Καλή Τσικνοπέμπτη!!! Καλή Τσικνοπέμπτη!!! 2

Πετρολογία Μαγματικών & Μεταμορφωμένων μ Πετρωμάτων Μέρος 1 ο : Μαγματικά Πετρώματα Ιωάννης Ηλιόπουλος Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Γεωλογίας Τομέας Ορυκτών Πρώτων Υλών Μάρτιος 2016 ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ ΦΑΣΕΩΝ (Μέρος Β ) 1

Καλή Τσικνοπέμπτη!!! Καλή Τσικνοπέμπτη!!! 2

http://www.smithsonianmag.com/science-nature/whathttp://www.smithsonianmag.com/sciencenature/what-physicsphysics-tellstells-us us--aboutaboutmaking--perfectmaking perfect-chocolatechocolate-180954252/?no 180954252/?no--ist http://www.aconsciouscollection.com/salted--caramelhttp://www.aconsciouscollection.com/salted caramel-chocolate/ 3

http://materials.usask.ca/images/photos/chocolate.gif Διάγραμμα με Περιτηκτικό T o C Mg 2 SiO 4 Υγρό (L) Ενστατίτης + Υ Π + Ενστατίτης Δυο Υγρά solvus Χριστοβαλίτης + Υ E Χριστοβαλίτης + Ενστατίτης MgSiO 3 Ενστατίτης Τριδυμίτης+ Ενστατίτης SiO 2 wt. % SiO 2 Δυο αμετάβλητα σημεία Στο περιτηκτικό (Π): Fo + Y = En (Συνεχής ή Ασυνεχής αντίδραση; Ιστός;) Στο ευτηκτικό (Ε): En + Y = Chri Y = En + Chri 4

Διάγραμμα με Περιτηκτικό Υγρό (L) Δυο Υγρά Πού θα σταματήσει η αντίδραση; T o C Ενστατίτης + Υ Χριστοβαλίτης + Υ + Ενστατίτης Χριστοβαλίτης + Ενστατίτης Τριδυμίτης+ Ενστατίτης Mg 2 SiO 4 MgSiO 3 Ενστατίτης SiO 2 wt. % SiO 2 Διάγραμμα με Περιτηκτικό Υγρό (L) Δυο Υγρά Πού θα σταματήσει η αντίδραση; T o C Ενστατίτης + Υ Χριστοβαλίτης + Υ + Ενστατίτης Χριστοβαλίτης + Ενστατίτης Τριδυμίτης+ Ενστατίτης Mg 2 SiO 4 MgSiO 3 Ενστατίτης SiO 2 wt. % SiO 2 5

Διάγραμμα με Περιτηκτικό T o C + Ενστατίτης Υγρό (L) Υ 1 = Fo + Y 2 Ενστατίτης + Υ Δυο Υγρά Υ +Fo = En Χριστοβαλίτης + Υ Χριστοβαλίτης + Ενστατίτης Τριδυμίτης+ Ενστατίτης ΠΕΡΙΠΤΩΣΗ Α (Αρχική Σύσταση ΑΡΙΣΤΕΡΑ από την ενδιάμεση φάση) Ποια πετρώματα θα πάρω με κλασματική κρυστάλλωση; Mg 2 SiO 4 MgSiO 3 Ενστατίτης SiO 2 wt. % SiO 2 6

T o C Mg 2 SiO 4 Διάγραμμα με Περιτηκτικό + Ενστατίτης Υγρό (L) Fo + Y 1 = Υ 2 Ενστατίτης + Υ Δυο Υγρά En = Υ +Fo Χριστοβαλίτης + Υ Χριστοβαλίτης + Ενστατίτης MgSiO 3 Ενστατίτης Τριδυμίτης+ Ενστατίτης SiO 2 wt. % SiO 2 ΠΕΡΙΠΤΩΣΗ Α (Αρχική ή Σύσταση ΑΡΙΣΤΕΡΑ από την ενδιάμεση φάση) ΤΗΞΗ Από τι πέτρωμα ξεκινάω; Τι είναι το πρώτο υγρό που παίρνω με μερική τήξη; 7

