C L = συγκέντρωση ιχνοστοιχείου στο υγρό C O = συγκέντρωση ιχνοστοιχείου στο αρχικό πέτρωμα πριν την έναρξη της τήξης F = κλάσμα του τήγματος που

Σχετικά έγγραφα
Μαγματικά, πλουτώνια πετρώματα ΓΡΑΝΙΤΕΣ ΚΑΙ ΓΡΑΝΙΤΟΕΙΔΗ ΡΥΟΛΙΘΟΣ

I. Προέλευση μαγμάτων ΙΙ.Μαγματικές σειρές. Χριστίνα Στουραϊτη Τμήμα Γεωλογίας και Γεωπεριβάλλοντος

Γεωχημεία. Ενότητα 1: Γεωχημικές διεργασίες στο εσωτερικό της γης. Χριστίνα Στουραϊτη Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Γεωλογίας και Γεωπεριβάλλοντος

Η δομή και η σύσταση της γης. Χριστίνα Στουραϊτη Τμήμα Γεωλογίας και Γεωπεριβάλλοντος

Γεωχημεία Ιχνοστοιχείων

Nature 528, (December 2015)

Είναι μίγματα ορυκτών φάσεων Οι ορυκτές φάσεις μπορεί να είναι ενός είδους ή περισσότερων ειδών Μάρμαρο

ΑΣΚΗΣΗ 2 η Εφαρμογή Βασικών Αρχών Θερμοδυναμικής - Διαγράμματα Φάσεων Δύο Συστατικών

Γεωχημεία Ιχνοστοιχείων

Γεωχημεία. Ενότητα 1: Γεωχημικές διεργασίες στο εσωτερικό της γης. Χριστίνα Στουραϊτη Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Γεωλογίας και Γεωπεριβάλλοντος

Γεωχημεία Ιχνοστοιχείων

1. Υποκαταστάσεις μεταξύ κυρίων στοιχείων (στερεά διαλύματα)

Γένεση μάγματος στον ηπειρωτικό φλοιό. 1. Γενικά 2. Τήξη αφυδάτωσης 3. Υπολειμματικό υλικό στην πηγή 4. Μετανάστευση των υγρών

Υποκαταστάσεις μεταξύ κυρίων στοιχείων (στερεά διαλύματα)

Συχνή παρουσία ολιβίνη λβί με διαβρωμένου, με σχηματισμούς ζώνωση, απουσία ορθοπυρόξενου, παρουσία πλαγιόκλαστου (πρώιμη

Χημικές αναλύσεις Κύρια στοιχεία (major) major): >1wt% Επουσιώδη στοιχεία (minor): wt% Ιχνοστοιχεία (trace): <0.1 wt% Χημικές αναλύσεις Κύ

Γεωχημεία Ιχνοστοιχείων

Πετρολογία Μαγματικών & Μεταμορφωμένων μ Πετρωμάτων Μέρος 1 ο : Μαγματικά Πετρώματα

Χημικές αναλύσεις Κύρια στοιχεία (major) major): >1wt% (π.χ. SiO2, Al2O3, FeO, MgO, CaO, Na2O, K2O) Επουσιώδη στοιχεία (minor): wt% (TiO2,

Μέθοδος Γεωχρονολόγησης Re-Os

ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ ΙΣΟΤΟΠΩΝ. Ενότητα 2: Εφαρμογές ραδιενεργών ισοτόπων στην προέλευση των πετρωμάτων & ιζημάτων. Γεωχημεία (Υ 4203)

Πετρολογία Μαγματικών & Μεταμορφωμένων μ Πετρωμάτων Μέρος 1 ο : Μαγματικά Πετρώματα

Δύο προσεγγίσεις Ποιοτική εκτίμηση: για τη μελέτη ενός γεωλογικού συστήματος ή την πρόβλεψη της επίδρασης φυσικοχημικών μεταβολών (P/T/ P/T/Χ) σε ένα

Γεωχημεία. Ενότητα 1: Γεωχημικές διεργασίες στο εσωτερικό της γης. Χριστίνα Στουραϊτη Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Γεωλογίας και Γεωπεριβάλλοντος

Μέθοδος χρονολόγησης Rb-Sr

Καλή Τσικνοπέμπτη!!! Καλή Τσικνοπέμπτη!!! 2

Μάθημα 2 ο ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ ΙΧΝΟΣΤΟΙΧΕΙΩΝ. Επικ. Καθ. Χ. Στουραϊτη Τομέας Οικονομικής Γεωλογίας - Γεωχημείας

