Apostila de Petrologia Experimental

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AULA 1 e 2 – Profesora Márcia
Petrologia Experimental
2.0 SISTEMA BINÁRIO
2.1 Generalidades
	A cristalização magmática é um processo bastante complexo, variando de acordo com a natureza do magma e das condições ambientais. Basta relembrar aqui, por exemplo, as diferenças no comportamento do magma basáltico e granítico durante a sua cristalização.
	Magma
	Água dissolvida
	Intervalo de temperatura entre o início ao fim de cristalização
	Basáltico
	Traços
	Amplo
	Granítico
	Alguns %
	Reduzido
Percebe-se, pois de imediato a importância de entender-se o processo da cristalização magmática já que o fenômeno permite explicar a distribuição e as feições geológicas que caracterizam a ocorrência dos diversos tipos litológicos. Também a diferenciação magmática, isto é, a formação de vários tipos de rochas a partir de um só magma, pode ser entendida através do tipo de consolidação ígnea, assim com o desenvolvimento de certas estruturas e texturas típicas.
A cristalização magmática é, como indica o próprio nome, a transformação do líquido magmático em cristais pelo resfriamento da câmara magmática, isto é, pelo abaixamento de temperatura. Durante a cristalização fica, pois caracterizado um estado de equilíbrio entre o líquido magmático, que ainda irá cristalizar, e os cristais já formados. Em outras palavras, a cristalização magmática pode ser estudada por diagramas de equilíbrio que ainda são obtidos por via experimental em laboratório, utilizando-se como modelos misturas de silicatos representando magmas simplificados.
2.2 Regra Das Fases
Para um melhor entendimento dos diagramas de equilíbrio é necessário recapitular a regra das fases expressa pela relação:
F= c – p + x
F: grau de liberdade, isto é, número de parâmetros de estado que podem ser variados arbitrariamente, sem mudar o estado do sistema.
C: número de componentes do sistema, correspondente ao número mínimo de substância química necessárias para a descrição de composição do sistema.
P: número de fases do sistema, isto é, os diversos estados (sólido, líquido, gasoso), dos constituintes do sistema. As fases são, portanto partes homogêneas dos sistemas, sem que haja necessidade de sua continuidade física. Assim se tivermos 10 gotículas de óleo isoladas, emuladas num copo d’ água, teremos duas fases (óleo líquido e H2O líquido) e não onze (11) fases (água + gotículas de óleo).
X: parâmetros do estado do sistema, isto é, as condições que definam uma determinada associação de fases do sistema. Pela variação dos parâmetros do estado é possível fazer surgir novas fases ou provocar o desenvolvimento de fases previamente existentes no sistema.
Consideramos, por exemplo, o sistema H2O (Fig. 07). É possível obter-se várias fases (água, gelo, vapor) nestes sistemas pela variação de pressão e de temperatura, isto é, dos parâmetros do estado, neste caso 2, (P, T). O número de componentes é 1 (H2O) já que todas as fases tem esta composição. Não é necessário considerar-se dois componentes (H2 e O2) como no caso do sistema oxigênio-hidrogênio-água.
Isto posto, vamos examinar o significado do grau de liberdade (F), ou seja, o número de parâmetros que podem ser variadas, dentro de certos limites, sem alterar o estado do sistema. Para o sistema H2O temos:
C: 1 (H2O)
P: 3 (gelo, água, vapor)
X: 2 (P, T)
F: c – p .: x: 1 – 3 + 2 = 0
	Isto indica que não podemos mudar nenhum parâmetro do estado para manter inalterado o estado do sistema, caracterizado pelo equilíbrio água-vapor-gelo. Em outras palavras o equilíbrio é puntual, no nosso caso o famoso ponto tríplice, caracterizado por uma, e uma só, associação de pressão e temperatura. Se conseguirmos, entretanto um estado do sistema caracterizado pela coexistência de somente duas fases (por exemplo, água e vapor) de tal modo que p=2, então f=1, isto é, existe um grau de liberdade. 
Figura 1 – Diagrama de fases do sistema H2O
Este caso indica que os parâmetros do estado pode ser variado arbitrariamente já que para cada variação arbitrária de um dos parâmetros existe uma variação obrigatória do outro parâmetro para que seja mantido o estado do sistema.
Em outras palavras o equilíbrio é linear, isto é, existe ao longo de uma linha, denominado neste caso de linha de equilíbrio vapor d’água. 
Assim na Fig.1 existe uma posição de equilíbrio entre a água e o vapor a 100 ° C e 1 atm (ponto A).Se a temperatura for variando arbitrariamente para 200 ° C (ponto B), a pressão deverá variar obrigatoriamente para 50 atm para que seja mantido o estado do sistema caracterizado pelo equilíbrio água-vapor. Entre os pontos A e B existe um infinito número de associações de P-T ostentando o mesmo estado de sistemas considerando que no seu total, constituem a correspondente curva de equilíbrio.
