristalização/abundancia 
Ao tocar na curva, passa a destruir a Fo e cristalizando o Em enquanto se 
caminha na curva até chegar ao ponto peritético 
No ponto peritético passa-se a cristalizar tambme a An 
 Página 18 de Regra de fases 
No ponto eutético passa a 
cristalizar o Qz
Não é durante toda a facha que o magma migra que se cristaliza a rocha, existe uma facha definida T e P para a cristalização dos minerais 
que compõe a rocha. Antes disso tem-se só liquido, e depois só solido
-
A faixa de cristalização é a faixa entre a curva do líquidos e do solido onde tem-se os dois componentes miscíveis. Quando não se tem os dois 
componentes miscíveis esse intervalo é mais sutil. Tem que se basear no primeiro e no ultimo mineral cristalizado , ali é faixa de cristalização 
da rocha. 
-
Diversos minerais podem ser cristalizados nessa mesma faixa- vários minerais cristalizam ao mesmo tempo-
A medida que diminui a temperatura, o numero de minerais cristalizado é maior -
 Página 19 de Regra de fases 
A faixa de cristalização é a faixa entre a curva do líquidos e do solido onde tem-se os dois componentes miscíveis. Quando não se tem os dois 
componentes miscíveis esse intervalo é mais sutil. Tem que se basear no primeiro e no ultimo mineral cristalizado , ali é faixa de cristalização 
da rocha. 
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Diversos minerais podem ser cristalizados nessa mesma faixa- vários minerais cristalizam ao mesmo tempo-
A medida que diminui a temperatura, o numero de minerais cristalizado é maior -
Os minerais se formam de maneira sequenciada mas tem sobreposição- não é necessário terminar a cristalização de um mineral para 
começar a do outro (pontos eutético/peritético). (existe preferencia para alguns minerais, mas isso não faz com que outros deixem de se 
cristalizar)
-
Os minerais que formam solução solida mudam de composição a medida que a cristalização progride, assim como o liquido residual. -
A pressão afeta de varias maneiras a cristalização/ promover algumas inversões no sistema termodinâmico-
A serie de cristalização não é totalmente seguida na natureza/ só serve para um tipo de magma (super saturados em Si-
calcioalcalinos)/existem varias serie continuas (solução sólida) embutidas na sequencia. 
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Os diagramas não podem ser usados indiscriminadamente, precisa saber quais os tipos que eles se aplicam -
 Página 20 de Regra de fases