Θεωρητικό υπόβαθρο Αρχές που διέπουν την χημική διαφοροποίηση της γης (F. Albarede, Geochemistry an Introduction, 2003)

ΑΣΚΗΣΗ 1 η. Ολική πυριτική Γη = ο σύγχρονος μανδύας + πρωτο-φλοιός = πρωταρχικός μανδύας

Τι είναι. Πηγή του υλικού Μάγμα Τήξη πετρωμάτων στο θερμό κάτω φλοιό ή άνω μανδύα. ιαδικασία γένεσης Κρυστάλλωση (στερεοποίηση μάγματος)

ΑΣΚΗΣΗ 2. Σπάνιες Γαίες (Rare Earth Elements, REE) Εφαρμογές των κανονικοποιημένων διαγραμμάτων REE

ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ ΑΣΚΗΣΗ 2 η. Σχήμα 1. Γεωλογικός Χάρτης της Σαντορίνης (Zellmer 1998) Μάρτιος 2015 Χ. ΣΤΟΥΡΑΪΤΗ

ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΤΟΜΕΑΣ ΟΡΥΚΤΩΝ ΠΡΩΤΩΝ ΥΛΩΝ ΠΕΤΡΟΛΟΓΙΑ ΜΑΓΜΑΤΙΚΩΝ & ΜΕΤΑΜΟΡΦΩΜΕΝΩΝ ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ

ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΤΟΜΕΑΣ ΟΡΥΚΤΩΝ ΠΡΩΤΩΝ ΥΛΩΝ ΠΕΤΡΟΛΟΓΙΑ ΜΑΓΜΑΤΙΚΩΝ & ΜΕΤΑΜΟΡΦΩΜΕΝΩΝ ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ

3 ΜΑΓΜΑ ΚΑΙ ΚΡΥΣΤΑΛΛΩΣΗ ΤΟΥ

Δασική Εδαφολογία. Ορυκτά και Πετρώματα

Χρονική σχέση με τα φιλοξενούντα πετρώματα

ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ Δ ΕΞΑΜΗΝΟ ΕΙΣΑΓΩΓΗ- ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ. Χριστίνα Στουραϊτη

Αρχές Κρυσταλλοχημείας: Ιοντικές υποκαταστάσεις. Γεωχημεία (Υ4203) Χ. Στουραϊτη

Μέθοδος Γεωχρονολόγησης Lu-Hf

9 ΛΑΜΠΡΟΦΥΡΕΣ ΚΑΙ ΥΠΕΡΒΑΣΙΚΑ ΠΕΤΡΩΜΑΤΑ ΑΚΡΑΙΑΣ ΣΥΣΤΑΣΕΩΣ

3.4 ΠΕΤΡΟΓΡΑΦΙΚΕΣ ΕΠΑΡΧΙΕΣ ΚΑΙ ΣΕΙΡΕΣ ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ

Πετρολογία Μαγματικών & Μεταμορφωμένων μ Πετρωμάτων Μέρος 1 ο : Μαγματικά Πετρώματα

Κεφάλαιο 1 Δομή της Γης

ΜΑΓΜΑΤΙΚΑ ΑΕΡΙΑ ΠΝΕΥΜΑΤΟΛΥΤΙΚΟΣ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ ΤΩΝ ΟΡΥΚΤΩΝ

Σκιερές ζώνες Ανισοτροπία Στρώµα D

ΓΕΩΧΡΟΝΟΛΟΓΗΣΕΙΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ

ΓΕΩΧΡΟΝΟΛΟΓΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑΤΑ. Β) Τι ονομάζουμε μαζικό αριθμό ενός στοιχείου και με ποιο γράμμα συμβολίζεται;

Γεωθερμία. Ενότητα 2: Πηγές Θερμότητας στο Εσωτερικό της Γης. Καθηγητής Κωνσταντίνος Λ. Κατσιφαράκης Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών ΑΠΘ

Πετρογένεση Πυριγενών Πετρωμάτων και Οφιολιθικών Συμπλεγμάτων

ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ Δ ΕΞΑΜΗΝΟ ΕΙΣΑΓΩΓΗ- ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ. Χριστίνα Στουραϊτη

