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Capítulo 7_Fase Ternária (Resumo)

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Capítulo 7 – Fase Ternária
Exemplo 1: Ternário Eutético: Di - An – Fo
Note 
3
 binários eutéticos 
Nenhuma solução sólida 
Ternário 
eut
é
tico
 invariante = 
M (Di 88 e Fo 12 na T = 1387 C)
Quando se acrescenta
 
componentes, torna-se muito dificil representar no papel 
1-C: P - T diagramas faceis 
2-C: isobarico T-X, isotermal P-X…
3-C
: ??
- 
Projeção
? 
Dificil
 de 
mostrar
 
Projeção T - X de Di - An – Fo
Diagramas Isobáricos ilustrando T do liquidus no sistema Di-An-Fo a pressão atmosferica (0.1 MPa). Segundo Bowen (1915), A. J. Sci., e Morse (1994), Basalts e Phase Diagrams. Krieger Publishers.
X - diagrama com contornos de T (P constante)
Superfície do liquidus funciona como um mapa topográfico. Linhas vermelhas desenvolvem-se através do 
eutético
 ternário. 
Binário eutético baixando T para o eutético ternário 
M.
Resfriando composição 
a
 de 
2000
o
C
A 
2000
o
C
: 
F = C – 1+ 1 = 3 - 1 + 1 = 3 
Resfriando para 
1700
o
C
Intercepta a superficie do liquidus: 
a = Di36, An10 e Fo54
 Fo pura se forma Como no sistema
 
binário: 
F = 3 - 2 + 1 = 2
Se for sobre o liquidus, necessita especificar
 
somente 
2
 variáveis intensivas para determinar o sistema.
T e/ou X da Fo pura é fixada 
 
 
O que acontece baixando para 
1350
o
C
 ?
Diopsidio
 puro se junta a olivina (Fo) + liquido 
 F = 3 - 3 + 1 = 1 (univariante a P constante)
“Liquid lin
e of descent” segue o 
cotético
 
 M
Continua
 
resfriando 
- Fo cristaliza e liquido perde componente Fo 
- X
liq
 move-se diretamente em direção ao canto Fo 
- “Liquid line of descent” is a 
 b
Ao longo desta linha o liquido resfria-se para cerca de 
1700
o
C
 e a 1350
o
C ocorre a reação continuua :
Liq
A
 
 
Liq
B
 + 
Fo
 
A 
1270
o
C
 alcança M que é o ponto 
eutético ternário. 
Anortita junta c/ liquido + forsterita + diopsidio 


= 4
F = 3 - 4 + 1 = 0 (invariante)
Reação 
descontínua
: em 
1270
o
C
 todo o líquido é consumido 
Abaixo 
1270
o
C
 tem-se somente sólido Fo + Di + An


= 3
F = 3 - 3 + 1 = 1
 
Fusão Parcial (remoção de fundido):
- 
Tentar comp. = 
a
 
- 
Primeiro funde a M (
1270
o
C
)
- 
Fica em M até consumir uma fase (An) 
-
 Salta para Di-Fo binário 
- 
Nenhum fundido adicional até 
1387
o
C
- 
Fica em 1387 C até consumir uma fase (Di)
- 
Somente Fo na esquerda 
- 
Nenhum fundido adicional até1890
o
C
Observação:
-
 
Novas reações contí
nuas ocorrem quando o liquido segue
 
em direção ao 
cotético
: 
Liq
A
 
 
Liq
B
 + Fo + Di
- 
Composição total do sólido é 
extraída.
- 
Di/Fo no sólido total é extraído usando-se o princ
í
pio da alavanca
 
Sólido total extraído cristalizando do líquido para qualquer ponto (T):
 
Desenha-se tangente indo para a junção Di-Fo a 
1350
o
C
 que é o ponto 
c
.
Usa-se 
c
 e o principio da alavanca para obter
 a razão de 
cristaliz
.
 
