Equilíbrios de Fase e Fusão

Os diagramas de fase descrevem como minerais e fusões coexistem em função da temperatura, pressão e composição, fornecendo a estrutura quantitativa para a fusão e cristalização.

Definition

O estudo das relações de equilíbrio entre minerais e fusões de silicato em função da temperatura, pressão e composição, utilizado para prever os caminhos de fusão e cristalização.

Scope

Este tópico abrange a regra das fases de Gibbs, diagramas de fase binários e ternários com comportamento eutético, peritético e de solução sólida, o contraste entre cristalização e fusão em equilíbrio e fracionada, e os efeitos da pressão e dos voláteis na fusão. É o fundamento experimental que liga a termodinâmica à petrologia das rochas ígneas.

Core questions

• Como a regra das fases de Gibbs restringe o número de fases coexistentes?
• Como as relações eutéticas e peritéticas são lidas a partir de diagramas de fase binários?
• Como os caminhos de cristalização em equilíbrio e fracionada diferem?
• Como a pressão e o teor de água alteram as temperaturas de fusão?

Key theories

Regra das fases de Gibbs

A relação F = C - P + 2 liga o número de graus de liberdade aos componentes e fases coexistentes, governando quantas fases podem coexistir e como os equilíbrios invariantes, univariantes e divariantes aparecem nos diagramas de fase.

Equilíbrios de fase experimentais de sistemas de silicato

A determinação laboratorial das relações de fusão em sistemas como forsterita-diópsido-sílica e o binário plagioclásio, pioneira de Bowen, estabeleceu o comportamento eutético e peritético e quantificou as sequências de cristalização de magmas naturais.

Clinical relevance

Os equilíbrios de fase permitem aos petrologistas prever ordens de cristalização, estimar temperaturas e profundidades de magma, modelar a fusão parcial no manto e interpretar as associações minerais e o zoneamento preservados em rochas ígneas.

History

A regra das fases de Gibbs forneceu a teoria na década de 1870; o Laboratório Geofísico, sob Bowen e colegas, determinou experimentalmente as relações de fusão de sistemas de silicato no início do século XX, e o livro didático de Morse posteriormente codificou seu uso quantitativo na petrologia ígnea.

Key figures

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

Seminal works

• bowen1928
• morse1980
• winter2013

Frequently asked questions

O que é um eutético?

A composição e temperatura nas quais um líquido cristaliza dois ou mais minerais simultaneamente, o ponto de fusão mais baixo em um sistema; muitos magmas se aproximam de composições eutéticas à medida que cristalizam.

Por que a adição de água diminui a temperatura de fusão da rocha?

A água dissolvida perturba a estrutura da fusão de silicato e estabiliza o líquido, deprimindo o sólidus para que as rochas hidratadas comecem a fundir em temperaturas significativamente mais baixas do que as secas.