ΓΕΝΙΚΗ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗ ΓΕΩΛΟΓΙΑ

ΠΗΓΕΣ, ΧΡΗΣΗ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΕΣ ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ ΑΠΟ ΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΤΗΣ ΟΜΑΔΑΣ ΤΟΥ ΛΕΥΚΟΧΡΥΣΟΥ (PGE( PGE) Από: Μαρία Οικονόμου, Καθηγήτρια

ΘΑΛΑΣΣΙΑ ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ- ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ ΙΖΗΜΑΤΩΝ. Αριάδνη Αργυράκη

ΧΗΜΙΚΗ ΑΠΟΣΑΘΡΩΣΗ ΚΑΙ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ ΕΔΑΦΩΝ

Στοιχεία Θερμοδυναμικής. Ι. Βασικές αρχές. Χριστίνα Στουραϊτη

Π ΕΤΡΟΛΟΓΙΑ Μ ΑΓΜΑΤΙΚΩΝ ΚΑΙ Μ ΕΤΑΜΟΡΦΩΜΕΝΩΝ Π ΕΤΡΩΜΑΤΩΝ ΑΣΚΗΣΗ 7

Στοιχεία Γεωλογίας και Παλαιοντολογίας. Μαρία Γεραγά Γεώργιος Ηλιόπουλος

Αυλακογένεση Γένεση και εξέλιξη ενός µανδυακού µανιταριού, δηµιουργώντας τριπλά σηµεία συνάντησης

Έδαφος Αποσάθρωση - τρεις φάσεις

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΑΘΗΝΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΟΠΟΓΡΑΦΙΑΣ & ΓΕΩΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ

Γεωχημεία. Ενότητα 1: Γεωχημικές διεργασίες στο εσωτερικό της γης. Χριστίνα Στουραϊτη Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Γεωλογίας και Γεωπεριβάλλοντος

ΓΕΩΛΟΓΙΑ ΕΛΛΑΔΟΣ. Ενότητα 5: Ο Ωκεανός της Πίνδου. Ιωάννης Κουκουβέλας, Καθηγητής Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Γεωλογίας

Γεωχημεία. Ενότητα 1: Γεωχημικές διεργασίες στο εσωτερικό της γης. Χριστίνα Στουραϊτη Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Γεωλογίας και Γεωπεριβάλλοντος

Πετρογένεση Πυριγενών Πετρωμάτων και Οφιολιθικών Συμπλεγμάτων

Μεταβολή των ταχυτήτων των σεισµικών κυµάτων µε το βάθος

1. ΠΡΟΕΛΕΥΣΗ ΚΟΚΚΩΝ ΑΝΘΡΑΚΙΚΟΥ ΑΣΒΕΣΤΙΟΥ 2. ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ ΘΑΛΑΣΣΙΟΥ ΝΕΡΟΥ 3. ΚΥΡΙΑ ΑΝΘΡΑΚΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ 4. ΠΡΩΤΟΓΕΝΗΣ ΚΑΘΙΖΗΣΗ 5.

ΣΥΣΤΑΣΗ ΤΟΥ ΦΛΟΙΟΥ ΤΗΣ ΓΗΣ.

Παλαιοωκεανογραφικοί Δείκτες. Αναπλ. Καθηγήτρια Χαρ. Ντρίνια Δρ. Γ. Κοντακιώτης

ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗ ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ

ΙΑΓΡΑΜΜΑΤΙΚΗ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗ

Αυλακογένεση. Ιδανικές συνθήκες: ένα μανδυακό μανιτάρι κινείται κατακόρυφα σε όλους τους βραχίονες (ράχες).

ΦΥΣΙΚΕΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ. Οι φυσικές καταστάσεις της ύλης είναι η στερεή, η υγρή και η αέρια.

Τμήμα Χημείας Μάθημα: Φυσικοχημεία Ι Εξέταση: Περίοδος Ιουνίου (21/6/2017)

Στοιχεία Θερμοδυναμικής. Ι. Θερμότητα. Χριστίνα Στουραϊτη

ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ ΥΔΡΟΘΕΡΜΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ. Αριάδνη Αργυράκη

ΧΗΜΙΚΗ ΑΠΟΣΑΘΡΩΣΗ Σ' όλα τα επίπεδα και σ' όλα τα περιβάλλοντα, η χηµική αποσάθρωση εξαρτάται οπό την παρουσία νερού καθώς και των στερεών και αερίων