	A diferença entre o sistema H2O e os sistemas silicáticos, futuramente analisados, consiste em considerar-se apenas um parâmetro do estado, ou seja, a temperatura já que a cristalização magmática pode ser considerada dentro de certas limitações como sendo um processo isobárico. Desta maneira resulta para a regra das fases a expressão:
F: c – p + 1 (para sistemas silicáticos)
2.3 Sistemas Binários com Ponto Eutético Simples
	Este tipo de diagrama, exemplificado pelo sistema Diopsídio (Ca Mg Si2O6) – Anortita (Ca Al Si2O8) respectivamente um piroxênio, um feldspato cálcico é um dos mais simples, correspondente a um magma básico ultra-simplificado. Como entre ambos os componentes não ocorre reação com a conseqüente formação das novas fases, o sistema pode ser assim caracterizado:
C: 2(Ca Mg Si2O6) (, Ca Al2 Si2 O8)
X: 1 (T)
P: 3 (diopsídio, anortita, fundido silicático)
	
	Para determinar-se o número máximo de fases que podem coexistir neste sistema aplica-se a regra das fases tornando-se f = 0, x = 1 e c = 2, o que resulta em p = 3, ou seja, todas as 3 fases do sistema podem coexistir num ponto, neste caso denominado de ponto eutético E (figura 3).
	O diagrama focalizado pode ser subdividido no sentido vertical em 3 regiões distintas:
Figura 2 – Diagrama binário com eutético simples
1 – A região abaixo de temperatura do eutético (1270 ° C) no qual todo o magma se acha cristalizado (solidus).
2 – A região acima das curvas do início da cristalização, na qual só ocorre material fundido (liquidus).
3 – A região situada entre as curvas do início da cristalização e o ponto eutético caracterizado pela coexistência do líquido magmático e cristais já formados (solidus-liquidus). Esta região representa pois o intervalo de temperatura durante o qual se desenvolve a cristalização.
	
A região solidus-liquidus comporta duas divisões no sentido horizontal:
1 – O setor que se estende a composição 100 % diopsídio – 0 % anortita (limite esquerdo do diagrama) até o eutético (58 % diopisídio – 42 % anortita). Nesta área a cristalização iniciou-se com a formação de cristais de diopsídio.
2 – O setor que se estende do eutético até a composição 100 % anortita – 0 % diopsídio (limite direito do diagrama), caracterizado pela cristalização inicial da anortita.
	No encontro dos dois setores, isto é, no ponto eutético, é pois obvio que cristalizam conjuntamente cristais de anortita e diopsídio. Consideramos agora a cristalização dos 3 fundidos A, B e C.
1 – O fundido A, contendo 80% de anortita e diopsídio está situado à direita do ponto eutético. A cristalização inicia-se com o abaixamento da temperatura a 1510° C com a formação de cristais de anortita. Pela retirada de anortita o fundido sobre um enriquecimento relativo em diopsídio, isto é, a composição do fundido se desloca para a esquerda (flechas) rumo ao ponto eutético. Com a contínua queda de temperatura cada vez mais anortita irá cristalizarem-se e o líquido residual ficará cada vez mais enriquecido em diopsídio. A 1270° C o líquido terá atingido a composição do eutético e neste instante irão cristalizar conjuntamente diopsídio e anortita na proporção 58:42.
	Durante o intervalo de cristalizaçãoentre 1510 e 1270° C a anortita inicialmente formada irá desenvolver-se progressivamente originando grandes cristais (item 1.4.5.7.). Já no eutético a cristalização ocorre a uma temperatura fixa e não a uma mistura de pequenos cristais de diopsídio e anortita denominada de matriz. Resulta, pois ao final da cristalização de todo o magma, uma rocha porfirítica contituída por fenocristais de anortita numa matriz final de diopsidio anortitica.
	Todos os fundidos com composição situada a direita do ponto eutético cristalizam segundo o esquema do líquido A.
2 – Consideramos agora o fundido B composto por 80 % de diopsídio e 20 % de anortita situado à esquerda do ponto eutético. A cristalização inicia-se a 1350° C com a formção de cristais de diopsídio. Isto leva a um enriquecimento do líquido coexistente em anortita cuja composição se desloca rumo ao eutético. Com o sucessivo abaixamento da temperatura acompanhado pela cristalização de mais diopsídio e conseqüente enriquecimento do líquido em anortita, é atingido a 1270° C o ponto eutético, quando então cristalização conjuntamente e anortita na proporção 50:42. Após a consolidação na proporção total do magma resultará uma rocha porfirítica constituindo por fenocristais de diopsídio numa matriz de diopsídio e anortita.
	Todos os fundidos com composição situada do ponto eutético cristalizam segundo o esquema do líquido B.
3 – O fundido C com composição eutética irá cristalizar diretamente a 1270° C com a formação de uma rocha de granulação fina composta por uma mistura de anortita e diopsídio na porporção de 42:58.
Conclusões:
	A análise do diagrama revela:
1 – Que num sistema a temperatura do início da cristalização com a proporção dos componentes contidos no liquido original.
2 – Que silicatos quando misturados em fundidos, deprimem mutuamente os seus pontos de cristalização, assim apesar da anortita pura e do diopsidio puro cristalizarem-se respectivamente a 1550° C e 1400° C, pela mistura de ambos,pode surgir um fundido que irá cristalizar apenas a 1270° C (mistura eutética).
