Riassunto della puntata precedente: Diagramma di fase binario con Soluzione Solida Cristallizzazione all’equilibrio e frazionata

Passiamo adesso ad osservare sistemi semplificati a tre componenti Con tre eutettici (Ti-Wo-An); (Fo-Di-Pi); (Fo-Di-An) Con tre soluzioni solide (diagramma ideale) Con due eutettici ed una s.s. (Di-Ab-An); (Ab-Or-SiO2) Con un eutettico e due s.s. (Ab-An-Or) Con due eutettici ed una peritettica (Fo-An-SiO2); (Fo-Di-SiO2); (Ne-Ks-SiO2)

Cotettiche A B C Minimo Termico (Eutettico ternario) 1200 °C 1100 °C

A B C 800 900 1000 1100 1200 A B 900 °C 1000 °C 1300 °C

A B C 800 900 1000 1100 1200 A C 900 °C 1000 °C 1300 °C

A B C 800 900 1000 1100 1200 B C 900 °C 1000 °C 1300 °C

A B C 800 900 1000 1100 1200 C B 900 °C 1000 °C 1300 °C A

A B C 800 900 1000 1100 1200 C A B C A B

Eutettici binari Eutettico binario Eutettico ternario Cotettica Cotettica Cotettica

A B C 900 °C 1000 °C 1100 °C 1200 °C 800 °C ? 20% A 70% B 10% C Fuso X Qual è la temperatura di liquidus del fuso X? ~1070 °C Cosa succede al fuso residuo a T sub-liquidus? Qual è il minerale di liquidus? A che T si incontra la cotettica? B ~870 °C

A B C Fuso X Cristallizzano insieme B e C ~740 °C Cosa succede a 870 °C? Cristallizzano insieme B e C A che T comincia a cristallizare anche A? Cosa succede al fuso residuo? ~740 °C Si muove lungo la cotettica

A B C Fuso X T (°C) Supra-liquidus T Compare B B+C A+B+C 900 °C 1300 1200 1100 1000 900 800 700 T (°C) Fuso X Supra-liquidus T Compare B 1070 B+C 870 A+B+C 740

Cosa succede se il fuso X viene eruttato ad una T = 1100 °C? B C 900 °C 1000 °C 1100 °C 1200 °C 800 °C 1300 1200 1100 1000 900 800 700 T (°C) Fuso X Cosa succede se il fuso X viene eruttato ad una T = 1100 °C? Supra-liquidus T Compare B 1070 E ad una T = 850 °C? B+C 870 A+B+C 740

A B C 900 °C 1000 °C 1100 °C 1200 °C 800 °C ? 20% A 1% B 79% C Fuso Y Qual è la temperatura di liquidus del fuso X? ~1210 °C Cosa succede al fuso residuo a T sub-liquidus? Qual è il minerale di liquidus? A che T si incontra la cotettica? C ~820 °C

A B C Fuso Y Cristallizzano insieme A e C ~740 °C Cosa succede a 820 °C? Cristallizzano insieme A e C A che T comincia a cristallizare anche B? Cosa succede al fuso residuo? ~740 °C Si muove lungo la cotettica

A B C Fuso Y T (°C) Supra-liquidus T Compare C A+C A+B+C 900 °C 1300 1200 1100 1000 900 800 700 T (°C) Fuso Y Supra-liquidus T Compare C 1210 A+C 820 A+B+C 740

Cosa succede se il fuso X viene eruttato ad una T = 1100°C? B C 900 °C 1000 °C 1100 °C 1200 °C 800 °C 1300 1200 1100 1000 900 800 700 T (°C) Fuso Y Supra-liquidus T Compare C 1210 Cosa succede se il fuso X viene eruttato ad una T = 1100°C? E ad una T = 850 °C? A+C 820 A+B+C 740

A B C Anche l’ordine di apparizione dei minerali sarà diverso Fusi diversi avranno T liquidus diverse 1 2 3 4 7 5 6

A B C MINIMO TERMICO (Eutettico) 1200 1100 1000 900 800 700 800 800 1300 1300

Qual è il minerale di liquidus di un fuso che cade nel campo blu? … e nel campo verde? … ed in quello giallo?

