Diagramas de Fase - Ternários [Compatibility Mode]

Prévia do material em texto

PetrologiaPetrologiaPetrologiaPetrologia
ÍÍÍgneaÍgneaÍgneaÍgnea
DIAGRAMAS DIAGRAMAS TERNÁRIOSTERNÁRIOS
(C=3)(C=3)
CONSTRUINDO UM DIAGRAMA TERNÁRIOCONSTRUINDO UM DIAGRAMA TERNÁRIO
 3 SISTEMA BINÁRIOS EM UM SÓ DIAGRAMA;
 2 FORMAS DE REPRESENTAÇÃO: A) EM PERSPECTIVA – 3D; B) PROJEÇÃO 
EM DIAGRAMA TRIANGULAR – 1D 
EM PERSPECTIVA - 3D DIAGRAMA TRIANGULAR -1D
Ex: sistemas 
binários com
Superfície do 
líquidus
Isotermas
binários com 
eutético
líquidus
Isotermas
Linha cotética
M
Isotermas
M
Linha cotética
M
Eutético 
t á iternário
Temperatura decresce em Temperatura decresce em 
direção ao centro do diagramadireção ao centro do diagrama
SISTEMASSISTEMASSISTEMAS SISTEMAS 
ÀÀRELEVANTES À RELEVANTES À 
CRISTALIZAÇÃOCRISTALIZAÇÃOCRISTALIZAÇÃO CRISTALIZAÇÃO 
DOS BASALTOSDOS BASALTOSDOS BASALTOSDOS BASALTOS
Sistema Diopsidio-Anortita-Forsterita
(Eutético Ternário)(Eutético Ternário)
AnorthiteAnorthiteTrês Eutéticos Binários
Sem Solução SólidaSe So ução Só da
Eutético Ternário = M
TT
MM
TT
ForsteriteForsterite
DiopsideDiopside
Projeção T‐X do Sistema i ‐ An ‐ Fo
Diagrama Isobárico (P cte) ilustrandog ( )
a temperaturatura do liquidus no
sistema Di-An-Fo em pressão
atmosférica (0 1 MPa) modificado de
CaAl2Si2O8
atmosférica (0.1 MPa) modificado de
Bowen (1915), A. J. Sci., & Morse
(1994), Basalts and Phase Diagrams..
Ca (Fe,Mg) Si2O6 Mg2SiO4g2 4
Resfriamento de um líquido de 
composição a (2000oC)
CaAl2Si2O8
composição a (2000 C)
2000oC = ?
1700oC
Intercepta a superfície do liquidus
O que acontece ??
Ca (Fe,Mg) Si2O6 Mg2SiO4
Liquid a
A
An + Liq
Di + Liq
Di + An
An
CaAl2Si2O8
Forma Forsterita pura 
como em um sistema 
binário
M
g
2
S
i
O
4
Ca (Fe,Mg) Si2O6
M
Continuação do resfriamento;
Fo cristaliza e o líquido se empobrece no q p
componente Fo;
Xliq se afasta diretamente do vértice Fo; 
Linha do líquido é a -> bLinha do líquido é a > b
Ao longo desta linha o líquido 
sai de 1700oC até cerca de 
1350oC com uma reação 
contínua :
LiqA -> LiqB + FoqA qB
Proporção relativa de líquido e Fo
o CaAl2Si2O8Em 1500oC 
 Liquido é Fo-a
 Solido Fo é a-x
CaAl2Si2O8
 Solido Fo é a-x
Ca (Fe,Mg) Si2O6 Mg2SiO4
O que acontece em 1350oC ?
Diopsidio Puro se junta a 
CaAl2Si2O8
p j
olivine + liquid
 A composição do líquido segue a 
linha cotetica > Mlinha cotetica -> M
i
2
O
6
F
e
,
M
g
)
 
S
i
C
a
 
(
F
Mg2SiO4
 Qual é a razão Diopsidio / Forsterita?
12741274 M12741274 M
b
13921392
Fo + Liq
13921392
DiopsidioDiopsidio cc 13871387
 Em1300Em1300
oo
C C liquidoliquido = = XX
 Plano triangular X Plano triangular X -- Di Di –– FoFo
Liq xLiq x
aa
DiDiDiDi
FoFomm
Liq/solido total= a-m/Liq-a/ /
Di/Fo total= m-Fo/Di-m
EmEm 12701270ooC C atingeatinge M M –– ternárioternário EutéticoEutético
anortitaanortita se junta se junta aoao liquid + liquid + forsteriteforsterite + + 
diopsidediopside
CaAl2Si2O8
diopsidediopside
Fica em 270oC até consumir todo líquido
AbaixoAbaixo de de 12701270ooCC temtem--se o se o 
sólidosólido FoFo + Di + An+ Di + An
i
2
O
6
F
e
,
M
g
)
 