3 – Que o intervalo de temperatura durante o qual ocorre a cristalização depende da composição inicial do fundido, podendo variar desde 0° C (ponto eutético) a centenas de graus (fundidos ricos em anortita ou diopsídio).
4 – Apesar de início da cristalização ocorrer a temperaturas variáveis de acordo com a composição do líquido inicial , o fim de cristalização ocorre a uma temperatura fixa, a do ponto eutético.
5 – A última fração cristalizada, a partir de qualquer fundido considerado, tem sempre a mesma composição, ou seja, diopsídio, e feldspato cálcico na proporção 52:40.
2.4 – Variação de ponto eutético com a pressão
	Nestes itens são discutidos basicamente a influencia de dois tipos de pressão, ou seja, a pressão exercida por vapor d’água e a pressão dita seca. O primeiro caso pode ser visualizado pelo exemplo da panela de pressão que age sobre o alimento que está cozinhando, sob uma pressão de vapor d’água. Já o segundo caso, pressão seca, pode ser exemplificado pela pressão sobre uma substância colocando simplesmente um peso.
2.4.1 – A influência da pressão de vapor d’água
	A influência de pressão de vapor d’água sobre um sistema Diopsídio-Anortita já implica:
1 – No abaixamento de temperatura de cristalização;
2 – Na mudança de composição de mistura eutética. (muda para 50:42 sendo antes na proporção 52:40)
2.4.2 – A influência da pressão seca
	Este é o caso mais realístico para o sistema Diopsídio-Anortita tendo em vista que o mesmo representa um magma básico ultra simplificado que são, como já ficou exposto anteriormente , pobres em água . As causas de tal comportamento são duas:.
1 – A baixa solubilidade da água em magmas básicos;
2 – O magma básico se origina na base da crosta ou nas camadas superiores do manto onde as condições de pressão, temperatura são muito elevadas. Nestas condições a água não permanece nestes locais, já que os mesmos tende a migrar as regiões de baixa pressão e temperatura.
A influência da pressão seca manifesta-se sistema Diopsídio-Anortita sob duas formas:
1 – Elevação do ponto de fusão das misturas do sistema conforme os dados da página seguinte (Fig. 10).
	
	Temperatura de Fusão
Pressão Normal
	Temperatura de Fusão
Pressão de 300 Kg/cm2
	Diopsídio
	1360° C
	1450° C
	Anortita
	1530° C
	1550° C
	Mistura Eutética
	1270° C
	1300° C
2 – Mudança na composição da mistura eutética conforme os dados abaixo:
	
	Diopsídio
	Anortita
	Pressão Normal
	58 %
	42 %
	Pressão de 300 Kg/cm2
	50 %
	50 %
Consideramos agora um fundido com composição próximo à da mistura eutética (55 % Di – 45 % An) representado pelos pontos 1 e 1’ na Figura . De acordo com a pressão agindo sobre o fundido as seqüências de cristalização serão distintas. Assim a elevadas pressões cristalizará inicialmente diopsídio e, a 1300° C uma mistura final de diopsídio e anortita na proporção de 50:50. 
Já à pressão normal cristalizará inicialmente anortita e posteriormente a 1270° C uma mistura de diopsídio e anortita na proporção de 58:42 (item 2.3). Tal fato ocorre do fundido a elevadas e baixas pressões situar-se respectivamente à esquerda e a direita do ponto eutético. Resultarão ao final da cristalização, pois duas rochas com composições idênticas (55 Di – 45 An), mas com texturas diferentes. As elevadas pressões forma-se-á uma rocha porfirítica com fenocrsitais de diopsídio numa matriz de diopsídio e anortita enquanto a baixas pressões a rocha exibirá fenocristais de anortita numa amtriz de diopsídio e anortita.
	Outro aspecto interessante elucidado pelo sistema em discussão é a cristalização de um fundido em condições de rápido alívio de pressão. 
Estas condições ocorrem em vulcões através dos quais o material é lançado repentinamente do interior da crosta terrestre (elevada pressão) para a superfície da mesma (baixa pressão). Consideremos o fundido cristalizado (Ponto 2) isto é, a coexistência de uma fase cristalina (diopsídio) e a uma fase líquida. Se este material sofrer um rápido alívio de pressão sob temperatura constante e a sua posição passará a ser 2’, situada no campo liquidus. Com isto os cristais de diopsídio já cristalizados serão re-dissolvidos no fundido a partir do qual agora irá cristalizar a anortita (Ponto 3) e mais tarde a 1270° C no ponto eutético, uma mistura de diopsídio e anortita na proporção de 58:42.
	Se, porém durante o alívio de pressão também ocorrer um abaixamento da temperatura, os cristais pré-existentes não serão totalmente re-dissolvidos no líquido, já que se trata de um processo lento, e sim apenas parcialmente. Resultará então, após a cristalização total do fundido, uma rocha exibindo cristais corroídos (Fig. 11).