E’ possibile stabilire il Grado di Libertà o Varianza (V) di un sistema: V = C – F + 2 Varianza (Grado di Libertà) Temperatura e Pressione Fasi meccanicamente separabili Numero minimo dei componenti

E’ possibile stabilire il Grado di Libertà o Varianza (V) di un sistema: V = C – F + 2 Temperatura (°C) Pressione (mbar) -30 -20 -10 10 20 30 5 15 25 35 40 Vapore Ghiaccio Acqua liquida V? ? ? 1-3+2=0 H2O 1 V? V? 1-2+2=1 1-1+2=2

E’ possibile stabilire il Grado di Libertà o Varianza (V) di un sistema: V = C – F + 2 X  Y Z Vx? Vy? Vz?

E’ possibile stabilire il Grado di Libertà o Varianza (V) di un sistema: V = C – F + 2 Temperatura 1600 1500 1400 1300 1200 1100 Diopside Anortite % in peso di Anortite 10 30 50 70 90 C1 V? 2-1+1 = 2 Fuso (Di+An) P costante V? 2-2+1 = 1 V? 2-3+1 = 0

V2 = Il sistema può variare sia composizione che temperatura senza che cambi il numero delle fasi. V1 = Perché il numero delle fasi non cambi, la temperatura deve variare al variare della composizione. Temperatura 1600 1500 1400 1300 1200 1100 Diopside Anortite % in peso di Anortite 10 30 50 70 90 C1 V? 2-1+1 = 2 V0 = Le fasi presenti sono compatibili sono con quella certa composizione e a quella certa temperatura. V? 2-2+1 = 1 V? 2-3+1 = 0

V = ? V = ? V = ? A B C Per riassumere: 3-2+1=2 3-4+1=0 3-3+1=1 Un punto nel campo blu o giallo conterrà fuso+A o fuso+B Per riassumere: Un punto all’interno del campo verde conterrà due fasi (fuso+ minerale C) Un punto lungo le linee rosse conterrà tre fasi (fuso+A+B oppure fuso+A+C oppure fuso+B+C) V = ? 3-2+1=2 L’eutettico contiene quattro fasi (fuso+A+B+C) E 3-4+1=0 V = ? V = ? 3-3+1=1

A B C E Quindi: I campi colorati sono bi-varianti (sia temperatura che composizione possono variare indipendentemente senza che vari il numero delle fasi presenti nel sistema. Le linee rosse (in questo caso cotettiche) sono uni-varianti (perché il numero delle fasi non cambi si può variare un parametro, es. la T, ma la composizione viene forzatamente variata; oppure la composizione può variare, ma la T deve variare di conseguenza). L’eutettico è un punto zero-variante (le quattro fasi possono coesistere solo in quel punto e a quella T).

C Linea di Alkemade B A segmento che unisce la composizione chimica dei due solidi in equilibrio su una curva univariante.

Il teorema di Alkemade recita: a) Il senso di diminuzione della temperatura su una curva univariante si allontana dalla linea di Alkemade; A B C

Il teorema di Alkemade recita: b) Se la retrotangente (la tangente seguita in senso inverso a quello di diminuzione della temperatura) tracciata da un punto della linea univariante interseca la linea di Alkemade, la curva univariante in quel punto è una curva di sottrazione (cotettica), ovvero dal liquido si formano le due fasi solide in equilibrio (liq->A+B) A B C

Il teorema di Alkemade recita: c) Se la retrotangente non interseca la linea di Alkemade ma un suo prolungamento, il punto sulla linea univariante è un punto di reazione (peritettico), ovvero la fase solida reagisce con il liquido per formare l'altra fase solida (es.: A+liq → D). La fase in reazione è quella più lontana dall'intersezione sul prolungamento; A B C AB Cotettica o Peritettica? Cotettica o Peritettica? Cotettica o Peritettica? Cotettica o Peritettica?

Il teorema di Alkemade recita: d) Se la curva univariante interseca la linea di Alkemade, il punto di intersezione è un massimo della curva univariante. A B C AB ? C ? ? ? A AB B

Sistema con due eutettici ternari Un fuso nel campo giallo non potrà mai arrivare nel campo azzurro, anche in condizioni di cristallizzazione frazionata. A B C AB Sistema con due eutettici ternari

A 2A*3B B BC C

SiO2 2SiO2*3Al2O3 TiO2 TiO2*Al2O3 Al2O3

X XY Z YZ Y ? ? ? ? ? ? W ? ? ? ?