T o C 1800 1600 1400 1200 1000 Διάγραμμα με Περιτηκτικό Υ 1 = Le + Y 2 Υγρό (L) Χριστοβαλίτης + Υγρό Λευκίτης Υ +Le = Kf + Υγρό Τριδυμίτης Υ + Υγρό 1 =Kf + Y 2 Λευκίτης + + Υγρό Υ = Kf + Tr + Τριδυμίτης + Χαλαζίας 800 0 20 40 60 80 100 KAlSi 2 O 6 KAlSi 3 O 8 SiO SiO 2 2 wt. % Λευκίτης ΠΕΡΙΠΤΩΣΗ Β1 (Αρχική Σύσταση ΔΕΞΙΑ από την ενδιάμεση φάση ΚΑΙ ΑΡΙΣΤΕΡΑ από το περιτηκτικό) Ποια πετρώματα θα πάρω με κλασματική κρυστάλλωση; T o C 1800 1600 1400 1200 1000 Διάγραμμα με Περιτηκτικό Le + Y 1 = Y 2 Υγρό (L) Χριστοβαλίτης + Υγρό Λευκίτης Kf = Υ +Le + Υγρό Τριδυμίτης Kf + + Y Υγρό 1 =Υ 2 Λευκίτης + + Υγρό Kf + Tr =Υ + Τριδυμίτης + Χαλαζίας 800 0 20 40 60 80 100 KAlSi 2 O 6 KAlSi 3 O 8 SiO SiO 2 2 wt. % Λευκίτης ΠΕΡΙΠΤΩΣΗ Β1 (Αρχική ή Σύσταση ΔΕΞΙΑ από την ενδιάμεση φάση ΚΑΙ ΑΡΙΣΤΕΡΑ από το περιτηκτικό) ΤΗΞΗ Από τι πέτρωμα ξεκινάω; Τι είναι το πρώτο υγρό που παίρνω με μερική τήξη; 8

T o C 1800 1600 1400 1200 1000 Διάγραμμα με Περιτηκτικό Υγρό (L) Χριστοβαλίτης + Υγρό Λευκίτης + Υγρό Τριδυμίτης + Υγρό Λευκίτης + + Υγρό + Τριδυμίτης + Χαλαζίας 800 0 20 40 60 80 100 KAlSi 2 O 6 KAlSi 3 O 8 SiO SiO 2 2 wt. % Λευκίτης ΠΕΡΙΠΤΩΣΗ Β2 (Αρχική Σύσταση ΔΕΞΙΑ από την ενδιάμεση φάση ΚΑΙ ΔΕΞΙΑ από το περιτηκτικό) Ποια πετρώματα θα πάρω με κλασματική κρυστάλλωση; T o C 1800 1600 1400 1200 1000 Διάγραμμα με Περιτηκτικό Λευκίτης + Υγρό Υγρό (L) Χριστοβαλίτης + Υγρό Τριδυμίτης + Υγρό + Χαλαζίας 800 0 20 40 60 80 100 KAlSi 2 O 6 KAlSi 3 O 8 SiO SiO 2 2 wt. % Λευκίτης Λευκίτης + + Υγρό + Τριδυμίτης ΠΕΡΙΠΤΩΣΗ Β2 (Αρχική ή Σύσταση ΔΕΞΙΑ από την ενδιάμεση φάση ΚΑΙ ΔΕΞΙΑ από το περιτηκτικό) ΤΗΞΗ Από τι πέτρωμα ξεκινάω; Τι είναι το πρώτο υγρό που παίρνω με μερική τήξη; 9

T o C Mg 2 SiO 4 Διάγραμμα με Περιτηκτικό + Ενστατίτης Υγρό (L) Ενστατίτης + Υ Δυο Υγρά Χριστοβαλίτης + Υ Χριστοβαλίτης + Ενστατίτης MgSiO 3 Ενστατίτης Τριδυμίτης+ Ενστατίτης SiO 2 wt. % SiO 2 Μη αναμίξιμα υγρά Παράγεται ένα υγρό πλούσιο σε μαφικά συστατικά και ένα υγρό πλούσιο σε SiO 2 ΠΡΟΣΟΧΗ! Σε περίπτωση τήξης ο En τήκεται ασύμφωνα σε Fo + Υ Επίδραση πίεσης Διαφορετική συμπιεστότητα για διαφορετικές φάσεις Έτσι η P θα μεταβάλει την ελεύθερη ενέργεια Gibbs διαφορικά Ανυψώνει το σημείο τήξης Μετακινεί το ευτηκτικό σημείο (και άρα την X του πρώτου τήγματος, κτλ.) Figure 6-15. The system Fo- SiO 2 at atmospheric pressure and 1.2 GPa. After Bowen and Shi Schairer (1935), Am. J. Sci., Chen and Presnall (1975) Am. Min. Από Winter 2001. 10