Ε ΑΦΟΣ. Έδαφος: ανόργανα οργανικά συστατικά

ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ ΤΩΝ ΜΕΤΑΜΟΡΦΩΜΕΝΩΝ ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ

Μάγμα. Το μάγμα, όπως είναι γνωστό, είναι το μητρικό υλικό των πυριγενών πετρωμάτων και το τμήμα του που εκχύνεται σαν λάβα από τα ηφαίστεια είναι

ΚΑΛΩΣ ΗΡΘΑΤΕ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΤΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ

ΠΕΤΡΩΜΑΤΑ. Πετρολογικός κύκλος

ΜΑΚΡΟΣΚΟΠΙΚΗ ΑΝΑΓΝΩΡΙΣΗ ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ

ΠΕΤΡΟΓΕΝΕΤΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ

ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗ ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ

ΥΠΟΔΕΙΓΜΑ ΓΕΩΧΡΟΝΟΛΟΓΗΣΕΙΣ

ΙΝΟΠΥΡΙΤΙΚΑ ΠΥΡΟΞΕΝΟΙ ΠΥΡΟΞΕΝΟΙ

ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ (Υ4203) ΓΕΩΧΗΜΙΚΕΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ ΣΤΟ ΕΣΩΤΕΡΙΚΟ ΤΗΣ ΓΗΣ ΑΣΚΗΣΗ 2 η 1. Χημικοί δεσμοί και θεωρία του κρυσταλλικού πεδίου (crystal field theory)

Πετρογένεση Πυριγενών Πετρωμάτων και Οφιολιθικών Συμπλεγμάτων

Μεταφορά Πρότυπο διασποράς. Ευκίνητη φάση. Περιβάλλον κινητοποίησης στοιχείων. Περιβάλλον απόθεσης στοιχείων

ΕΦΗΜΕΡΙ Α ΤΗΣ ΚΥΒΕΡΝΗΣΕΩΣ

ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΚΟΣΜΟΧΗΜΕΙΑΣ. Αριάδνη Αργυράκη

Τα Fe-Ni-ούχα λατεριτικά μεταλλεύματα της Ελλάδας. Συμβολή της Ορυκτολογίας- Πετρολογίας στην αξιοποίησή τους. Ευριπίδης Μπόσκος, Καθηγητής

ρ. Ε. Λυκούδη Αθήνα 2005 ΩΚΕΑΝΟΙ Ωκεανοί Ωκεάνιες λεκάνες

Mοντέλα Γένεσης Κοιτασμάτων

GEOCHEMISTRY OF MAJOR AND MINOR ELEMENTS FROM SURFACE SEDIMENTS OF LAKONIKOS GULF, GREECE

Μάθημα 1 ο. - Κατανομή των χημικών στοιχείων - Ταξινομήσεις. Επικ. Καθ. Χ. Στουραϊτη Τομέας Οικονομικής Γεωλογίας - Γεωχημείας. Γεωχημεία Δ εξάμηνο 1

Μεταμορφωμένα Πετρώματα

ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ Δ ΕΞΑΜΗΝΟ ΕΙΣΑΓΩΓΗ- ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ. Αριάδνη Αργυράκη, Χριστίνα Στουραϊτη

Γεωθερμία. Ενότητα 3: Η Γεωθερμική Ενέργεια. Καθηγητής Κωνσταντίνος Λ. Κατσιφαράκης Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών ΑΠΘ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΙΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

Transcript:

Πετρολογία Μαγματικών & Μεταμορφωμένων μ Πετρωμάτων Μέρος 1 ο : Μαγματικά Πετρώματα Ιωάννης Ηλιόπουλος Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Γεωλογίας Τομέας Ορυκτών Πρώτων Υλών Μάρτιος 2016 ΜΟΝΤΕΛΑ ΜΑΓΜΑΤΙΚΗΣ ΕΞΕΛΙΞΗΣ 1

Τήξη Ισορροπίας Το τήγμα παραμένει στο σύστημα και συνυπάρχει σε ισορροπία με το στερεό έως ότου κάποια στιγμή να απελευθερωθεί και να ανέλθει Η ισορροπία στερεού-υγρού υπάρχει σε όλη τη διάρκεια της τήξης Η πηγή μπορεί να υποστεί ποικίλους βαθμούς τήξης Τήξη Ισορροπίας C L 1 CΟ D i (1 F) F C L = συγκέντρωση ιχνοστοιχείου στο υγρό C O = συγκέντρωση ιχνοστοιχείου στο αρχικό πέτρωμα πριν την έναρξη της τήξης F = κλάσμα του τήγματος που παράχθηκε υγρό (= ) υγρό + στερεό D i = συντελεστής κατανομής του στοιχείου i 2