S
i
C
a
 
(
F
Mg2SiO4
Sistema Ternário com 1 Solução Sólida
Sistema Diopsidio-Albita-Anortita
Sistema Ternário com 1 Solução Sólida
Sistema Diopsidio-Albita-Anortita
Diagrama isobárico (0.1 Mpa) ilustrando as
temperaturas do liquidus no sistema diopsidio-
albita-anortita (Morse 1994).
O líquido cotético diminui continuamente a 
partir do Di - An (1274oC) até Di - Ab 
(1133oC)
Di - An Eutético
Di - Ab Eutético
Ab – An Solução Sólida
Liquid a
A
An + Liq
Di + Liq
Di + An
An
Projeção Politermal 
Isobárica
Diagrama T - X
Contorno isotermal somente 
no Liquidus;
Nenhum no Solidus (Xplag
indefinido);
Linha cotética em vermelhoLinha cotética em vermelho
Conecção entre a
composição do
plagioclásio com oplagioclásio com o
líquido cotético
Resfriamento de um líquido de 
composição a
Acima de 1300º C P =1, então 
F = C – P + 1 = 3 – 1 + 1 = 3;
Em 1300º C forma diopsídio naEm 1300 C forma diopsídio na 
temperatura do Liquidus ; 
F = 3 - 2 + 1 = 2 (líquido está restrito 
à superfície do Liquidus)à superfície do Liquidus)
Como a temperatura 
diminui , teremos uma 
ã íreação contínua: 
LiqA Di + LiqB
e Xliq se afasta 
di t t d Didiretamente do Di;
P + F = C + 2 P = número de fases
Regra das Fases (de Gibbs)
P + F = C + 2 P = número de fases
C = número de componentes
F = grau de liberdade (número de varáveis independentes)
2 = parâmetros intensivos; usualmente T e P para geólogos
F = C - P + 2
Em 1230oC plagioclásio se junta ao 
dipsídio e líquido b; logo F = 3 – 3 + 1 = 1
Então Xliq agora está restrita à curva 
Ca (Fe,Mg) Si2O6
o liq go es es cu v
cotética;
Xplag pode agora ser encontrada a 
partir da linha de amarração (desdepartir da linha de amarração (desde
que se aplique ao líquido cotético);
Xplag = An80
NaAlSi3O8 CaAl2Si2O8
Xliq segue a linha cotética como uma
reação contínua: 
li > Di + Pl + liliqA -> Di + Plag + liqB;
Em qualquer ponto a composição a
deve estar dentro do triângulodeve estar dentro do triângulo
Di - Plag – Liq;
Quando Xli atinge c X l será An50Quando Xliq atinge c Xplag será An50;
Agora Di-a-Plag são colineares, 
então c é a última fração de 
líquido.
Resfriamento de um líquido de 
composição d
O primeiro sólido a se formar será 
plagioclásio, mas não podemos determinar 
que composição ele terá;que composição ele terá;
Plagioclásio se forma ~ 1420o C;
X é apro An ;Xplag é aprox. An87;
Deve ser > An75; Por quê?
Em 1230oC o líquido atinge e e diopsídio
se forma junto com o líquido cotético e j q
plag An75 
Como o líquido se move de e -> f e 
plagioclásio -> An65
Quando Xplag -> An65 então Di - d - plagQ plag 65 p g
são colineares;
Portranto , o último líquido = f
SISTEMASSISTEMASSISTEMAS SISTEMAS 
ÀÀRELEVANTES À RELEVANTES À 
CRISTALIZAÇÃOCRISTALIZAÇÃOCRISTALIZAÇÃO CRISTALIZAÇÃO 
DE GRANITOSDE GRANITOSDE GRANITOSDE GRANITOS
SISTEMASISTEMAAbAb--AnAn--OrOr ±± HH22OOSISTEMA SISTEMA AbAb--AnAn--Or Or ±± HH22O O 
(Feldspatos)(Feldspatos)(Feldspatos)(Feldspatos)
CONSTRUINDO O SISTEMA AbCONSTRUINDO O SISTEMA Ab--AnAn--Or Or 
EM CONDIÇÕESANIDRASEM CONDIÇÕESANIDRASEM CONDIÇÕES ANIDRAS EM CONDIÇÕES ANIDRAS 
Sistema Ab-An Sistema Or-Ab
EfeitosEfeitos dada PPH 2O H 2O sobresobre osos sistemassistemas AbAb--Or, Or, AbAb--An e OrAn e Or--An. An. 
CONSTRUINDO O SISTEMA AbCONSTRUINDO O SISTEMA Ab--AnAn--Or Or 
EM CONDIÇÕESANIDRASEM CONDIÇÕESANIDRASEM CONDIÇÕES ANIDRAS EM CONDIÇÕES ANIDRAS 