E i fusi che cadono in questo triangolo? Tutti i fusi che cadono in questo triangolo termineranno, in condizioni di equilibrio, in questo punto X XY Z YZ Y E i fusi che cadono in questo triangolo? E i fusi che cadono in questo triangolo? W E i fusi che cadono in questo triangolo? E i fusi che cadono in questo triangolo?

Eutettico o Peritettico? Eutettico o Peritettico? X XY Z YZ Y Eutettico o Peritettico? Eutettico o Peritettico? Eutettico o Peritettico? W Eutettico o Peritettico? Eutettico o Peritettico?

W X Z YZ Y ? ? ? ? ? ? ? ?

Titanite-Wollastonite-Anortite Sistema Titanite-Wollastonite-Anortite

Cosa succede quando si incontra la cotettica? Titanite CaSiTiO5 Wollastonite CaSiO3 Anortite CaAl2Si2O8 Fuso (residuo) A questo punto, raggiunto l’eutettico, comincia a cristallizzare anche la titanite e la composizione del solido totale non è più bi-mineralica. Solido totale Cambia composizione Cosa succede quando si incontra la cotettica?

Come varia la composizione del fuso residuo? Titanite CaSiTiO5 Wollastonite CaSiO3 Anortite CaAl2Si2O8 Fuso (residuo) Solido totale Come varia la composizione del fuso residuo? … e quella del solido cristallizzato?

Cosa succede quando si incontra la cotettica? Titanite CaSiTiO5 Wollastonite CaSiO3 Anortite CaAl2Si2O8 Fuso (residuo) A questo punto, raggiunto l’eutettico, comincia a cristallizzare anche la titanite e la composizione del solido totale non è più bi-mineralica. Solido totale Cambia composizione Cosa succede quando si incontra la cotettica?

Come varia la composizione del fuso residuo? Titanite CaSiTiO5 Wollastonite CaSiO3 Anortite CaAl2Si2O8 Come varia la composizione del fuso residuo? … e quella del solido cristallizzato?

Forsterite-Diopside-Piropo Sistema Forsterite-Diopside-Piropo

Fusione all’equilibrio Forsterite Diopside Piropo 2075 °C 1790 °C 2000°C 1900°C 1800°C 1700°C 1770 °C 1745 °C 1690 °C E 1670 °C In che zona si trova la composione media del mantello superiore? 15% Qual è la composizione della prima goccia di fuso di questa sorgente? 25% Cosa fonde? 60% 60% Qual è la Tliquidus di questo sistema? Quale minerale scomparirà per primo? ~1945 °C 15% 25%

Fusione frazionata Forsterite Diopside Piropo 2075 °C 1790 °C 2000°C 1900°C 1800°C 1700°C 1770 °C 1745 °C 1690 °C E 1670 °C Se si sottrae il fuso all’eutettico (cerchio rosso) dal solido iniziale (cerchio giallo), dove si sposterà la composizione del solido residuo? Il fuso viene rimosso immediatamente e continuamente dal solido residuo.

Fusione frazionata Granato Forsterite Diopside Piropo 2075 °C 1790 °C 2000°C 1900°C 1800°C 1700°C 1770 °C 1745 °C 1690 °C E 1670 °C Quale fase scomparirà per prima? Granato Il fuso viene rimosso immediatamente e continuamente dal solido residuo. Da quante fasi sarà costituito il sistema, a questo punto? Olivina e Pirosseno Cosa succede da 1670 a 1744 °C? Cosa succede a 1745 °C?

Peridotiti Pirosseniti Lherzolite Con l’estrazione di fuso basaltico, la lherzolite si impoverisce nel componente diopside e si trasforma in harzburgite. Olivina Clinopirosseno Ortopirosseno Lherzolite Harzburgite Wehrlite Websterite Ortopirossenite Clinopirossenite Websterite ad olivina Peridotiti Pirosseniti 90 40 10

Forsterite-Diopside-Anortite Sistema Forsterite-Diopside-Anortite

Sistema basaltico semplificato Ora ragionate da soli per capire come può evolvere la fusione di un solido o una cristallizzazione di un fuso Sistema basaltico semplificato 1 Modellizzate l’evoluzione dei fusi residui 1-2-3 e dei solidi residui 1-2-3 3 2

