SOLUCIÓN SÓLIDA EN PIROXENOS

REGLA DE FASES

Freddy Ayala

Los silicatos en su conjunto representan el 92% delos minerales de la corteza terrestre.

Son silicatos todos los minerales en los cuales el silicio yel oxígeno se coordinan en estructura tetraédrica(SiO4).

PIROXENOSInosilicatos de cadenas simples.•Son anhidros y de alta temperatura.•

T

• Cadenas indefinidas de Si-O a lo largo del eje C.

• Cadenas unidas por enlaces iónicos de cationes M1 y M2.

En la estructura se puede individualizar los paquetes T-O-T

(Tetraedro - Octaedro M1 -Tetraedro). Se les llama Haces-I

La presencia de estos haces-Ien la estructura condiciona la

EXFOLIACIÓN de los piroxenos.

T

O

T

• Si M2>M1 MONOCLÍNICOS

• Si M2 M1 ORTORRÓMBICOS

• Si M2 y M1 son grandes TRICLÍNICOS ͌

PIROXENOS

PIROXENOIDES

Tamaños relativos y cargas eléctricas de los iones (en angstroms) de los 8

elementos más abundantes de la corteza terrestre. Son los iones más

comunes en los minerales formadores de rocas.

CLASIFICACIÓN DE LOS PIROXENOS

Piroxenos de Ca-Fe-Mg

Clinopiroxenos (monoclínicos)

Diopsido CaMgSi2O6

Augita (Ca,Mg,Fe,Al)2[(Si,Al)2O6]

Pigeonita (Mg, Fe2+,Ca) (Mg,Fe2+) [(Si,Al)2O6]

Diopsido en rocas ígneas máficas y ultramáficas; en skarn.

Augita en rocas máficas alcalinas y toleíticas, en rocas

ultramáficas;

Pigeonita en andesitas y dacitas

Ortopiroxenos (ortorómbicos)

Enstatita Mg2Si2O6

Ferrosilita Fe2SiO4

En rocas ultramáficas, máficas y félsicas (variando de rico

en Mg a rico en Fe)

Wollastonita

Estructura de un ortopiroxeno

(Ortorrómbico)

Estructura de un clinopiroxeno(Monoclínico)

AUGITA

ENSTATITA

Piroxenos de Ca y NaAugita egirínica (Ca, Na)(Mg2+, Fe2+Fe3+)2Si2O6

En rocas alcalinas (p. ej. sienita nefelínica, fonolita),

restringidas a zonas de baja presión y altas temperaturas,

encontradas en zonas de subducción (facies de esquistos

azules).

Piroxenos de NaEgirina (acmita) NaFe3+Si2O6

En rocas alcalinas (p. ej. sienita nefelínica, fonolita)

Jadeita NaAlSi2O6

Producto de metamorfismo dinámico de rocas ultramáficas

Indicador de zonas de subducción

Piroxenos de LiEspodumena LiAlSi2O6

En pegmatitas graníticas ricas en litio

OTROS CLINOPIROXENOS

Jadeita

Meteorito de Chelyabinsk

Espodumena (Kunzita)

Pegmatita

PIROXENOIDES• Grupo de minerales que cristalizan en el sistema triclínico, con tonalidades variables entre el blanco,

gris, rosado y brillo vítreo.

• Pertenecen a la familia de los inosilicatos y cristalizan tanto en rocas ígneas como metamórficas(metamorfismo de contacto de rocas calcáreas) y sedimentarias (ligadas a procesos hidrotermales).

• Las cadenas de SiO2 coordinadas por cationes octaédricos son menos simétricos que en el caso de lospiroxenos, lo que les confiere un hábito fibroso y una exfoliación de tipo astilloso.

Estructura del cristal de Wollastonita.

Hume-Rothery

Las reglas de Hume-Rothery representan un conjunto de condiciones que deben cumplir las soluciones sólidasmetálicas, para que tenga lugar la miscibilidad total entre las distintos componentes. Dichas reglas establecen que:

1. La diferencia entre los radios atómicos debe ser inferior al 15% (del tamaño del solvente).2. La electronegatividad (capacidad del átomo para atraer un electrón) debe ser similar.3. Los dos metales deben poseer la misma estructura cristalina.4. La valencia con la que actúan debe ser la misma.

Si no se cumple una o más de las reglas, sólo es posible obtener solubilidad parcial o la no solubilidad.

Fue un metalurgista y científico de materiales Inglés que estudió la constitución de aleaciones.

Reglas de Hume-Rothery

Tamaños relativos y cargas eléctricas de los iones (en angstroms)

Estructura Diópsido-

Hedembergita

1391°c

960°c

Cpx Cpx

Cpx

Cpx

SOLUCIÓN SÓLIDA DIÓPSIDO-HEDENBERGITA

En los casos que nosotros trataremos, el efecto de lavariación de la presión es despreciable, así establecemosque: p=1atm=cte durante todo el proceso.