Sistema Or-AnSistema Or An
“Dry” – PH O= 1atmDry – PH2O= 1atm
“Hidrous” – PH2O= 5atm
EfeitosEfeitos dada PPH 2O H 2O sobresobre osos sistemassistemas AbAb--Or, Or, AbAb--An e OrAn e Or--An. An. 
Ternary FeldsparsTernary Feldspars
1400
1500
15
Liquid
Plagioclase
Baixas PH2O
1300
1400
T Co
Plagioclase
Liquid
plus
Plagioclase
1118
Ab 20 40 60 80 An
1100
1200
Hipersolvus
Weight % An
Figure 7-10. After Carmichael et al. (1974), Igneous Petrology. McGraw Hill.
Sistema Ab-An-Or ternário anidro
Alt t t (>900°C)Altas temperaturas (>900°C) 
– Solvus não é mostrado!!
Baixas pressões de H2O
Limite de solubilidade
1 feldspatos solução 
sólida
TEutético Or-An2 
feldspatos
sólida
Campo da leucita
Tminimum Or-Ab
Ternary FeldsparsTernary Feldspars
Altas PH2O
Subsolvus
Figure 7-10. After Carmichael et al. (1974), Igneous Petrology. McGraw Hill.
Sistema Ab‐An‐Or ternário –Altas PH2O
2 feldspato2 feldspato1 feldspato solução sólida1 feldspato solução sólida 2 feldspato2 feldspato1 feldspato solução sólida1 feldspato solução sólida
 DIMINUÍÇÃO DA TDIMINUÍÇÃO DA TLIQUIDUSLIQUIDUS
DESAPARECIMENTO DO CAMPO DA LEUCITADESAPARECIMENTO DO CAMPO DA LEUCITA
RESTRIÇÃO DO CAMPO DE MISCIBILIDADE DOS FELDSPATOSRESTRIÇÃO DO CAMPO DE MISCIBILIDADE DOS FELDSPATOS
BAIXAS PH2O
ALTAS PH2O
Ternary Feldsparsy p
f lTrace of solvus 
at three   
temperature 
intervals
Triangle shows coexistingTriangle shows coexistingTriangle shows coexistingTriangle shows coexisting
feldspars and liquid atfeldspars and liquid at
900900ooCC
Figure 7‐11. Winter (2001) An g ( )
Introduction to Igneous and 
Metamorphic Petrology. Prentice 
Hall.
Sistema Ab‐An‐Or ternário – Altas PH2O
Como descrever o curso de 
cristalização de um líquido de 
composição Acomposição A
2 feldspato2 feldspato1 feldspato solução sólida1 feldspato solução sólida 2 feldspato2 feldspato1 feldspato solução sólida1 feldspato solução sólida
4 fases L+V+Plss+FK
C d
Baixa Pressão de 
PH2OCampo da 
leucita oriundo 
d f ã
PH2O
da fusão 
incongruente 
d O t lá ido Ortoclásio
SISTEMA SISTEMA AbAb--AnAn--OrOr--QzQz--HH22O O 
Quartzo
Orss
Ab
A cristalização começa originando um sólido (A cristalização começa originando um sólido (FkFk, , 
PlPl ou ou QtzQtz))
Com o avanço da cristalização a composição do liquido é Com o avanço da cristalização a composição do liquido é Abssmodificadamodificada
O caminho da cristalização encontra a O caminho da cristalização encontra a superficiesuperficie
onde coexiste 4 fases (liquido+2 onde coexiste 4 fases (liquido+2 solidossolidos+vapor.+vapor.
O caminho da cristalização O caminho da cristalização O caminho da cristalização O caminho da cristalização 
encontra a encontra a superficiesuperficie onde coexiste onde coexiste 
4 fases (liquido+2 4 fases (liquido+2 solidossolidos+vapor.+vapor.
A cristalização continua até A cristalização continua até 
t li h AB d t li h AB d encontrar a linha AB onde começa a encontrar a linha AB onde começa a 
cristalizar a terceira fase. Neste cristalizar a terceira fase. Neste 
momento coexistem as 5 fases e o momento coexistem as 5 fases e o 
caminho da cristalização segue a caminho da cristalização segue a 
t tid d t iâ l t tid d t iâ l OO AbAbseta no sentido do triângulo seta no sentido do triângulo OrOr--AbAb--
QzQz. . 
Curva do solvus ternário
Linha
cotéticacotética