Sistema basaltico semplificato Secondo voi quale sarà tipicamente la prima fase di liquidus in un sistema basaltico? Sistema basaltico semplificato 1 Modellizzate l’evoluzione dei fusi residui 1-2-3 e dei solidi residui 1-2-3 3 2

Con tre soluzioni solide Sistema Con tre soluzioni solide

A B C

Superficie di Liquidus

Superficie di Liquidus Superficie di Solidus Superficie di Liquidus

1-2 = ? Liquidus 3-4 = ? Solidus T1 T1 La sezione isoterma incontra le superfici di liquidus e di solidus in quattro punti: 1-2 = ? Liquidus 3-4 = ? Solidus

Solo Liquido Solo Solido Liquido + Solido T1 T1 2 3 4 1 3 T1 4 2 Solo Liquido Cosa ci sarà nell’area A-B-1-2? Cosa ci sarà nell’area 3-4-C? Solo Solido Cosa ci sarà nell’area 1-2-3-4? Liquido + Solido

T1 1 2 3 4 Vista dall’alto (all’isoterma T1)

A B C 900 °C 1000 °C 1100 °C 1200 800 °C Tre Eutettici A B C Sezione isoterma a T 1200 °C? Liquido + C Liquido + B Tutto Liquido Tutte le composizioni di partenza in questi campi avranno raggiunto la Temperatura di Liquidus a T = 1200 °C. Per tutte le altre composizioni non avremo ancora raggiunto la Temperatura di Liquidus, quindi ci sarà solo fuso.

A B C 900 °C 1000 °C 1100 °C 1200 800 °C Tre Eutettici A B C Sezione isoterma a T 1200 °C? Liquido + C Liquido + B Tutto Liquido A B C Liquido + C Sezione isoterma a T 1050 °C? Tutte le composizioni di partenza in questi campi avranno raggiunto la Temperatura di Liquidus a T = 1050 °C. Per tutte le altre composizioni non avremo ancora raggiunto la Temperatura di Liquidus, quindi ci sarà solo fuso. Liquido + B Tutto Liquido

...La cotettica tra B e C, quindi?... 1200 800 °C Tre Eutettici A B C Sezione isoterma a T 1200 °C? Liquido + C Liquido + B Tutto Liquido A B C Liquido + C Sezione isoterma a T 1050 °C? E quale assemblaggio sarà presente per questo tipo di composizioni? Liquido + B+C Qual è la peculiarità di queste composizioni? Cosa avranno raggiunto a una T di 1050 °C? Liquido + B Tutto Liquido ...La cotettica tra B e C, quindi?...

Tre Eutettici A B C A B C Sezione isoterma a T 1200 °C? Liquido + C Liquido + B Tutto Liquido A B C A B C Liquido + C Liquido + C Liquido + B+C Sezione isoterma a T 1050 °C? Sezione isoterma a T 800 °C? Liquido + B+C Liquido + A+B Liquido + A+C Liquido + B Liquido + B Liq + A Tutto Liquido Liq

Esercizio da svolgere in classe B C 800 900 1000 1100 1200 1300 Esercizio da svolgere in classe

A B C Isoterma a T = 1200 °C 800 900 1000 1100 1200 1300

A B C A B C 800 900 1000 1100 1200 1300 Isoterma a T = 1000 °C 800 900 1000 1100 1200 1300

A B C A B C 800 900 1000 1100 1200 1300 Isoterma a T = 800 °C ? 800 900 1000 1100 1200 1300 ? ? ? ? ?

Diopside-Albite-Anortite Sistema Diopside-Albite-Anortite

Sistema Di-An-Ab Di Ab An (1 atm) Eutettico del sistema Di-An Eutettico del sistema Di-Ab Cotettica del sistema ternario 1392 °C 1118 °C 1553 °C 1350 1300 1250 1200 1400 1450 1500 1274 °C 1085 °C Sistema Di-An-Ab (1 atm)

Di Ab An 1350 1300 1250 1200 1400 1450 1500

Plss + L Sistema Di-An-Ab Di + L An + L Di + L An Di Ab + L Ab (1 atm) 1553°C 1392 °C Plss + L An + L Di + L Di Ab An 1350 1300 1250 1200 1400 1450 1500 An Di + L Di 1183°C Ab + L Ab