Línea de liquidus

Línea de solidus

P+F=C+1 F=C+1-P

GRADOS DE LIBERTAD: Número de factores de

equilibrio que se pueden variar dentro de

determinados límites manteniendo la

microestructura de las fases presentes.

1120°c

990°c

56

SOLUCIÓN SÓLIDA ENSTATITA-FERROSILITA

%𝑙í𝑞𝑢𝑖𝑑𝑜 =𝑎𝑏

𝑎𝑐× 100%

Líquido

Opx

Opx

Opx

Opx Opx

Opx

Líquido

Opx Opx

Opx

a b c

26 86

%𝑙í𝑞𝑢𝑖𝑑𝑜 = 50%

%𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑜 = 50%

líquido sólido

Composición total: 56% Ferrosilita44% Enstatita

Composición líquido: 86% Ferrosilita14% Enstatita

Composición sólido: 26% Ferrosilita74% Enstatita

Opx

Regla de la palanca

%𝑙í𝑞𝑢𝑖𝑑𝑜 =30

60× 100%Opx

OpxOpx

Líquido

Ejm:

Equilibrium cooling(Very slow cooling)

Non-equilibrium cooling(“Fast” cooling)

Zonaciones concéntricas en un cristal automorfo de Augita.

Ortopiroxeno Augita

Opx+Aug

1000°C

800°C

1200°C

1400°C

Aug

DIAGRAMA DE FASES EN PIROXENOS

Límite de solución sólida

Línea liquidus

Línea Solidus

SolvusEutectoide

Eutéctico

Reacción Eutéctica:Líquido Pi+Au

Reacción Eutectoide:Pi Opx+Aug

Pi+Aug

Liq + Aug

SOLUCIÓN SÓLIDA PARCIAL

Lamelas de exsolución

de pigeonita en augita.

Lamelas de exsolución

de pigeonita en augita con estructura herringbone.

An Di

80% An20% Di 80% Di

20% An

60% Di40% An

Al ser el Diópsido y la Anortita minerales con

estructuras distintas, no hay composiciones

intermedias.

NO HAY SOLUCIÓN

SÓLIDA

41100

AnL

Ejm:•

𝐿 =100 − 80

100 − 41× 100%

80

𝐿 =20

59× 100%

L = 33.9%

A𝑛 = 66.1%

En el sólido: 100% An

En el líquido: 41% An, 59% Di

Reacción Eutéctica:Líquido An+Di

CONCLUSIONESLos ortopiroxenos son rómbicos y los clinopiroxenos son monoclínicos.•Los• piroxenoides son triclínicos y se diferencian de los piroxenos en la distancia de repetición de lascadenas.

La• presencia de Ca en el hueco M2 impide el acortamiento de las cadenas al descender la T,permaneciendo en coordinación 8 incluso a bajas T, lo que explica la existencia de augita incluso abajas temperaturas.

La• pigeonita solo existe a altas temperaturas cuando el enfriamiento es lento y en rocas volcánicas ymárgenes de plutones cuando el enfriamiento es rápido; pero cuando desciende la T° lentamente suestructura cambia a la de un ortopiroxeno.

Las• zonaciones se producen debido al enfriamiento no lento, generando zonas de diferentecomposición.

Las• soluciones sólidas se dan en función de la regla de Hume Rothery (radio iónico, semejanzasestructurales, electronegatividad y valencia similar), obteniendo soluciones sólidas totales, parcialeso no soluciones.

La• regla de la palanca nos ayuda a obtener las proporciones de las fases presentes, así como lascomposiciones de cada fase.

Las• texturas en rocas ígneas son el resultado del comportamiento de factores internos (composición)y factores externos (presión, temperatura) en el tiempo durante el enfriamiento dentro del espaciodisponible.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAShttp://www.tulane.edu/~• sanelson/eens211/inosilicates.htm (Pyroxenes and Amphiboles - Stephen A. Nelson, 14 nov. 2011).

https://• www.ucm.es/data/cont/media/www/pag-15563/Ino%203.pdf (inosilicatos).

https://• www.ucm.es/data/cont/media/www/pag-15563/Ino%206.pdf (inosilicatos).

• http://www.britannica.com/science/pyroxene/images-videos (piroxenos).

https://• www.ucm.es/data/cont/media/www/pag-15563/Ino%205.pdf(piroxenoides).

http://www.ehu.eus/mineralogiaoptica/Atlas_de_Mineralogia_Optica/Propiedades•_Opticas/Paginas/Otras_caracteristicas.html#4 (Atlas de mineralogía óptica-exsoluciones y zonaciones).

http://web.eng.fiu.edu/wangc/EGN• 3365-9.pdf (Regla de fases).

GRACIAS