Τήξη Ισορροπίας Από το ισοζύγιο μάζας και για κλάσμα F τήξης έχουμε (D=C S /C L ): C Ο =F.C L + (1-F).C S C Ο =F.C L + (1-F).D.C L C Ο =C L.[F + D.(1-F)] C C L Ο 1 D i (1 F) F i ΑΣΚΗΣΗ: Υπολογίστε μόνοι σας το λόγο C C S O Τήξη Ισορροπίας Προβολή του λόγου C L /C Ο για διάφορους βαθμούς τήξης Προσέξτε τη διακύμανση στα συμβατά και στα ασύμβατα στοιχεία Τι γίνεται αν D = 1; 3

Τήξη Ισορροπίας Τα ασύμβατα στοιχεία παρουσιάζουν μεγάλη μγ συγκέντρωση στο υγρό, για μικρούς βαθμούς τήξης Όσο προχωράει η τήξη αυτά αραιώνονται και μειώνεται η περιεκτικότητα τους Τήξη Ισορροπίας Τα συμβατά στοιχεία παρουσιάζουν μικρή συγκέντρωση στο υγρό και ειδικά για μικρούς βαθμούς τήξης Τιμές F>0,4,, για τήξη ισορροπίας, είναι απίθανο να συμβούν στη φύση (γιατί;) 4

Τήξη Ισορροπίας Ο λόγος δυο στοιχείων με διαφορετικές συμβατότητες (π.χ. Rb/Sr), αποτελεί πολύ καλό δείκτη για την πρόοδο της τήξης (ή της κλασματικής κρυστάλλωσης) Αλλαγή στη συγκέντρωση των Rb και Sr στο τήγμα που προκύπτει από προοδευτική τήξη ενός βασαλτικού πετρώματος, αποτελούμενου από πλαγιόκλαστο, αυγίτη και ολιβίνη (Winter 2001) Τήξη Ισορροπίας Όσο ο βαθμός τήξης F τείνει στο 1 (100%) η συγκέντρωση κάθε ιχνοστοιχείου στο τήγμα τείνει να εξισωθεί με αυτήν στο αρχικό στερεό CL 1 CΟ D i (1 F) F (F 1, C L /C O 1) 5

Τήξη Ισορροπίας C L 1 CΟ D i (1 F) F Όσο ο βαθμός τήξης F 0, τόσο ο λόγος C L 1 C D O Τήξη Ισορροπίας Έτσι αν ξέρουμε τη συγκέντρωση C L ενός στοιχείου σε ένα παράγωγο πέτρωμα (υγρό) που έχει προέλθει από μικρό βαθμό τήξης μιας πηγής, μπορούμε να προσδιορίσουμε και την περιεκτικότητα του στο μητρικό αυτό υλικό 6

Τήξη Ισορροπίας CL 1 CO D i (1 F) F Για τα ισχυρά ασύμβατα στοιχεία (D 0) από την παραπάνω σχέση έχουμε: C L 1 CO F Έτσι αν ξέρουμε τις συγκεντρώσεις ενός ισχυρά ασύμβατου στοιχείου στο μητρικό υλικό και στο παράγωγο πέτρωμα (υγρό), μπορούμε να προσδιορίσουμε και το βαθμό τήξης που υπέστη η πηγή Κλασματική Τήξη Κάθε μερικό τήγμα απομακρύνεται αμέσως μετά την παραγωγή του Μπορούμε να μελετήσουμε είτε τη σύσταση καθενός μερικού τήγματος είτε τη συνολική σύσταση που προκύπτει από τους Μ.Ο. όλων των μερικών τηγμάτων 7