Di-Fo naquele 
instante (a massa de 
total 
sólido
 
n
ão cristaliza)
. 
Exemplo 2: Ternário Peritético: An – Fo – SiO2 
Diagrama Isobárico ilustrando as curvas cotéticas e peritéticas no sistema forsterita-anortita-silica a 0.1 MPa. 
Continua resfriando com reação continua
Até que X
liq
 alcança 
c
 a 
1270
o
C
- Assim fica 
An
 + 
En
 + Fo + 
Liq
 
- p = 4
 
F = 3 - 4 + 1 = 0
- Tem-se aqui uma
 
reação 
descontinua
 : 
 
Liq
 + Fo = 
En
 + 
An
- até 
Liquido 
ser todo usado 
A partir de um 
liq
 de comp. 
a
 as fases finais serão:
 
 
Fo
 - En - An
Começa com
 
composição 
a
- Fo cristaliza primeiro 
-
 
p = 2 F = 3 - 2 + 1 = 2
- X
liq
 
 
b
 quando resfria 
- 
En
 agora forma e F = 1
- X
liq
 então segue através curva 
peritética
 
em
 
direção
 a 
c
c = ternário 
peritético
 
d = ternário 
eutético
 
3
 sistemas binários :
 
Fo-An
 
eutético
 
 
An-SiO
2
 
eutético
 
 
Fo-SiO
2
 
peritético
 
Outras áreas são relativamente simples
* Liquido h
 - 
Fo forma primeiro
 e X
liq
 
 
i
 
 - 
An
 
junta-se
 e X
liq
 
 
c
 
 - F = 0 e fica em 
c
 até o liquido ser consumido 
 
- 
Nunca
 
deixa
 c
X
liq
 
 
g
 onde 
An
 
junta-se
 a 
En
 + 
Liq
 
- Como antes ocorre a reação 
contínua
 
Liq
 = 
An
 + 
En
X
liq
 
 
d
 
onde 
Tridymita
 também se forma
- Novamente fica em 
d
 
com a reação 
descontínua
 :
Liq
 = 
An
 + 
En
 + 
Tr
 até o último líquido desaparecer 
Desde 
e
 situa-se no triangulo 
En
 - 
An
 - 
SiO
2
, que é a assembleia mineral final. 
Como uma variação dessa sequência: começa com 
e
- Fo é a primeira fase a cristalizar. Então,
- X
liq
 
 
b
 onde 
En
 também se forma
- Como antes ocorre reação continua: 
Liq
 + Fo = Em
- Mas, quando X
liq
 alcança
 
f , o
 X
bulk
 (
e
) passa diretamente entre 
En
 e X
liq
 
Observação: Ternário 
Peritético
:
Quando X
bulk
 situa-se diretamente entre duas fases,
 
estas duas fases aparece para 
 c
ompletar o sistema: 
En
 +
 f
 = 
e.
Então 
En
 e 
líquido
 são todos tomados, 
Então a 
olivina
 deve ser consumida pela reação
 neste ponto 
phi
 = 2 e F = 3 - 2 + 1 = 2
X
liq
 então deixa a curva 
peritetica
 
 
En
 + 
Liq
 (campo)
.
(diretamente em 
direcão
 ao campo da 
En
)
Exemplo 3: Ternário Eutético: Di - Ab - An 
Diagrama isobárico ilustrando as temperaturas do liquidus no sistema 
diopsidio-anortita-albita sob pressão atmosférica (0.1 MPa). 
Visão Obliqua 
Cotético
 alcançado descendo as curvas continuadamente 
 
de
 Di - 
An
 (1274
o
C) para Di - Ab (1133
o
C).
Di - 
An
 
Eutético
 
Di - Ab 
Eutético
 
Ab
 - 
An
 
solução
 
sólida
 
Acima de 
1300
o
C
 p = 1
, 
 logo F = = 3 - 1 + 1 = 
3
A 
1300
o
C
 
diopsidio
 form
a-se na temperatura do 
liquidus
.
F = 3 - 2 + 1 = 2 
(liquido é restrito à 
superficie
 
liquidus
)
Resfriando-se mais 
consegue-se
 a 
reação
 
continua
:
 
 
liq
A
 
 Di + 
liq
B
 
 
e X
liq
 move-se diretamente em direção a Di
.
A 
1230
o
C
 plagioclá
sio junta-se ao 
diops
í
dio
 e liquido 
b
- F = 3 - 3 + 1 = 1
- 
Então X
liq
 
agora 
restringe-se
 a curva 
cot
é
tica
 
- 
X
plag
 pode agora ser encontrado através das
 
Tie
 
lines
 (desde que eles aplicam-se ao 
liquidus
 para o 
cot
é
tico
)
.
- 
X
plag
 = An
80
 
