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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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