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UNMSM - EAPIG

2013 II

PETROLOGA GNEA

Complemento Sistemas de dos componentes:

Fusin Incongruente y Cristalizacin Fraccionada

Prof. Miguel Rivera F.

Sistemas Binarios con Disolucin Slida Completa

Fusin en equilibrio es simplemente el proceso opuesto a la cristalizacin; el sistema

divariante de una fase slida con la composicin j (fig. 6 8) se calienta hasta que empieza la fusin. El sistema parcialmente fundido es univariante y el primer lquido

formado tiene la composicin g, diferente a la del slido en fusin. El lquido y el slido

tienen composiciones obligadas a variar siguiendo las curvas liquidus y solidus, en una

reaccin continua.

Fig. 6-8 Diagrama de fase isobrico T X para el sistema albita anortita a presin 0,1 MPa

(atmosfrica)

Se trate de cristalizacin o fusin, el slido es siempre ms rico en el componente An

(Ca y Al), que el lquido coexistente; Ca es as ms refractario que Na y se concentra en

el slido residual.

La cristalizacin fraccionada pura se produce por una separacin fsica del slido en

cuanto se forma (hundimiento o flotacin), as la fusin no reaccionar con los cristales.

La composicin de la fusin sigue variando a lo largo del liquidus, a la vez que nueva

plagioclasa cristaliza a lo largo del solidus. Como los cristales son retirados del sistema,

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la composicin del lquido continuamente se convierte en una nueva composicin bulk, desplazndose hacia albita, con lo que liquido y cristales finales son ms sdicos que en la cristalizacin en equilibrio. Entonces puede formarse albita.

As un rango de tipos de magma puede ser creado a partir de un tipo simple parental.

La fusin fraccionada o parcial es otro proceso geolgico importante; una casi continua

extraccin de la fusin en cuanto se forma. Si comenzamos con una plagioclasa de An

60, la primera fusin tiene una composicin g (An 20); si retiramos la fusin, el slido

residual se enriquece en el componente de mayor temperatura de fusin. El lquido y el

slido final se trasladarn en la direccin de An.

El fundido resultante en la fusin parcial incrementa su concentracin en el componente

de baja temperatura de fusin.

As el proceso de fusin parcial como la cristalizacin fraccionada -, tiene alguna consecuencia importante para la fuente de los magmas: si se funde parcialmente el

manto para producir un lquido basltico, el slido remanente se hace ms refractario y

el fundido se ha enriquecido en los componentes de bajo punto de fusin; al repetirse el

proceso el manto requiere mayores temperaturas para fundir totalmente, lo que

propiciar se detenga el proceso.

La textura de plagioclasa zonada revela la dificultad para que Na remplace

continuamente al Ca, lo que implica el remplazamiento de Al por Si y exige romper los

enlaces fuertes Si O y Al O, as se inhibe el reequilibrio.

Se puede observar un diagrama totalmente anlogo al de plagioclasa, el de olivino; el

radio inico del Mg+2

es ligeramente < Fe+2

, por lo que tiene enlaces ms fuertes en la

fase mineral y as mayor punto de fusin

Sistemas Binarios Eutcticos

Como un ejemplo de sistema binario sin disolucin slida veamos el de dipsido

CaMgSi2O6 An CaAl2Si2O8, interesante como un anlogo simplificado del basalto: clinopiroxeno y plagioclasa (fig. 6 11)

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Fig. 6-11: Diagrama de fase isobrico (0,1 Mpa) T X del sistema Dipsido anortita

Fusin en equilibrio es el proceso opuesto a cristalizacin en equilibrio. Cualquier

mezcla de dipsido y anortita comienza a fundir a 1274 C, y la composicin de la

primera fusin es siempre la del eutctico. Una vez consumido uno de los dos slidos,

que es el ubicado al otro lado del eutctico que la posicin del bulk, la composicin del lquido sigue la curva del liquidus hacia la composicin bulk con el aumento de la

temperatura.

Observacin: An pura funde a 1553 C y si agregamos una diminuta cantidad de

dipsido la primera fusin se da a 1274 C con la composicin del eutctico y en muy

escasa cantidad. Luego de consumirse el constituyente escaso, la temperatura volver a

subir y el fundido seguir la curva de liquidus.

Cristalizacin fraccionada a diferencia de los sistemas con disolucin slida, si se retira

un slido de composicin constante no se afecta la composicin de los slidos finales ni

el lquido final. Slo la composicin de la roca final se afectara. Si la cristalizacin

fraccionada es eficiente, la composicin de la roca final es igual al eutctico, ya que el

ltimo lquido es siempre el eutctico.

La fusin parcial s afecta el trayecto que sigue el lquido. El retiro perfecto del fundido

en cuanto se forma no ocurre en la naturaleza, pues una cantidad crtica de fundido (1 a

10 %) debe de formarse antes de que fsicamente pueda ser separado del slido. Sin

embargo si pequeas proporciones de la fusin parcial fueran continuamente retiradas,

las primeras fusiones formadas seran de la composicin eutctica d, as hasta que una

de las fases slidas se consume. Entonces el slido remanente constituye un sistema de

un componente, debido a ello no ocurrir fusin hasta que se alcance el punto de fusin

de la fase pura.

As una fuente del manto en fusin parcial, si es despojada de una fase mineral puede

requerir una considerable elevacin de la temperatura para volver a fundir y de esta

manera desabastecer de magma al rea volcnica.

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Ahora supongamos una fusin parcial en equilibrio y que un fundido intermedio se

separa del slido, as el fundido tiene una composicin bulk diferente que la del sistema

original. Si tal fundido cristaliza en una cmara magmtica ms superficial producir

una roca con una relacin An/Di diferente que la composicin original; fundidos

parciales son enriquecidos en los componentes de menor punto de fusin (mayor

Fe/Mg, Na/Ca, etc).

Si la composicin en un magma est a la derecha o a la izquierda del eutctico, se

formar primero An o Di respectivamente, con las consecuentes texturas observables.

Sistemas Binarios Peritcticos

Cristalizacin fraccionada a la izquierda del peritctico en la fig. 6 12, implica el aislamiento del olivino que cristaliza, y la composicin bulk se desplaza. Si el

fraccionamiento de olivino es efectivo el lquido final siempre alcanza el eutctico, an

si la composicin original est a la izquierda de la enstatita.

Fig. 6-12 Diagrama de fase isobrico T X del sistema Fo Slice

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Veamos las relaciones de fusin; si comenzamos con pura enstatita y la fundimos, se

produce un lquido de composicin i (peritctico) y forsterita. El proceso por el que un

slido funde a un lquido y a otro slido de diferentes composiciones que el original se

llama fusin incongruente. Todos los sistemas peritcticos se comportan de esta manera

(diagrama de fusin incongruente). El sistema leucita slice es similar al de forsterita slice y exhibe la fusin incongruente del compuesto intermedio, sanidina.

Otro proceso interesante comienza con una mezcla slida de olivino y enstatita, que si la

fundimos obtenemos un lquido inicial de composicin i, el cual es ms rico en slice

que los dos slidos. Si retiramos este lquido y se cristaliza aparte, el resultado es una

mezcla de enstatita y cuarzo. As, comenzamos con piroxeno y olivino y terminamos

con piroxeno y cuarzo.