Κλασματική Τήξη Για κάθε μερικό τήγμα θα ισχύει: ( CL 1 (1 D F) O C Ο D Ο 1-1) C L = συγκέντρωση ιχνοστοιχείου στο υγρό C O = συγκέντρωση ιχνοστοιχείου στο αρχικό πέτρωμα πριν την έναρξη της τήξης F = κλάσμα του τήγματος που παράχθηκε υγρό (= ) υγρό + στερεό D O =συντελεστής κατανομής ενός στοιχείου στο αρχικό υλικό Κλασματική Τήξη Για το συνολικό τήγμα (Μ.Ο. όλων των μερικών τηγμάτων) ) θα ισχύει: C 1 C F [1-(1 ( 1 ) L D (1-F) O ] Ο C L = συγκέντρωση ιχνοστοιχείου στο υγρό C O = συγκέντρωση ιχνοστοιχείου στο αρχικό πέτρωμα πριν την έναρξη της τήξης F = κλάσμα του τήγματος που παράχθηκε υγρό (= ) υγρό + στερεό D O =συντελεστής κατανομής ενός στοιχείου στο αρχικό υλικό 8

Σύγκριση Μοντέλων Η τήξη ισορροπίας και η κλασματική τήξη στην περίπτωση του υπολογισμού του συνολικού τήγματος παρουσιάζουν σημαντικές ομοιότητες Η απλή κλασματική τήξη είναι αρκετά διαφορετική Εκτός εξαιρετικών περιπτώσεων, στους υπολογισμούς μας συχνά χρησιμοποιούμε το μοντέλο της τήξης ισορροπίας Κρυστάλλωση Ισορροπίας Οι κρύσταλλοι που σχηματίζονται βρίσκονται συνεχώς σε ισορροπία με το τήγμα Ουσιαστικά η αντίθετη διαδικασία από την τήξη ισορροπίας Ισχύουν οι ίδιες εξισώσεις με την τήξη ισορροπίας 9

Κρυστάλλωση Ισορροπίας C L 1 CΟ D i (1 F) F C L = συγκέντρωση ιχνοστοιχείου στο υπολειμματικό υγρό C O = συγκέντρωση ιχνοστοιχείου στο αρχικό μάγμα πριν την έναρξη της κρυστάλλωσης F = κλάσμα του τήγματος που απομένει υγρό (= ) υγρό + στερεό D i = συντελεστής κατανομής του στοιχείου i Κλασματική Κρυστάλλωση Οι κρύσταλλοι που σχηματίζονται αποχωρίζονται αμέσως από το σύστημα και από το μαγματικό θάλαμο (κρυστάλλωση Rayleigh) 10

Κλασματική Κρυστάλλωση C C C Ο L (D-1) F C L = συγκέντρωση ιχνοστοιχείου στο υπολειμματικό υγρό C O = συγκέντρωση ιχνοστοιχείου στο αρχικό μάγmα πριν την έναρξη της κρυστάλλωσης F = κλάσμα του τήγματος που απέμεινε υγρό (= ) υγρό + στερεό D=συντελεστής κατανομής του εκάστοτε στοιχείου Σύγκριση Μερικής Τήξης- Κλασματικής Κρυστάλλωση Μερική Τήξη C L CΟ 1 D.(1 F) F Κλασματική Κρυστάλλωση C L F (D C Ο (D-1) C L CΟ C L CΟ F F 11

Μανδυακό μοντέλο: Ομοιογενές ή Ετερογενές ; Μαγματική Εξέλιξη Θε ερμοκρασία o C Συσχετισμός των μαγματικών τύπων (από Kushiro 2001) 12

Αν και τα δείγματα μανδύα κατατάσονται σε μόλις τρείς κύριες ευρείες συστασιακές κατηγορίες: λερζόλιθοι, χαρτσβουργίτες, δουνίτες,, η ποικιλία δεν είναι αμελητέα Παρά την συστασιακή ομοιογένεια ως προς τα κύρια στοιχεία, οι διαφοροποιήσεις που καταγράφονται, οδηγούν στη διάκριση δύο κύριων τύπων Γόνιμοι (fertile) ή εμπλουτισμένοι (enriched) ξενόλιθοι Εκχυμωμένοι (depleted) ξενόλιθοι Οι γόνιμοι (fertile) ή εμπλουτισμένοι (enriched) ξενόλιθοι, σε σχέση με τους εκχυμωμένους,, εμφανίζουν: υψηλότερα ποσοστά Al, Ca, Ti, Na, K Χαμηλότερο Mg/(Mg+Fe) και Cr/(Cr+Al) Άρα έχουν περισσότερα ασύμβατα στοιχεία, αφού έχουν το δυναμικό να δώσουν μάγμα πριν γίνουν πιο δύστηκτα όπως οι εκχυμωμένοι ξενόλιθοι (γρανατούχοι και σπινελιούχοι λερζόλιθοι Vs δουνίτες) 13