Sistema Di-An-Ab (1 atm) Sezione isoterma Vista Obliqua

? ? ? Isoterma T = 1300 °C Di Ab An Di+L Pl+L L 1350 1300 1250 1400 1200 1400 1450 1500 ? Di+L ? ? L Pl+L

Ma che tipo di Pl cristallizza? An pura? Isoterma T = 1250 °C Di Ab An 1350 1300 1250 1200 1400 1450 1500 Ma che tipo di Pl cristallizza? An pura? NO! Cotettica (Pl+Di) ? ? Di+L ? Pl+Di (subsolidus) ? ? L Pl+L ? Pl+Di+L

Di Ab An Quale sarà l’assemblaggio finale di questo fuso? Di = 60% 1350 1300 1250 1200 1400 1450 1500 Quale sarà l’assemblaggio finale di questo fuso? Di = 60% Pl = 40% Ma che tipo di plagioclasio? 60% 60% Ma che tipo di plagioclasio? Di = 20% Pl = 80% 20% 20% 35% 70%

Di Ab An Qual è il minerale di liquidus? Che tipo di plagioclasio? 1350 1300 1250 1200 1400 1450 1500 Qual è il minerale di liquidus? Ab An Che tipo di plagioclasio? Cosa succede quando si incontra la cotettica? Di quante fasi è costituito il nostro sistema a questo punto? An65 Liq = An65

Forsterite-Anortite-Silice Sistema Forsterite-Anortite-Silice

Sistemi ternari con peritettico 3 sistemi binari Fo-An eutettico An-SiO2 eutettico Fo-SiO2 peritettico + eutettico

Sistemi ternari con peritettico 3 sistemi binari Solido finale Fo+En+An Solido finale An+En+SiO2 Fo-An eutettico An-SiO2 eutettico Fo-SiO2 peritettico + eutettico c = peritettico ternario d = eutettico ternario

Sistemi ternari con peritettico

Sistemi ternari con peritettico Tracciate ora una sezione isoterma a 1500 °C ? Liq + An Ripetete l’operazione con un’isoterma a 1300 °C Liquido ? ? Fo+Liq En+Liq ? SiO2+Liq ? ? Fo+En+Liq En+SiO2+Liq

An Fo SiO2 En ? ? ? ?

An Fo SiO2 En

An Fo SiO2 En

Evoluzione dei liquidi residui Eutettico Ternario Peritettico Ternario An Fo SiO2 En Evoluzione dei liquidi residui Cosa dice il Teorema di Alkemade? Eutettico Ternario Peritettico Ternario

Evoluzione dei liquidi residui Eutettico Ternario Peritettico Ternario An Fo SiO2 En Evoluzione dei liquidi residui Eutettico Ternario Peritettico Ternario

Evoluzione dei Solidi cristallizzati Eutettico Ternario An Fo SiO2 En Evoluzione dei Solidi cristallizzati Eutettico Ternario Peritettico Ternario

Forsterite-Diopside-Silice Sistema Forsterite-Diopside-Silice

Come varia il comportamento dell’enstatite? 1 atm 3 kb 7 kb Ricordate come varia il sistema Forsterite-Silice con l’aumentare della pressione? Come varia il comportamento dell’enstatite?

Di Fo SiO2 En P = 1 atm Punto Peritettico Punto Eutettico Due liquidi Punto Peritettico Curva Peritettica Punto Eutettico Curva Cotettica P = 1 atm

Di P = 20 kb (anidra) Fo En SiO2 Punto Peritettico Punto Eutettico Curva Peritettica Punto Eutettico Curva Cotettica Curva Cotettica Di Pigeonite P = 20 kb (anidra) En Fo En SiO2

Di Diopside P = 20 kb (idrata) Forsterite Enstatite Qz Fo En SiO2 Punto Eutettico Fo En SiO2 Fo + L Fo + En En + L En + Qz Qz + L Di Punto Peritettico Punto Eutettico Curva Cotettica Curva Cotettica Di Curva Peritettica Pigeonite Diopside P = 20 kb (idrata) En Curva Cotettica Forsterite Enstatite Qz Fo En SiO2

Di Fo SiO2 En 1 atm 10 kb 20 kb 30 kb 70 kb 50 kb Con l’aumento della pressione anidra il campo di stabilità della forsterite si riduce e l’enstatite fonde congruentemente. A quanti km di profondità corrispondono 70 kb?