Projeção Politermal Isobárica
- 
Contorno isotermal somente sobre o 
liquidus
 
- 
Nenhum sobre o 
solidus
 
(assim X
plag
 indefinido).
- 
Coté
tico
 em vermelho.
- 
Algumas 
tie-lines
 conectando as composições dos
 
plagiocl
á
sios 
com os lí
quidos 
cot
é
ticos
 mostrado em verde 
Começando a resfriar com composição 
a 
 
Agora siga contínua reação do tipo: 
 
liq
A
 + 
plag
B
 
 
liq
C
 + 
plag
D
 
Plagioclásio segue caminho na base
Líquido segue caminho curvo (desde movimentos longe de um comp. de plagioclásio movente).
A 
1230°C
 o líquido atinge 
e
 
e
 o 
diopsídio
 forma-se juntamente com o líquido do 
cotético
, e o 
plag
 An75 (agora trabalham de 
tie-line
).
Agora nó
s resfriamos um liquido de composição 
d
Primeiro s
ó
lido formado será plagiocl
á
s
io
 
 
mas, nós não podemos saber qual sua composição
.
 
- 
Plag
 forma-se a cerca de 
1420
o
C
- 
X
plag
 a cerca de 
An
87
- 
Deve ser mais alta que 
An
75
X
liq
 segueo 
coté
tico
 através de uma reação continua: 
 
liq
A
 
 Di + 
Plag
 + 
liq
B
 
- 
Em qualquer ponto a composição total 
a
 deve ficar dentro do triângulo
 
Di - 
Plag
 - 
Liq
 
- 
Quando X
liq
 alcança 
c
 
X
plag
 
alcança 
An
50
- 
Agora 
Di-
a
-Plag
 são colineares 
- 
Então 
c
 é a ultima gota do lí
quido 
 
Seção isotermal a 
1250
o
C
 (e 0.1 
MPa
) no sistema 
Di-An-Ab
. Ambos de Morse (1994)
, Basaltos e Diagramas de Fase. 
Krieger
 
Publishers
.
Visão Obliqua ilustrando uma seção isotermal através do sistema 
diopsidio-albita-anorthita
. 
Reação Contínua: 
liq
A
 + 
plag
B
 
 Di + 
liq
C
 + 
plag
D 
O líquido move-se
 
 
e
 
 
f
 e o 
plag
. 
move
-se 
 
An
65
Quando
 X
plag
 
 An
65
 then Di - 
d
 - 
plag
 
são
 
colineares
 
Assim o líquido passado = 
f
Diagrama com 
4
 Componentes
Acrescentando Fo em Ab - 
An
 - Di
A curv
a 
coté
tic
a
 
 
Plag
 - 
Diopsidio
 torna-se uma 
superficie
 
Como o 
coté
tico
 Di - 
An
 - Fo 
Superfícies se encontram no 4-C curvas 
univariadas
, que se 
encontra
m
 em 4-C pontos invariantes. 
Não se pode visualizar
 
a profundidade no diagrama 
(o ponto y está na face 
Di-An-Fo
, na face 
Di-Ab
-Fo
, ou entre elas?)
Atingir o ponto em que perde a vantagem de sistemas modelo Ternário dos Feldspatos: Ab – Or - An
Traço do 
solvus
 a três intervalos de temperatura 
Tri
â
ngulo mostrando a coexist
ê
ncia de liquido e 
feldspatos
 a 900
o
C
. 
O sistema 
diopsidio-anortita-albita-forsterita
. 
Segundo 
Yoder
 e 
Tilley
 (1962).
 J. 
Petrol
.
Diagrama de fase P-T para a fusão do basalto 
toleítico
 de 
Snake
 
River
 (
Idaho
, USA) sob condições anidras. Segundo Thompson (1972).
 