2.5 Sistema Binário com Eutético Duplo
	Consideremos o sistema constituído pelos dois componentes SiO2 (sílica) e NaAlSiO4 (Nefelina). As fases deste sistema, já que existe reação entre os seus componentes, são os que seguem (Fig. 12):
1 – Fundido
2 – SiO2 (sílica)
3 – NaAlSiO4 (nefelina)
4 – NaAlSiO4 + 2 SiO2 = NaAlSi3O8 (albita)
Aplicando-se a lei das fases determina-se o número máximo de fases que poderão coexistir:
F = c – p + 1:. 0 = 2 – p + 1:. P = 3
	Isto indica que no máximo 3 das 4 fases do sistema considerado poderão coexistir uma determinada condição de pressão e temperatura. Tal fato pode ser comprovado por um raciocínio simplista. 
Se todas as fases coexistirem fatalmente nefelina e quartzo irão reagir para a formação da albita, com o conseqüente desaparecimento de uma das duas fases envolvidas na reação de acordo com as proporções dos componentes no fundido inicial. Assim teremos:
Figura 3 – Diagrama Nefelina-Sílica com eutético duplo.
1 – No caso de excesso de NaAlSiO4 sobre SiO2 resultará o desaparecimento desta última por ocasião de formação de NaAlSi3O8, que juntamente com o excesso de Na AlSiO4 irão constituir o sub-sistema integrado pelas fases Nefelina-Albita fundido,do tipo eutético simples (item 2.3).
2 – Ocorrendo excesso de SiO2 sobre NaAlSiO4, após a reação de formação de NaSiO8, o excesso de SiO2 e o NaAlSi3O8 irão constituir o sistema integrado pelas fases Albita-Sílica-fundido, do tipo eutético simples.
3 – NaAlSiO4 e SiO2 ocorrem na proporção exata para serem totalmente consumidos durante a formação do NaAlSi3O6. Este caso representa a linha de separação entre os casos com excesso ou deficiências de SiO2 ou NaAlSiO4, ou seja, o limite comum aos dois sub-sistemas da Figura 12.
Para cada um dos casos sub-sistemas a cristalização será idêntica à descrita no item 2.3 como segue:
	Composto
	Cristalização Inicial
	Intervalo de Cristalização
	Cristalização Final
	A
	Nefelina
	Existe
	Nefelina+Albita (E1)
	B
	________
	Não existe
	Nefelina+Albita (E1)
	C
	Albita
	Existe
	Nefelina+Albita (E1)
	D
	________
	Não existe
	Albita
	E
	Albita
	Existe
	Albita+Sílica
(E2)
	F
	________
	Não existe
	Albita+Sílica
(E2)
	G
	Sílica
	Existe
	Albita+Sílica
(E2)
Os sistemas binários com ponto eutético duplo são de importância para a elucidação de certas paragêneses. No caso focalizado fica demonstrado que a partir de um mesmo sistema, dependendo apenas da proporção de seus diversos componentes, podem cristalizar rochas contendo:
1 – Somente albita
2 – Albita e nefelina
3 – Albita e quartzo
	Não poderá, entretanto cristalizar uma rocha contendo conjuntamente nefelina e quartzo dado a incompatibilidade entre ambos e pela relação de reação que os une. Existem na prática, vários outros pares de minerais que são incompatíveis casos das associações Leucita-quartzo e Olivina-quartzo, onde possuem incompatibilidades.Estas feições físico-químicas, servem como linhas mestras para a sistemática das rochas magmáticas como no caso dos silicatos, subdivididos em supersaturados, (Feldspato-quartzo), saturados (Feldspatos) e insaturados (Feldspato+feldspatóides).
2.6 – Sistemas Binários com Ponto Eutético de Fusão Incongruente
	Diagramas de equilíbrio desta natureza são, ao lado dos sistemas de soluções sólidas, de importância fundamental para a compreensão da diferenciação magmática, por envolverem o conceito de “princípio de reação”.
2.6.1 – Conceito de Ponto de Fusão Congruente e Incongruente
	O gelo a 0° C e sob 1 atm de pressão se funde dando origem a água, isto é, liquefaz-se num só passo e a uma temperatura fixa, uma vez fixada a pressão.	A Anortita, feldspato cálcico, funde-se a 1550° C sob 1 atm, dando origem a um líquido com a mesma composição do sólido. 
Sob a mesma pressão considerada, o diopsídio, um piroxênio, se liquefaz a 1391° C, dando origem a um líquido com a mesma composição química do sólido. Em todos os casos mencionados, durante a fusão a temperatura permanece constante até a consumação total do fenômeno. 
	Toda substância que se funde completamente a uma determinada temperatura, uma vez fixada a pressão, originando um líquido com a mesma composição química do sólido, exibe ponto de fusão congruente.
	O mesmo não ocorre com uma série de substâncias, como no caso da enstatita, um piroxênio. Este silicato, ao ser aquecido até 1557° C não funde totalmente e sim origina duas fases distintas, uma sólida e outra líquida. A fase líquida é constituída de SiO2 e a fase sólida corresponde a um mineral determinado de forsterita (Mg2SiO2), uma olivina de Mg. Apenas após um aquecimento enérgico, a 1570° C todo mineral se liquefaz fundindo também a forsterita, segundo o esquema abaixo:
enstatita (Mg2Si2O6)					SiO2 (Líquido)
1557° C		+
							Mg2SiO4(forsterita)
	
Outro exemplo é representado pela fusão de microclina:
Microclina ( KAlSi3O8)			SiO2 (Líquido silicoso)
1150° C		+			KAlSi2O6 (Líquido com composição da leucita)		
	
	A este tipo de liquefação que não ocorre num só passo a uma temperatura fixa e sim por uma etapa , num intervalo de temperatura, denomina-se de fusão incongruente.	