Eutettico ternario del sottotriangolo sovrasaturo Di Quale sarà la composizione della prima goccia di fuso di una sorgente con Fo-Di-En a 70 kb? 1 atm 10 kb 20 kb 30 kb Eutettico ternario del sottotriangolo sovrasaturo 50 kb 70 kb SiO2 Eutettico ternario Quindi, pur partendo da un fuso nella parte sottosatura del diagramma (eutettico senza quarzo), si può arrivare ad avere fusi sovrasaturi in SiO2 (eutettico con quarzo). Cosa succede se questo fuso cristallizza in modo frazionato durante la risalita a pressioni sempre più basse, fino ad arrivare ad 1 atm? SiO2 Fo En

Di Fo SiO2 En Due liquidi Cerchiamo di capire i rapporti tra clinopirosseni (Di) e ortopirosseni (En)

Pigeonite (Clino)enstatite (Clino)ferrosilite Augite Diopside Hedembergite 20 45 50 5 MgSiO3 Clinoenstatite FeSiO3 CaSiO3 Wollastonite I pirosseni (nel caso specifico quelli di Ca-Fe-Mg, ossia i più comuni nelle rocce ignee) costituiscono una serie di soluzioni solide. In pratica all’interno del cpx (ufficialmente solo Diopside e Hedembergite) può essere “sciolto” un po’ di opx. Il risultato è che comunemente i cpx hanno un contenuto di Ca inferiore al valore teorico (portando alla formazione dei pirosseni chiamati Augite).

Mg2Si2O6 CaMgSi2O6 Temperatura °C 20 40 60 80 L Fo+L Fo+Enss+L Fo+Pig+L Pig+Diss Enss+Diss Diss+L Diss Pig Pig+Enss Temperatura °C 1200 1300 1400 1500 1600 Mg2Si2O6 CaMgSi2O6 20 40 60 80 1100 Enss Pigeonite (Clino)enstatite (Clino)ferrosilite Augite Diopside Hedembergite 20 45 50 5 Clinoenstatite MgSiO3 FeSiO3 Wollastonite CaSiO3

L Fo+L Fo+Enss+L Fo+Pig+L Pig+Diss Enss+Diss Diss+L Diss Pig Pig+Enss Temperatura °C 1200 1300 1400 1500 1600 Mg2Si2O6 CaMgSi2O6 20 40 60 80 1100 Enss Pigeonite (Clino)enstatite (Clino)ferrosilite Augite Diopside Hedembergite 20 45 50 5 Clinoenstatite MgSiO3 FeSiO3 Wollastonite CaSiO3 A T 1300 °C il Diss (Augite) può essere in equilibrio con quale pirosseno? E a T più basse (es. 1150 °C?

La solubilità tra clino- e orto-pirosseni è: Quello che tipicamente può avvenire in natura è un processo di essoluzione tra i pirosseni ricchi in Ca e quelli poveri in Ca. Il processo è simile allo smescolamento delle componenti ricche in Na e quelle ricche in K nei feldspati alcalini. La solubilità tra clino- e orto-pirosseni è: - Totale a condizioni di supraliquidus (come quasi tutti i sistemi) - Molto buona ad elevate T (ma in condizioni di subsolidus) - Molto scarsa a basse T (ovviamente in condizioni di subsolidus).

Il risultato sarà qualcosa tipo questi smescolamenti: Cosa può succedere, quindi, ad un pirosseno tipo augite se lo si lascia raffreddare lentamente? Da una composizione che non è né un vero clinopirosseno (ha meno Ca del diopside-hedembergite) né un vero ortopirosseno (ha troppo Ca rispetto all’enstatite-ferrosilite) otterremo due minerali (sempre pirosseni). Uno sempre più vicino a un vero clinopirosseno (con rapporto 1:1 tra Ca e (Mg,Fe) e un altro sempre più vicino a un vero ortopirosseno (senza o con pochissimo Ca). Il risultato sarà qualcosa tipo questi smescolamenti:

Sezione sottile vista durante le esercitazioni (campione G)

Sezione sottile vista durante le esercitazioni (campione G)

Sezione sottile vista durante le esercitazioni (campione G)

Sezione sottile vista durante le esercitazioni (campione G)

Sezione sottile vista durante le esercitazioni (campione G)

Smescolamento di cpx (grigio scuro) in opx (grigio chiaro). Immagine al SEM BSE (Scanning Electron Microscope Back-scattered Electrons). I minerali con maggiore massa molecolare risultano più chiari di quelli con massa molecolare più bassa. L’opx è più chiaro del cpx perché ha più Fe (e, quindi, è più pesante).