Carnegie
 Inst. 
Wash
 
Yb. 71
P
ode-se
 fundir rochas reais 
Ao lado diagrama
 
 
P-T da fusão do basalto de 
Snake
 
 
River
. Cada curva representa a perda de uma fase quando se esquenta o sistema. 
Ele fica mais simples
Note o efeito de P
 
- 
Ol
 - 
Plag
 - 
Cpx
 at low P
- Granada e alta
 P
 (
eclogito
)
Séries de Reações de 
Bowen
: 
 Diagramas com mais de 4 componentes
 
Os Efeitos da Pressão
Toda reação s
ó
lido - liquido (fusão) tem uma inclinação positiva.
 
Aumentando a pressão (P
1
 
 P
2
) então 
alcança-se
 o ponto de fusão (T
1
 
 T
2
) de um sólido.
 
	
No 
sisitema
 
eutético
 aumentando P 
s
e alcançará o ponto de fusão 
A magnitude do efeito 
v
ariará para cada mineral diferente 
- 
Anorti
t
a
 se comprime menos que 
Diops
í
dio
 
- 
Então a elevação do ponto de fusão é menor para 
An
 que Di
- 
Então o 
eutético
 desloca-se em direção a 
An 
Efeito da pressão litostática sobre o líquido e composição eutética no sisitema diopsidio-anortita. 1 GPa 
O efeito da Pressão da Água na Fusão
Fusão seca: só
lido 
 
liquido
 
Acrescentando á
gua no fundido
 
(
a água entra no fundido
)
 
a
 reação torna-se:
 
s
ó
lido + 
água
 
 
=
 
 
liq
(
aq
) 
-
 
 
Então 
acrescentando á
gua a reação dirige-se para a esquerda.
-
 O lí
quido é estabilizado as expensas do s
ó
lido.
-
 
O resultado é o abaixamento do ponto de fusão.
-
 
A p
ressão é requerida para manter a água no fundido. 
Então
,
 aumentando 
P
 
 
permite que a água entre mais no fundido e aumenta a “depressão” 
do
 
ponto
 de 
fusão
. 
O Gráfico acima demonstra o efeito da saturação de H2O sobre a fusão da albita. Através experimentos de Burnham e Davis 
Curvas de fusão para rochas comuns secas e saturadas em água 
- As rochas 
máficas
 têm mais alto ponto de fusão que as 
félsicas
.
- Seus pontos de fusão são grandemente abaixados com a introdução de água 
- 
Granito é a ú
nica rocha 
crustal
 (não encontrada
 
em profundidades maiores que 1 
GPa
 (10kbar=30km) 
Só
lido saturado em H
2
O (linhas cheias) e sem H
2
O (tracejada) (inicio da fusão) para 
granodiorito
 (
Robertson
 
and
 
Wyllie
, 1971), 
gabro
 (
Lambert
 
and
 
Wyllie
, 1972) e 
peridotito
 (H
2
O-saturated
: 
Kushiro
 
et
 al.
, 1968; 
dry
: Ito 
and
 Kennedy, 1967).
 
Note-se a diferença no derretimento seco da  temperatura e do intervalo de fusão de um basalto, em comparação com a água,
 
equivalente saturada
.
 
O ponto de fusão
 
depressão é bastante
 
dramático
, e
specialmente em baixa a 
intermediária
 
pressões
.
 
Sabe-se o comportamento dos fundidos livres de água e saturados em água através de experimentos, os quais são fáceis de controlar 
Algumas rochas podem ser secas, outras saturadas
,
 
m
as a maioria situa-se entre os dois extremos. 
- 
um conteúdo de água fixo
 
<
 
n
í
vel de saturação
.
 
- 
uma atividade da água fixa
.
 