	Consideremos agora a cristalização de um líquido de composição Mg2Si2O6 a 1600° C, com a queda de temperatura a 1570° C a cristalização inicia-se com a formação de cristais de forsterita, coexistindo com o líquido de SiO2. Ao ser atingida a temperatura de 1657° C os cristais de olivina irão reagir com o líquido de sílica, para a formação de cristais de enstatita , sendo que após a reação não há sobra nem de líquido, nem de cristal. O resultado é uma massa de enstatita com composição idêntica à do líquido inicial. Nota-se, pois que a formação de um mineral previamente formado (com composição diferente do mineral inicialmente formado e do mineral a ser obtido pela reação) segunda segue abaixo:
Mg2Si2O6
(enstatita)	funde à 	 	 e dá origem				Mg2SiO4
Líquido 		1570° C		Forsterita		Reação Mg2Si2O6 
									1557° C Enstatita
						SiO2 (Líquido)
2.6.2 O Sistema Forsterita - Sílica
	
	O Sistema focalizado é basicamente semelhante ao diagrama NaAlSiO4 elucidado anteriormente, já que também aqui ocorre um composto intermediário, a enstatita (Mg2Si2O6), originada pela reação entre a sílica (SiO2) e a forsterita (Mg2SiO4). A diferença fundamental entre os dois sistemas considerados reside, entretanto no fato da enstatita exibir ponto de fusão incongruente o que altera totalmente a disposição das curvas de equilíbrio do sistema, representado na Figura .
	Consideramos a cristalização dos líquidos A, B, C, D, E, F.:
Figura 4 – Diagrama com mineral de ponto de Fusão incongruente. O mesmo se aplica para Leucita –sílica, onde o mineral intermediário é o K-feldspato.
1 – No caso do líquido A, a cristalização é idêntica a dos casos anteriormente discutidos. Pelo resfriamento cristaliza inicialmente sílica a 1543° C no ponto eutético, sílica e enstatita na proporção 65:35.
2 – No caso do líquido B, a conciliação ocorre a temperatura fixa de 1543° C com formação de uma mistura de sílica e enstatita na proporção eutética.
3 – A cristalização do C, com composição equivalente à da enstatita (composição X) será idêntica à descrita no item 2.6.1. A 1600° C ocorrerá a formação de olivina que continuará a cristalizar com futuras quedas de temperatura. Conseqüentemente o líquido coexistente irá enriquecer-se sucessivamente em sílica, rumando para a composição Y. A 1557° C o líquido terá a composição Y e reagirá com os cristais de olivina já cristalizados, originando enstatita. Tendo em vista a composição inicial do líquido, após a reação sobrarão nem líquido nem olivina e sim apenas uma massa homogênea de enstatita.
4 – No caso do líquido D, mais rico em Mg4SiO4 que o líquido C, a marcha da cristalização é semelhante ao caso anterior. A 1700° C inicia-se formação de olivina que continuará, acompanhado pelo enriquecimento do líquido coexistente em SiO2, até a temperatura de 1557° C. Neste instante inicia-se a reação entre o líquido, com composição Y e os cristais de olivina. Como estes estão em excesso (o líquido original situa-se a direita da composição da enstatita) após a reação sobrarão cristais de olivina. O resultado final de cristalização será, pois uma rocha constituída por uma mistura de enstatita e olivina. 
5 – O líquido E, situado entre as posições X e Y, iniciará a sua crsitalização a pouco menos de 1600° C com a formação de cristais de olivina. A 1557° C sobrará a reação de olivina e o liquido coexistente. Como este está presente em excesso (o líquido original situa-se à esquerda da composição de enstatita) após a transformação de toda olivina em enstatita, ainda sobrará um resto do líquido. Com nova queda de temperatura irá cristalizar mais enstatita até que atingindo o eutético, o último líquido irá consolidar-se após a forma de enstatita e sílica na proporção eutética. O resultado final da cristalização será pois uma associação entre enstatita e sílica.
6 – Um líquido F, situado entre a composição Y e da mistura eutética, iniciará a sua cristalização com a formação de enstatita e completará o mesmo ponto do eutético, com a formação conjunta de enstatitae sílica. 
Conclusões
	O exame do sistema Mg2SiO4 – SiO2 revela que: 
1 – De acordo com a composição do líquido original poderão formar-se rochas constituídas pelas seguintes associações:
A: Só enstatita – Líquidos com 40 % de Mg2SiO4;
B: Enstatita – olivina - líquidos com mais de 40 % de Mg2SiO4;
C: Enstatita – sílica – líquidos com menos de 40 % de Mg2SiO4;
2 – De acordo com a composição do líquido, poderá cristalizar inicialmente a olivina (líquidos com mais de 38 % de Mg2SiO4), a enstatita (líquidos com 35 e 38 % de Mg2SiO4) ou a sílica (líquidos com menos de 35 % de Mg2SiO4).