Smescolamento di opx (grigio chiaro) in cpx (grigio scuro).

Albite-Anortite-Ortoclasio Sistema Albite-Anortite-Ortoclasio

Cosa indica questo campo? NaAlSi3O8 KAlSi3O8 CaAl2Si2O8 ??? Cosa indica questo campo? Aumento della T Aumento della T Aumento della T

Qual è la differenza tra questo diagramma binario ? Qual è la differenza tra questo diagramma binario ? ? ? ? KAlSi3O8 CaAl2Si2O8 ? ? E questo? ? CaMgSi2O6 CaAl2Si2O8

Qual è la differenza tra questo diagramma binario ? Qual è la differenza tra questo diagramma binario ? ? ? ? Ortoclasioss Anortitess KAlSi3O8 CaAl2Si2O8 Il campo azzurro indica che un po’ di anortite può essere sciolta nella molecola dell’ortoclasio e che un po’ di ortoclasio può essere sciolto nella molecola dell’anortite.

Eutettico? An Ab Or Eutettico?

L + Pl L + K feld E M

La dimensione del campo del solvus aumenta con la diminuzione della T An Ab Or 900 °C 600 °C 750 °C

La dimensione del campo del solvus aumenta con la diminuzione della T L’interruzione del campo blu indica una interruzione della miscibilità dei feldspati alcalini a bassa T. La dimensione del campo del solvus aumenta con la diminuzione della T An Ab Or Liquido Solido (un solo feldspato) Feldspato ricco in Or + Liq Feldspato ricco in Ab + Liq Lacuna di miscibilità (Solvus) 900 °C 600 °C 750 °C

Non esistono feldspati con queste composizioni. An Ab Or Non esistono feldspati con queste composizioni. Albite Oligoclasio Andesina Labradorite Bytownite Anortoclasio Sanidino Anortite 900 °C 600 °C 750 °C

Con l’evoluzione dei magmi i plagioclasi diventano sempre più sodici. Con l’evoluzione dei magmi i feldspati alcalini potassici diventano sempre più sodici, mentre i feldspati alcalini sodici diventano sempre più potassici. Con l’evoluzione dei magmi i plagioclasi diventano sempre più sodici. An Ab Or An Ab Albite Oligoclasio Andesina Labradorite Bytownite Anortoclasio Sanidino Anortite Ab Or Massima % di An (CaO) presente in un feldspato alcalino Massima % di Or (K2O) presente in un plagioclasio 600 °C 750 °C

Albite-Ortoclasio-SiO2 Sistema Albite-Ortoclasio-SiO2

1190 rocce granitoidi (Winkler e Platen, 1961) SiO2 Ab Or 1100 1050 1000 950 900 850 800 750 700 770 °C 745 °C 1130 °C 845 °C 990 °C Chiara corrispondenza tra minimo termico e picco di frequenza composizionale nelle rocce granitoidi. 1190 rocce granitoidi (Winkler e Platen, 1961) 86% 75% 53% 14%

SiO2 Ab Or SiO2 Ab Or Minimo Termico Lacuna di Miscibilità

Sistema Nefelina-Kalsilite-SiO2 (Petrogenetico Residuale)

Sistema Petrogenetico Residuale Minimo Trachitico Minimo Riolitico Minimo Fonolitico

77 73 69 65 61 57 53 49 52 Basalto 45 41 37 Picro- 1 3 5 7 9 11 Foidite Fono- tefrite 13 Tefri- fonolite Fonolite Trachite Trachidacite Trachi- basalto Andesite Basaltica Dacite Riolite Tefrite Basanite 63 ULTRABASICA BASICA INTERMEDIA ACIDA % SiO 2 % Na O+K O basaltica andesite