εμπλουτισμένος: : κάτι έχει προστεθεί σε αυτούς γόνιμος: : πολύ λίγο υλικό έχει απομακρυνθεί από αυτούς. Για παράδειγμα: η παρουσία φλογοπίτη και αμφιβόλου, που αν και πολλές φορές είναι πρωτογενή ορυκτά, συχνά μπορεί να συσχετίζεται με εξωτερική εισροή ρευστών φάσεων. Άλλες εξαλλοιώσεις: απατίτης, τιτανίτης,, ανθρακικά κ.ά. Τα ιχνοστοιχεία περιπλέκουν επίσης την κατάσταση Κανονικοποιημένο ως προς χονδρίτη αραχνοδιάγραμμα σπάνιων γαιών (REE) ενός τυπικού αλκαλικού βασάλτη ωκεάνιου τόξου (OIB) και ενός τυπικού βασάλτη μεσο-ωκεάνιας ράχης (MORB). Από: Sun and McDonough (1989). 14

Αρνητική κλίση OIB: εμπλουτισμός, συμβατός είτε μερική τήξη περιδοτίτη είτε με κλασματική κρυστάλλωση από παράγωγο τμήμα από περιδοτίτη Θετική κλίση MORB: δύσκολη η εξήγηση της. Ο μόνος τρόπος: να τηχθεί ένα πέτρωμα ήδη εκχυμωμένο σε LREE και ασύμβατα στοιχεία Για να απολέσει ένας μη εκχυμωμένος μανδύας (=χονδρίτης)) τις LREE και τα ασύμβατα στοιχεία, αυτά θα πρέπει να έχουν ήδη εξαχθεί από το μανδύα πριν από τη δημιουργία του MORB Το πλέον κοινό μάγμα στον πλανήτη μας (MORB) θα πρέπει να έχει δημιουργηθεί από ένα μανδύα ο οποίος ήταν ήδη εκχυμωμένος (ίσως μέσω προηγούμενης εξαγωγής μαγματικού υλικού που δημιούργησε τον ωκεάνιο και τον ηπειρωτικό φλοιό) Το άλλο κοινό μάγμα στις ωκεάνιες εάνιεςλε λεκάνες δεν φαίνεται να έχει προέλθει από εκχυμωμένο, αλλά από έναν γόνιμο μανδύα 15

Κανονικοποιημένο ως προς χονδρίτη αραχνοδιάγραμμα ιχνοστοιχείων (spider) ενός τυπικού αλκαλικού βασάλτη ωκεάνιου τόξου (OIB) και ενός τυπικού βασάλτη μεσο-ωκεάνιας ράχης (MORB). Από: Sun and McDonough (1989). LREE depleted or unfractionated LREE enriched Επειδή τα συγκεκριμένα δείγματα αποτελούν εν δυνάμει πιθανές πηγές μανδυακών πετρωμάτων και όχι παράγωγα τήγματα,, εκείνα με την αρνητική κλίση και τιμές έως 10, θα πρέπει να αποτελούν πραγματικά εμπλουτισμένα υλικά, και όχι απλώς γόνιμα LREE depleted or unfractionated Figure 10-1414 Chondrite-normalized normalized REE diagrams for spinel (a) and garnet (b) lherzolites. After Basaltic Volcanism Study Project (1981). Lunar and Planetary Institute. LREE enriched 16

Ισοτοπικά στοιχεία μίξη μεταξύ δύο δεξαμενών μαγματος σε διάφορες αναλογίες, ενός εκχυμωμένου (MORB-like) και ενός γόνιμου ή ελαφρά εμπλουτισμένου. Μοντέλο μονοστρωματωμένου μανδύα: : τα ρεύματα μεταγωγής θα οδηγούσαν στην ομοιογενοποίηση (χημικά και ισοτοπικά). Μοντέλο διπλά στρωματωμένου μανδύα: διαχωρισμός ενός εκχυμωμένου ανώτερου μανδύα από έναν κατώτερο γόνιμο μανδύα μέσω μιας σεισμικής ασυνέχεια ~660 km 17