Fusão da Albita no sistema Albita – Água 
Do ponto a com 925
° 
C
 
 
e
 
1 
GPa
, em direção à 
superficie
 da Terra sob condições isotermais 
Em
 
a
 ele está acima do 
solidus
 
 
sat
urado
 em 
á
gua., 
Então ele é
 minimamente parcialmente fundido.
- 
Se ele tinha 0.52% de água ele poderia ser completamente
 
fundido
 
(curvas vermelhas).
- 
Com so
mente 50% de á
gua ele está aproximadamente 
- 
F
undido
 mas
 
 
não inteiramente.
- 
Quando o 
melt
 
 
alcança 
b
 ele 
torna-se completamente fundido
 (
liquidus
 
c
om 50% água)
- 
De 
b
 para 
c
 o fundido torna-se progressivamente mais 
superaquecido 
- 
Em 
c
 o fundido alcança o ponto onde ele está agora saturado com 50% de água (curva azul) ent
ã
o a água livre será liberada
.
 
- 
De 
c
 para 
d
 o fundido está saturado com água progressivamente em menor quantidade 
- 
Entre 
c
 e 
d
 o conteú
do de água do fundido 
- 
O Saturado será reduzido de 50% 
para 30% (aproximadamente
 
m
é
tade
) 
Curvas vermelhas = fusão para uma % mol de água fixa no fundido (X
w
)
.
Curvas Azuis = conteú
do de água no fundido saturado em água
.
 
Curvas Verdes = “seco
”(
sem água) e fundido saturado em água 
.
Note que qualquer curva para uma % fixa de água e uma curva que é saturada 
com aquela mesma % interc
epta a curva verde saturada
.
 
 
15% 
 
 
 20% 
 
 
50%
 
 
 
100%
Conclusão:
 
Embora a adiç
ã
o de água possa reduzir drasticamente o ponto de fusão das rochas, a
 
quantidade de fundido produzido a mais baixa 
T
 pode ser limitada 
limitada
, dependendo da quantidade de água disponível
.
 
Outro exemplo Isobárico 
Esquentando 
albita
 com
 
10 mol % 
agua
 a 0.6 
GPa
.
- 
Em 
e
 ele é 
albita
 sólida.
- 
Em 
f 
ela poderia ser toda fundida se tivesse água suficiente
 
(65%), mas existe somente 10% água. Então somente 10/65 ou 15% poderia fundir.
- 
Em 
g
 ela poderia ser completamente fundida se tivesse 50% água, mas com 10% ela será 10/50 ou 20% fundido.
- 
Em 
h
 ela será 10/20 ou 50% fundido
,
 e em 
i
 ela será 
f
inalmente 100% fundida.
- 
Fusão começa muito lentamente, 
e
 é acelerada perto da curva d
o 
liquidus
 (veja azul % no topo).
A subida do magma com
 
uma % fixa de água será progressivamente fundido
. 
Atingindo partes mais superficiais ele torna-se
 
saturado, e expele água
 p
ara suas encaixantes. 
Fusão da Albita com uma atividade de H2O fixa 
A solubilidade da água no fundido depende da estrutura do fundido (que reflete e estrutura mineralógica equivalente)
- 
A água se dissolve mais em fundidos polimerizados (
An
 
>
 Di)
.
- 
Então o efeito da depressão do ponto de fusão é maior para a 
An
 que para o Di.
- O 
eutético
 move-se em direçã
o da 
An
.Fluí
do pode ter uma mistura de
:
50% CO
2
 
- 50% H
2
O
 
 
com 
P
f
 = 
P
total
 
Fluí
do pode ser mistura de CO
2
-
 
H
2
O com 
P
f
 = P
Total 
Efeito da Pressão, Agua e CO2 na posição do eutético no sistema basáltico 
 
Efeito dos Voláteis no Sistema Ternário 
Eutético
A água move o (
2
 
GPa
) 
eutético
 em direçã
o a mais alta 
silica
, enquanto o CO
2
 move para os tipos mais alcalinos 
Efeito da Pressão no Sistema Ternário 
Eutético
Aumento da 
P
 move o terná
rio 
eut
é
tico
 (primeiro fundido) dos basaltos alcalinos saturados em 
silica
 para altamente 
subsaturado
.
An
y
�

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