2.6.3 Diferenciação no Sistema Mg2SiO4 – SiO2
	Consideramos o líquido C que, como ficou demonstrado no item 2.6.2, ao cristallizar irá originar uma massa de enstatita pela reação (a 1557° C) entre a olivina já cristalizada e coexistente líquido rico em sílica (item 2.6.1).
Como também ficou exposto, a cristalização do líquido C inicia-se com a formação de olivina, após a sua crsitalização seja retirada do sistema, isto é, isolada. Ao ser atingida a temperatura de 1557° C a rocha normal de cristalização consistirá na reação entre líquidos com composição Y e os cristais de olivina pré-existentes. Como, porém estes foram retirados dos sistemas não poderá ocorrer a reação. Não havendo reação, e como o líquido tem a composição Y a cristalização continuará normalmente como se fosse um líquido F com a formação de enstatita até que seja atingido o ponto eutético no qual a formação da enstatita até que seja atingido o ponto eutético no qual cristalização conjuntamente, enstatita e sílica.
Resultam da cristalização de um mesmo magma (líquido silicático) duas rochas distintas, a saber:
1 – Uma rocha constituída por olivina, retirada do sistema após a sua crsitalização;
2 – Uma rocha composta por enstatita e sílica.
	Em outras palavras, houve diferenciação magmática, isto é, a formação de duas rochas a partir de um mesmo magma. Neste caso a diferenciação é devida a um fracionamento magmático, ou seja, a subdivisão do magma original em várias frações ou partes distintas. 
	Na natureza, os processos que permitem o isolamento de partes ou de toda a olivina no sistema são bastante numerosos, destacando-se:
1 – Segregação: O processo já foi discutido no item 1.2.7. A olivina pode ser o primeiro mineral a crsitalizar e por sua elevada densidade acumula-se no fundo da câmara magmática. Com isto só a parte superior do depósito de olivina irá reagir com o líquido originando uma camada protetora do piroxênio que se separa do líquido magmático do resto das olivinas (Fig. 14).
2 – Bordas de Reação: É óbvio que a reação entre a olivina e o líquido inicia-se na subsuperfície do mineral. Assim se forma junto à interfácie olivina/líquido um amnto ou capa de enstatita, denomina-se de borda de reação. Esta capa protege o núcleo dos cristais de olivina contra a sua reação totalmente com o líquido, isto é, isola a parte da olivina do sistema (Fig. 15).
3 –Filtragem e Compressão: Consideremos uma câmara magmática numa região orogênica, submetida a grandes pressões dirigidas. Tais esforços da compressão podem levar a migração de fração líquida do magma, permanecendo no local apenas o material já cristalizou, com isso há um isolamento de uma determinada fração, já cristalizou em relação ao líquido magmático outrora coexistente (Figura 16).
4 – Resfriamanto Rápido: Durante a cristalização se a queda de temperatura for rápida, não existirá tempo suficiente para a reação entre as fases cristalinas instáveis e o líquido coexistente na câmara magmática. Desta maneira pode ficar preservado parte dos cristais que em condições de cristalização lenta teriam sido eliminadas por reação com o líquido magmático.
2.7 Sistema Binário com Componentes constituindo Solução-Sólida
2.7.1 O Sistema Albita-Anortita
	Consideremos o sistema CaAl2Si2O8 (Feldspato cálcico-anortita) – NaAlSi3O8 (Feldspato sódico-albita), representado na Figura 6. Ambos os minerais cristalizam no mesmo sistema (triclínico) e exibem células elementares semelhantes. Nestas condições é possível a substituição em todas as proporções do agrupamento NaSi pelo agrupamento CaAL, de tal modo que ambos os minerais constituem uma solução sólida, denominada de plagioclásio. A série dos plagioclásios de acordo com seu teor em anortita e albita é dividida nos seguintes membros:
	Nome
	Anortita (%)
	Albita (%)
	Albita
	0 – 10
	100 – 90
	Oligoclásio
	10 – 30
	90 – 70
	Andesina
	30 – 50
	70 – 50
	Labradorita
	50 – 70
	50 – 30
	Bytonita
	70 – 90
	30 – 10
	Anortita
	100 – 90
	10 – 0
	Consideremos no diagrama de Figura 06 da cristalização do composto X, contando 60 % de CaAl2Si2O8:
1 – O fundido permanece no estado líquido até que, pela perda de calor do sistema, seja atendida a temperatura de 1480° C quando então se inicia a cristalização.
2 – Neste instante o líquido X dá origem a um cristal Y com 87 % de CaAl2Si2O8, isto é, um cristal mais rico em anortita que o líquido inicial. É lógico, portanto que o cristal Y coexiste com um líquido mais pobre em CaAl2Si2O8 que o líquido original.
3 – Com os líquidos residuais, obtidos pela cristalização de Y é mais pobre em anortita que o líquido original, também a sua temperatura de cristalização é mais baixa, isto implica, portanto durante a marcha de cristalização que o líquido se desloque ao longo da linha Líquidus rumo a extremidade ocupada pela albita.