Διεργασίες Μανδυακής Μετασωμάτωσης Διεργασίες στο Μανδύα Ο ασθενοσφαιρικός μανδύας που βρίσκεται σε μεγάλο βάθος υφίσταται μερική τήξη λόγω αδιαβατικής Ζώνη εμποτισμού εκτόνωσης Επαναγονιμοποιημένη (εμπλουτισμένη) ραστική διήθησης Εκχυμωμένη 18

Διεργασίες στο Μανδύα Παράγονται απλά ψήγματα βασαλτικού μάγματος Αυτά υφίστανται κλασματική κρυστάλλωση και μεταναστεύουν προς τα πάνω Ζώνη εμποτισμού ραστική διήθησης Επαναγονιμοποιημένη (εμπλουτισμένη) Εκχυμωμένη Διεργασίες στο Μανδύα Ταυτόχρονα μεταναστεύουν προς τα ανώτερα τμήματα του μανδύα, όπου συναντούν τον μερικά εκχυμωμένο λερζόλιθο (4) (που έχει Επαναγονιμοποιημένη Ζώνη (εμπλουτισμένη) εμποτισμού υποστεί ήδη πλαστική Εκχυμωμένη ραστική παραμόρφωση διήθησης και ανακρυστάλ- λωση) 19

Διεργασίες στο Μανδύα Τα θερμά αυτά κλάσματα κινούνται μέσα στους πόρους του μανδύα και εκεί αντιδρούν διαλύοντας τον κλινοπυρόξενο και Επαναγονιμοποιημένη Ζώνη (εμπλουτισμένη) εμποτισμού κρυσταλλώνο- ντας ολιβίνη Εκχυμωμένη ραστική (δραστική διήθησης διήθησης) Διεργασίες στο Μανδύα Τα τήγματα που ανεβαίνουν είναι πλούσια σε ασύμβατα στοιχεία Στη θέση αυτή σχηματίζουν Ζώνη εμποτισμού τελικά χαρτζβουργίτη ραστική διήθησης Επαναγονιμοποιημένη (εμπλουτισμένη) Εκχυμωμένη 20

Διεργασίες στο Μανδύα Σε σχετικά ανώτερες θέσεις έχουμε ανταγωνισμό της θερμότητας που ανέρχεται, με αυτήν που λόγω αγωγής διαφεύγει Επαναγονιμοποιημένη Ζώνη (εμπλουτισμένη) εμποτισμού προς τα πάνω (ψύξη) Εκχυμωμένη ραστική διήθησης Διεργασίες στο Μανδύα Εκεί επανεμπλουτίζεται ο χαρτζβουργίτης λόγω κρυστάλλωσης βασαλτικού υλικού ανάμεσα στους πόρους του μανδύα Ζώνη εμποτισμού Σε ποια στοιχεία θα ραστική διήθησης εμπλουτίζεται; Επαναγονιμοποιημένη (εμπλουτισμένη) Εκχυμωμένη 21

Διεργασίες στο Μανδύα Έτσι παρουσιάζονται φαινόμενα κρυπτικής ή ορυκτολογικής μετασωμάτωσης,, π.χ. πλαγιοκλα- στομιγής περιδοτίτης) Ζώνη εμποτισμού Επαναγονιμοποιημένη (εμπλουτισμένη) ραστική διήθησης Εκχυμωμένη Διεργασίες στο Μανδύα Με τον τρόπο αυτόν σχηματίζεται τελικά μια επανεμπλουτισμένη και μια εκχυμωμένη (εκχυμωτής μανδύας) Επαναγονιμοποιημένη Ζώνη (εμπλουτισμένη) εμποτισμού πάνω από την ασθενόσφαιρα Εκχυμωμένη ραστική διήθησης 22

Διεργασίες στο Μανδύα Τα σταγονίδια του τήγματος πλέον αυξάνουν, συγκεντρώνονται και κινούνται πια ανοδικά σχηματίζοντας «κανάλια» δουνιτών Επαναγονιμοποιημένη Ζώνη (εμπλουτισμένη) εμποτισμού (συχνά συνδεόμενων Εκχυμωμένη ραστική με μαγματικό διήθησης χρωμίτη) Διεργασίες στο Μανδύα Το συγκεντρωμένο τήγμα με τη διαφοροποίηση του, μπορεί τελικά να δώσει και φλέβες πυροξενιτών ή/και γάββρων Επαναγονιμοποιημένη Ζώνη (εμπλουτισμένη) εμποτισμού στα πιο ανώτερα Εκχυμωμένη ραστική τμήματα διήθησης 23