Sistema Petrogenetico Residuale Linea criticamente satura in SiO2 Campo sovrasaturo in SiO2 Campo sottosaturo in SiO2

Sistema Petrogenetico Residuale SiO2 Ab Or Minimo Termico Lacuna di Miscibilità Sistema Petrogenetico Residuale

Albite minerale a fusione congruente o incongruente? Ortoclasio minerale a fusione congruente o incongruente? Ab + Tr Ne + L Ne + Ab Ab+L Ab + L Tr + L Tr + L Lc + L Lc + Or Or + L Or + Tr Sistema Petrogenetico Residuale Lc + L Ks + L Lc + Ks Leucite minerale a fusione congruente o incongruente? Cn (Ne) + L Ks + L Ne + Ks

Fasi di Liquidus: SiO2 Feldspati Leucite Nefelina Kalsilite

Ab Or Minimo termico Liquido Solido

Tutte le composizioni del campo giallo termineranno in prossimità del minimo riolitico Minimo termico Liquido Solido

Tutte le composizioni lungo la linea dei feldspati termineranno in prossimità del minimo trachitico Minimo termico Liquido Solido

Minimo termico Liquido Solido

Nel campo rosa avremo Ne-Lc-Kalsilite I fusi che cadono nel campo verde avranno Ne+Alcali feldspati (minimo fonolitico) Nel campo rosa avremo Ne-Lc-Kalsilite Nel campo blu avremo Ne-Lc-Kfeld Minimo termico Liquido Solido

Quali fasi cristallizzano lungo questa linea? Minimo termico Liquido Solido Cotettica o Peritettica? Quali fasi cristallizzano lungo questa linea? Direzione della cristallizzazione?

Non è ancora chiaro il rapporto Ne-Ks… Minimo termico Esiste questo eutettico? Liquido Solido

Non è ancora chiaro il rapporto Ne-Ks… Minimo termico Esiste questo eutettico? Liquido Solido

Più o meno come quanto già visto per il sistema Or-Ab Ness Ksss Ness + Ksss O1 e H4 = polimorfi kalsilite: O1 = Kalsilite rombica H4 = Tetrakalsilite NaAlSiO4 KAlSiO4 Liq Ne+Liq Ks+Liq Ne Ne+Ks Ks Sistema NaAlSiO4-KAlSiO4 a PH2O = 5 kb Più o meno come quanto già visto per il sistema Or-Ab Eutettico Non si può parlare di vero eutettico.

In realtà le cose sono un po’ più complesse… Composizione dei K-feldspati naturali? Composizione delle nefeline naturali? Composizione delle leuciti naturali?

Sistema a P = 5 kbar idrato (15% H2O) Leucite Minimo Fonolitico Leucite Minimo Fonolitico

Riduzione del campo di stabilità della leucite all’aumentare della pressione idrata Or Ne Ks 0 kb 1 kb 2 kb 5 kb Lc

Riduzione del campo di stabilità della leucite all’aumentare della pressione idrata Sienite con foidi Monzonite Monzodiorite Sienite a feldspati alcalini con foidi Monzosienite a nefelina Sienite a nefelina Gabbro a nefelina Diorite/ Gabbro Foidolite (Nefelinolite) A P F Per questo motivo la leucite non compare nella classificazione delle rocce plutoniche Ab Or Ne Ks 0 kb 1 kb 2 kb 5 kb Lc

Rocce con kalsilite sono ESTREMAMENTE RARE Minimo termico Liquido Solido

Rocce con kalsilite indicano fortissima sottosaturazione in SiO2. Le rocce con kalsilite rientrano in una classificazione a parte e vengono chiamate KAMAFUGITI Umbria (Italia) Gansu (Cina) Toro-Ankole (Uganda) Alto Paranaiba (Brasile)

Esistono anche metodi più complessi per rappresentare sistemi a quattro componenti, come questo: Tranquilli, non tratteremo questo argomento.

Per commenti, chiarimenti o informazioni su queste slides: Ogni anno cerco di migliorare la qualità della presentazione ed aggiungo nuove informazioni. Cercate quindi su internet di scaricare sempre la versione più aggiornata di queste slides. Per commenti, chiarimenti o informazioni su queste slides: michele.lustrino@uniroma1.it