Petro_3_Eng_Minas

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Petrografia – AULA 3 – Diagramas de 
fases em sistemas magmáticos 
Prof. Msc. Lauro Cézar Montefalco de Lira Santos 
Universidade Federal de Campina Grande 
UAMG – CTRN 
Curso Engenharia de Minas 
O que é um diagrama de fase? Por 
que? 
Alguns conceitos introdutórios 
• Estabilidade de uma fase refere-se a sua energia interna, a qual 
deve se adequar as condições vigentes 
• Metaestabilidade é a condição na qual a energia interna da fase é 
maior que as condições P-T vigentes 
• Energia de ativação é a energia necessária para que uma fase passe 
de uma condição metaestável para estável 
• Equilibrio existe quando a fase está em seu nível mais baixo de 
energia para as condições P-T. Dois minerais reativos podem ser 
considerados em equilibrio em determinadas condições expressas 
em diagramas P-T (Limites de fases) 
 
• Em fases ígneas e metamórficas podem se encontrar metaestáveis 
na superfície, mas certamente estiveram estáveis no momento de 
sua formação 
 
 
Estados de energia 
• Instável: Caindo ou 
“rolando” 
 
• Metaestável: 
Momentaneamente em 
um estado de baixa 
energia 
 
• Estável: Em um estado 
de real baixa energia 
Figure 5-1. Stability states. Winter (2001) An Introduction to 
Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall. 
A regra das fases (cont.) 
• Importância: Utilizada por petrologistas para predizer dentre 
outras coisas o numero de fases presente em assembléias em 
equilibrio 
 
• Nomenclatura importante: 
• Invariante (f = 0) -> Grau de liberdade é zero 
• Univariante (f = 1) -> Um grau de liberdade 
• Divariante (f = 1) -> Dois graus de liberdade 
• Trivariante (f = 3) -> Três graus de liberdade… 
 
• Liquidus => Curva que separa áreas onde não há qualquer 
sólido presente de áreas onde sólidos coexistem com o melt 
• Sólidus => Curva que separa áreas onde coexistem solidos e 
melt de áreas onde não existe melt 
 
 
Sistemas com um componente (c = 1) 
• Sistema SiO2. Desde que todas as fases tem a mesma 
composição, não há variações composicionais a 
considerar. 
• Importante neste tipo de sistemas: Diagramas simples P 
X T 
• Outros sistemas importantes: 
– Sistema Al2SiO5 
– Sistema CaCO3 
– Sistema Mg2SiO 
– Sistema KAlSi3O8 
 
Campos de estabilidade da SiO2, 
Winter (2001) 
Sistemas com dois componentes (Binários) 
• I) Sistemas eutéticos, e.g., (Di) - (An) 
– Pouca ou nenhuma solução sólida entre os membros 
extremos 
• II) Sistemas peritéticos (componentes intermediários, 
e., (Fo) - (SiO2) com um como membro intermedíario -
> Melts incongruentes 
• III) Sistema com duplo eutético, e.g., (Ne-SiO2)-> Melts 
incongruentes de Ab 
• IV) Sistemas mostrando miscibilidade completa entre 
as fases sólidas e liquidas, e.g., (Ab) - (An), (Fo) – (Fa) 
• V) Sistemas com solvus, e.g., (Ab) – (Or); (En) – (Di) 
– Estes sistemas exibem soluções sólidas variáveis entre 
membros extremos 
• VI) Sistemas hidratados, e.g., Ab- H2O, (SiO2) – H2O 
Sistemas binários com eutético 
(Fusão congruente) 
 
O sistema diopsidio - anortita 
 
Sistema binário representando fases misciveis 
 
Miscibilidade completa entre soluções 
sólidas – O caso dos plagioclásios 
Winter, 2001 
Olivinas (Fo-Fa) 
 
Sistemas binários com componentes 
intermediários 
• Em sistemas binários reais é frequente a possibilidade de 
reação entre dois componentes com a produção de 
compostos intermediários 
 
• Exemplo clássico: Por que forsterita e quartzo não coexistem 
em sistemas magmáticos com evolução normal? 
 
 
Sistemas binários com componentes 
intermediários 
• Sistema 
peritético: En 
intermediária 
P 
T´ 
x 
Fo-SiO2 -> Cont. 
 
Sistemas com três componentes (ternários) -
> Tentativa de expressar 3D em 2D 
• As linhas vermelhas representam 
o eutético binário para anortita e 
forsterita, 
• As linhas azuis representam o 
eutético entre forsterita e 
diopsidio 
• As linhas verdes representam as 
relações eutéticas entre 
diopsidio e anortita. 
• As linhas pretas conectam cada 
eutético binário para formar uma 
visão 3D encontrando assim o 
eutético ternário. 
• Essas linas são chamadas de 
cotéticas 
• ET é o ponto de menor 
temperatura do sistema 
(Comparado no ponto mais 
profundo de encontro dos três 
vales). 
O que se espera em um sistema ternário? 
 • A superfície do 
liquidus é projetada 
na base do triângulo, 
assim como a posição 
das linhas cotéticas. 
• As cotéticas são 
chamadas de limites 
de campos e definem 
campos distintos de 
cristalização 
• As linhas finas 
representam 
contornos 
Morse (1994) Basalts and phase diagrams 
O que se espera em um sistema ternário? 
• Cristalização em equilibrio de 
uma composição a: 
• Fo cristaliza-sea 1.500°C 
• Liquido segue uma traetória até 
b. Em b An e Fo se cristalzam 
(30% An e 70% Fo) 
• O Liquido segue sua trajetória 
pela cotética até M 
• Em M diopsidio se cristaliza e 
neste ponto as três fases 
coexistem em quantidades 
correspondentes a M 
composition M. 
• Cristalização fracionada segue a 
mesma trajetória, a diferença é 
que os cristais vão sendo 
removidos do sistema a medida 
que se formam. 
Morse (1994) Basalts and phase diagrams