4 – Com a queda de temperatura para, por exemplo, 1450° C, o líquido irá deslocar-se para o ponto R (50 % de anortita). Nestas condições o cristal inicialmente formado (Y a 1470° C) estará em desiquilíbrio com o líquido R. Ocorre uma reação entre o cristal pré-existente e o líquido no sentido da formação de um novo cristal para que ambos fiquem em equilíbrio, estável a 1450° C. Este novo cristal, S, contém 82 % de anortita e estará agora em equilíbrio com o líquido R a 1450° C. Em outras palavras um líquido (curva superior) estará em equilíbrio com um cristal (curva inferior) toda a vez que ambos se situarem numa mesma linha horizontal. Toda a vez que isto não ocorre há um desiquilíbrio (R e Y) com conseqüente reação entre o cristal pré-existente (Y) e o líquido (R) para a obtenção de uma nova fase sólida (S) em equilíbrio com o líquido (R). 
Figura 5 – Diagrama de solução sólida Albita-Anortita
5 – Assim com a contínua queda de temperatura a composição do líquido se deslocará ao longo da curva superior (X-R-U-P-K) enquanto a dos plagioclásios correspondentemente cristalizados migrará ao longo da curva inferior (Y-S-V-Q-L) isto é, ambas as fases vão se enriquecendo sucessivamente em albita. Pela contínua reação entre o líquido e o cristal pré-existente não sobram vestígios dos estágios anteriores de cristalização. Assim quando é obtido S, desaparece Y, por reação. Com a cristalização de V, é eliminado S, por reação. Com a formação de Q, V é consumido durante a reação, assim por diante. 
6 – A cristalização termina a 1310° C quando o último resto do líquido silicático com 20 % de anortita é consumido durante a reação com Q, para a obtenção do plagioclásio L, com 60 % de anortita. O resultado final da cristalização é, pois a obtenção de um cristal com a mesma do líquido parental.
	Além da cristalização em si o diagrama CaAl2Si2O8 – NaAlSi3O8 permite entender o motivo pelo qual as séries dos plagioclásios são utilizadas como termômetro geológico (item 1.1). Existe uma relação definida entre o ponto de fusão dos plagioclásios e o seu teor em albita, no sentido daquele (ponto de fusão) diminuir com o incremento desta (albita). Assim é de se esperar que na natureza as rochas formadas a temperaturas mais elevadas tenham plagioclásios mais ricos em anortita que as formadas a baixas temperaturas. Tal fato é confirmado quando se compara os plagioclásios de basaltos e granitos, segundo a tabela seguinte.
	Rocha
	Temperatura de formação
	Tipo de Plagioclásio presente na rocha
	Basalto
	900 – 1000° C
	Andesina– Labradorita
	Granito
	700° C
	Oligoclásio
2.7.2 Fracionamento no Sistema Albita – Anortita
	O magmatismo do fracionamento nos sistema Albita – Anortita é semelhante ao analisado no sistema sílica-forsterita (item 2.6.3) já que se assenta na mesma característica, ou seja, no impedimento da reação entre o mineral pré-existente e o líquido X (com 60 % de anortita) no diagrama da Figura . Os primeiros cristais a se formarem terão a composição Y, mais rico em anortita que o líquido original. Dado este fato o líquido coexistente mostra-se agora empobrecido em anortita assumindo com a queda de temperatura a composição R. Numa marcha de cristalização neste instante deverá ocorrer uma reação entre R e Y para a formação de S no intuito de restabelecer-se o equilíbrio do sistema. Se neste ínterim, o plagioclásio, Y for isolado do sistema, não ocorrerá a reação entre R e Y, isto é, R continuará a sua cristalização como se fosse um novo líquido inicial, com 50 % de anortita. Ao final da cristalização resultarão pois dois tipos de rochas, uma contendo plagioclásio com composição de Y (87 % Na) e o plagioclásio T (50 % Na) em vez de um só tipo litológico contendo o plagioclásio L (60 % An).
2.7.3 Plagioclásios Zonados
No item 2.6.3 se faz referências aos fatores que possibilitam o isolamento das frações inicialmente cristalizado do fundido existente. Foi destacado entre os mesmos a velocidade de resfriamento, não propriamente como fator de isolamento dos cristais, mas mais como fator de impedimento da reação entre os mesmos e o líquido coexistente.
	Durante a cristalização dos plagioclásios a reação entre os cristais pré-existentes e o fundido se faz pela substituição dos agrupamentos CaAl pelos agrupamentos NaSi (item 1.2.1). Se a queda da temperatura for rápida não existe, a cada temperatura condições de tempo para se obter a troca total, já que se trata de processos algo moroso. Assim serão obtidos os plagioclásios zonados, que no caso do composto X envolvido por camadas sucessivas com composições S, V, Q, L, T, etc. Como a composição global do plagioclásio deve ser a mesma do fundido inicial e, tendo-se em vista que os plagioclásios zonado contem um núcleo (Y) e algumas camadas (S, V, Q) mais ricas em anortita que o líquido original, conclui-se que as partes mais externas do plagioclásio zonado deverão se mais pobres em anortita que o fundido original (caso de capa T). Quanto mais rápido o resfriamento do fundido, tanto menor será a reação cristal-líquido e conseqüentemente as capas externas serão cada vez mais ricas em albita, podendo atingir as composições N, Z e H ou mesmo a albita pura. Nota-se pois que quanto mais rápido for o resfriamento, tanto menor será a temperatura final de cristalização, e por outro lado, quanto mais intenso for o zoneamento do plagioclásio , tanto mais rápido foi resfriamento do líquido original. 