Διάγραμμα με Στερεό Διάλυμα και Ευτηκτικό Ανάλογα με την αρχική σύσταση θα εξαρτηθεί η παρουσία περθιτικών ή αντιπερθιτικών απομίξεων σε θερμοκρασία κάτω από τη solvus T o C Σ.Τ. ορθόκλαστου Ευτηκτικό Υγρό ΕΝΑΣ ΑΣΤΡΙΟΣ ΥΟ ΑΣΤΡΙΟΙ Χάσμα σύστασης Σ.Τ. αλβίτη Διάγραμμα με Στερεό Διάλυμα και Ευτηκτικό Ανάλογα με την αρχική σύσταση θα εξαρτηθεί η παρουσία περθιτικών ή αντιπερθιτικών απομίξεων σε θερμοκρασία κάτω από τη solvus T o C Σ.Τ. ορθόκλαστου Ευτηκτικό Υγρό ΕΝΑΣ ΑΣΤΡΙΟΣ ΥΟ ΑΣΤΡΙΟΙ Χάσμα σύστασης Σ.Τ. αλβίτη 11

από: http://minerva.union.edu/hollochk/c_petrology/ig_minerals/perthite2http://minerva.union.edu/hollochk/c_petrology/ig_minerals/perthite2-x-100x.jpg από: http://minerva.union.edu/hollochk/c_petrology/ig_minerals/perthite2http://minerva.union.edu/hollochk/c_petrology/ig_minerals/perthite2-x-200x.jpg 12

Διάγραμμα με Στερεό Διάλυμα και Ευτηκτικό Ανάλογα με την αρχική σύσταση θα εξαρτηθεί ξ ρ η η παρουσία ρ περθιτικών ή αντιπερθιτικών απομίξεων σε θερμοκρασία κάτω από τη solvus Σ.Τ. ορθόκλαστου T oc Υγρό Ευτηκτικό Σ.Τ. αλβίτη ΕΝΑΣ ΑΣΤΡΙΟΣ ΥΟ ΑΣΤΡΙΟΙ Χάσμα σύστασης από: http://www.alexstrekeisen.it/immagini/pluto http://www.alexstrekeisen.it/immagini/pluto//antipertite antipertite(5).jpg (5).jpg 13

από: http://www.alexstrekeisen.it/immagini/pluto http://www.alexstrekeisen.it/immagini/pluto//antipertite antipertite(47).jpg (47).jpg Επίδραση PH O στο Ab Ab--Or 2 Figure 6-17. The Albite6Albite-K-feldspar system at various H2O pressures. (a) and (b) after Bowen and Tuttle (1950), J. Geol, (c) after Morse (1970) J. Petrol. Petrol. Από Winter 2001. 14

Επίδραση P H O στο Ab-Or 2 Hypersolvus γρανίτες: δημιουργία αρχικά ενός αλκαλικού αστρίου,, συνήθως ενδιάμεσης σύστασης. Στη συνέχεια μπορεί να υπάρξει απόμιξη (πχ. περθίτης), αν η διαδικασία ψύξης είναι πολύ αργή. Figure 6-17. The Albite-K-feldspar system at various H 2 O pressures. (a) and (b) after Bowen and Tuttle (1950), J. Geol, (c) after Morse (1970) J. Petrol. Από Winter 2001. Επίδραση P H O στο Ab-Or 2 Subsolvus γρανίτες: δημιουργία δύο ξεχωριστών αστρίων, ένα πλαγιόκλαστο και ένα ορθόκλαστο. Figure 6-17. The Albite-K-feldspar system at various H 2 O pressures. (a) and (b) after Bowen and Tuttle (1950), J. Geol, (c) after Morse (1970) J. Petrol. Από Winter 2001. 15

ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ ΤΡΙΩΝ ΣΥΣΤΑΤΙΚΩΝ Συμμετέχουν τρία συστατικά (Ternary Systems) Μπορούν να προκύψουν από τη σύνθεση τριών διαγραμμάτων δύο συστατικών ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ ΤΡΙΩΝ ΣΥΣΤΑΤΙΚΩΝ 16

