Kesetimbangan Fase dan Peleburan

Diagram fase menjelaskan bagaimana mineral dan lelehan hidup berdampingan sebagai fungsi suhu, tekanan, dan komposisi, menyediakan kerangka kuantitatif untuk peleburan dan kristalisasi.

Definition

Studi tentang hubungan kesetimbangan antara mineral dan lelehan silikat sebagai fungsi suhu, tekanan, dan komposisi, digunakan untuk memprediksi jalur peleburan dan kristalisasi.

Scope

Topik ini mencakup aturan fase Gibbs, diagram fase biner dan terner dengan perilaku eutektik, peritektik, dan larutan padat, kontras antara kristalisasi dan peleburan kesetimbangan dan fraksional, serta efek tekanan dan zat volatil pada peleburan. Ini adalah fondasi eksperimental yang menghubungkan termodinamika dengan petrologi batuan beku.

Core questions

• Bagaimana aturan fase Gibbs membatasi jumlah fase yang hidup berdampingan?
• Bagaimana hubungan eutektik dan peritektik dibaca dari diagram fase biner?
• Bagaimana jalur kristalisasi kesetimbangan dan fraksional berbeda?
• Bagaimana tekanan dan kadar air menggeser suhu peleburan?

Key theories

Aturan fase Gibbs

Hubungan F = C - P + 2 mengaitkan jumlah derajat kebebasan dengan komponen dan fase yang hidup berdampingan, mengatur berapa banyak fase yang dapat hidup berdampingan dan bagaimana kesetimbangan invarian, univariant, dan divariant muncul pada diagram fase.

Kesetimbangan fase eksperimental sistem silikat

Penentuan laboratorium hubungan peleburan dalam sistem seperti forsterit-diopsida-silika dan biner plagioklas, yang dipelopori oleh Bowen, menetapkan perilaku eutektik dan peritektik serta mengkuantifikasi urutan kristalisasi magma alami.

Clinical relevance

Kesetimbangan fase memungkinkan ahli petrologi untuk memprediksi urutan kristalisasi, memperkirakan suhu dan kedalaman magma, memodelkan peleburan parsial di mantel, dan menginterpretasikan kumpulan mineral serta zonasi yang terlestarikan dalam batuan beku.

History

Aturan fase Gibbs menyediakan teori pada tahun 1870-an; Laboratorium Geofisika di bawah Bowen dan rekan-rekannya menentukan hubungan peleburan sistem silikat secara eksperimental pada awal abad kedua puluh, dan buku teks Morse kemudian mengkodifikasi penggunaan kuantitatifnya dalam petrologi batuan beku.

Key figures

• Norman L. Bowen
• J. Willard Gibbs
• S. A. Morse

Seminal works

• bowen1928
• morse1980
• winter2013

Frequently asked questions

Apa itu eutektik?

Komposisi dan suhu di mana cairan mengkristalkan dua atau lebih mineral secara bersamaan, titik leleh terendah dalam suatu sistem; banyak magma mendekati komposisi eutektik saat mengkristal.

Mengapa penambahan air menurunkan suhu leleh batuan?

Air terlarut mengganggu struktur lelehan silikat dan menstabilkan cairan, menekan solidus sehingga batuan hidrat mulai meleleh pada suhu yang jauh lebih rendah daripada batuan kering.