2.8 Conclusões Finais
	O exame dos diversos diagramas binários aqui observados permite concluir:
1 – A mistura de composições deprime o ponto de fusão dos minerais.
2 – Fundidos silicáticos podem cristalizar a temperaturas fixas (misturas euteticas) ou em intervalos a temperaturas (2.3);
3 – Em sistemas eutéticos, o fracionamento não altera o produto final da cristalização, sempre uma mistura eutética (2.3, 2.4);
4 – Silicatos com pontos de fusões congruentes, incongruentes ou constituindo soluções sólidas exibem tipos de cristalização muito distintas (2.4, 2.6.2, 2.7.1);
5 – Diagramas de equilíbrio permitem explicar a ocorrência ou a ausência de determinadas associações de minerais (2.3, 2.4, 2.6.3);
6– O produto final da cristalização depende tanto da composição do fundido inicial como seu fracionamento (2.6.3, 2.7.2);
8 – A temperatura final da cristalização depende da composição do líquido inicial bem como o seu fracionamento (2.6.3);
9 – Quanto maior o fracionamento, menor a temperatura final de cristalização;
10 – A pressão altera não só as temperaturas de cristalização mas também tipo e a proporção dos minerais cristalizados (2.4.1, 2.4.2);
11 – Séries de solução sólida implicam numa contínua reação, durante todo intervalo de cristalização, entre cristais pré-existentes e o líquido residual coexistente (2.7.1);
12 – Pontos de fusão incongruente levam ao desenvolvimento de uma reação (a temperatura fixa) durante a cristalização, envolvendo cristais pré-existentes e líquido coexistente (2.6.2).
	Os sistemas até agora expostos permitem a compreensão da freqüência do fracionamento nos magmas básicos e a sua raridade em magmas ácidos. As rochas básicas são constituídas principalmente por piroxênios, minerais com ponto de fusão incongruente (item 2.6.2) e por plagioclásios, a série de solução sólida dos feldspatos sódicos e cálcicos (item 2.7.1).Como tal o magma básico está sujeito a múltiplos fracionamentos o que permite a formação de rochas de composição muito distintas. Já os granitos são constituídos principalmente por feldspatos potássico (ortoclásio , microclina) e o quartzo. Estes dois minerais formam um sistema eutético (item 2.3) no qual existe possibilidade de fracionamento. Por outro lado, como o magma granítico tem composição próxima ao eutético microclina quartzo, o seu intervalo de cristalização é muito reduzido, ao contrário do magma basáltico (Figura 6), com grandes implicações petrogenéticas (1.4.6.10).
O sistema Leucita - Sílica
Pesquise sobre o diagrama acima.
Classificação das Rochas Magmáticas
As rochas magmáticas podem ser classificadas de acordo com vários critérios. Os mais comuns estão relacionados abaixo:
Quanto a profundidade de cristalização:
Vulcânicas - superfície
Hipoabissal - subsuperfície
Plutônicas - profundidades
Quanto ao índice de cor:
Ultramáficas - Predominam em mais de 90% minerais máficos (olivina, piroxênio...)
Máficas - Mais de 60% e menos de 90%são minerais máficos
Mesocráticas - Proporções equivalentes de minerais máficos e félsicos (entre 30 e 60% de minerais máficos)
Félsicas - Predominam minerais félsicos em mais de 60% da rocha.
Quanto a visibilidade dos grãos:
Afaníticas - os grão não podem ser vistos sem ajuda da lupa.
Faneriticas- é possível distinguir os minerais sem ajuda de lupa
4- Quanto a granulometria
Muito Grossa > 3 cm
Grossa - 5mm - 3cm
Média - 1 a 5mm
Fina menor que 1mm
5 - Quanto ao conteúdo de sílica
ácidas - > 65% de SiO2
intermediárias - entre 52 e 65% de SiO2
básicas - entre 45% e 52% de SiO2
ultrabásica < 45% de SiO2
6 - Quanto a saturação em Sílica
Supersaturada - Saturada – Insaturada
7 - Quanto Alumina-Saturação
a- Rochas peraluminosas - nestas a proporção molecular de Al2O3 supera a soma das proporções moleculares de Na2O + K2O + CaO.
Como consequências surgirão como minerais: muscovita, biotita, córindon, turmalina, topázio e granadas portadoras de ferro.
b- Rochas Metaluminosas
proporção molecular Al2O3 > Na2O + K2O porém é menor que Na2O + K2O + CaO
c- Rochas Sub-aluminosas
proporção molecular de Al2O3 é aproximadamente igual a soma das proporções de Na2O + K2O+CaO.
d- Rochas peralcalinas
PM Al2O3 < PM Na2O +K2O
Nestas rochas costuma-se aparecer minerais ricos em álcalis tais como piroxênios alcalinos, anfibólios alcalinos, feldspatóides.