Απλό Ευτηκτικό Διάγραμμα Ν + + Υ Κ P + F = C + 1 (πίεση ί σταθερή) Συστατικά; Φάσεις; Πόσες και ποιες φάσεις στα σημεία Κ, N και Μ; Βαθμοί ελευθερίας, στα Κ, Ν, Μ και στους 2000 o C; Απλό Ευτηκτικό Διάγραμμα Πορεία Υγρού Πορεία Στερεού Κρυστάλλωση ισορροπίας Αρχική σύσταση υγρού: 30% An -18% Di- 52%Fo + + Υ Κ 17

Απλό Ευτηκτικό Διάγραμμα Πορεία Υγρού Πορεία Στερεού Κρυστάλλωση ισορροπίας Αρχική σύσταση υγρού: 30% An -18% Di- 52%Fo + + Υ Κανόνας του μοχλού: Στερεό/Υγρό = l 1 /l 2 Απλό Ευτηκτικό Διάγραμμα Πορεία Υγρού Πορεία Στερεού Κρυστάλλωση ισορροπίας Αρχική σύσταση υγρού: 30% An -18% Di- 52%Fo + + Υ Κανόνας του μοχλού: Στερεό/Υγρό = l 1 /l 2 18

Διάγραμμα με Περιτηκτικό Ανορθίτης Χριστοβαλίτης Δυο διακριτά υπο-τρίγωνα Από την αρχική σύσταση του τήγματος εξαρτάται που θα τελειώσει η αντίδραση και η κρυστάλλωση Διάγραμμα με Περιτηκτικό Ανορθίτης Πορεία Υγρού Πορεία Στερεού Κρυστάλλωση ισορροπίας Στο Περιτηκτικό: Y + Fo = En + An μέχρι το υγρό να καταναλωθεί πλήρως (Συνεχής ή Ασυνεχής;) Χριστοβαλίτης Αρχική σύσταση υγρού: 30% An -55% En- 15%Fo 19

Διάγραμμα με Περιτηκτικό Ανορθίτης Πορεία Υγρού Πορεία Στερεού Χριστοβαλίτης Κρυστάλλωση ισορροπίας Στο Περιτηκτικό: Y + Fo = En + An μέχρι ο Fo να καταναλωθεί πλήρως και το υγρό συνεχίζει να εξελίσσεται έως το ευτηκτικό Αρχική σύσταση υγρού: 54% An -44% En-2% SiO 2 Διάγραμμα με Περιτηκτικό Κρυστάλλωση ισορροπίας Ανορθίτης Replay Ανορθίτης Ενστατίτης Χριστοβαλίτης Στο Περιτηκτικό: Y + Fo = En + An μέχρι ο Fo να καταναλωθεί πλήρως και το υγρό συνεχίζει να εξελίσσεται έως το ευτηκτικό: Υ = An + En + Q 20

Διάγραμμα με Περιτηκτικό Ανορθίτης Πορεία Υγρού Πορεία Στερεού Χριστοβαλίτης Κρυστάλλωση ισορροπίας Στην περίπτωση που οι συστάσεις του Υ, και του En ευθυγραμμιστούν με την αρχική, τότε η πορεία του υγρού εγκαταλείπει την περιτηκτική Αρχική σύσταση υγρού: 54% An -44% En-2% SiO 2 Διάγραμμα με Περιτηκτικό Ανορθίτης Πορεία Υγρού Πορεία Στερεού Κρυστάλλωση ισορροπίας Σε εκείνο το σημείο καταναλώνεται όλος ο ολιβίνης και η πορεία υγρού εισέρχεται στο πεδίο En + Y Χριστοβαλίτης Αρχική σύσταση υγρού: 54% An -44% En-2% SiO 2 21

Διάγραμμα με Περιτηκτικό Υ Ανορθίτης Πορεία Υγρού Πορεία Στερεού Χριστοβαλίτης Κρυστάλλωση ισορροπίας Όσο η πορεία υγρού ακολουθεί την περιτηκτική: Υ 1 + Fo = En + Y 2 (περιτηκτική περιτηκτική, συνεχής αντίδραση) (Μέθοδος εφαπτομένης) 22