Faz Dengeleri ve Erime
Faz diyagramları, minerallerin ve eriyiğin sıcaklık, basınç ve bileşim fonksiyonları olarak nasıl bir arada bulunduğunu tanımlayarak erime ve kristalleşme için nicel bir çerçeve sunmaktadır.
Tanım
Mineraller ve silikat eriyiği arasındaki denge ilişkilerinin sıcaklık, basınç ve bileşim fonksiyonları olarak incelenmesi olup, erime ve kristalleşme yollarını tahmin etmek için kullanılmaktadır.
Kapsam
Bu konu, Gibbs faz kuralını, ötektik, peritektik ve katı çözelti davranışına sahip ikili ve üçlü faz diyagramlarını, denge ve fraksiyonel kristalleşme ile erime arasındaki farkı ve basınç ile uçucu maddelerin erime üzerindeki etkilerini kapsamaktadır. Bu, termodinamiği magmatik kayaçların petrolojisine bağlayan deneysel temeldir.
Temel sorular
- Gibbs faz kuralı, bir arada bulunan fazların sayısını nasıl kısıtlamaktadır?
- Ötektik ve peritektik ilişkiler ikili faz diyagramlarından nasıl okunmaktadır?
- Denge ve fraksiyonel kristalleşme yolları nasıl farklılık göstermektedir?
- Basınç ve su içeriği erime sıcaklıklarını nasıl değiştirmektedir?
Temel kuramlar
- Gibbs faz kuralı
- F = C - P + 2 ilişkisi, serbestlik derecesi sayısını bileşenlere ve bir arada bulunan fazlara bağlayarak, kaç fazın bir arada bulunabileceğini ve değişmez, tek değişkenli ve iki değişkenli dengelerin faz diyagramlarında nasıl göründüğünü yönetmektedir.
- Silikat sistemlerinin deneysel faz dengeleri
- Forsterit-diyopsit-silika ve plajiyoklaz ikili sistemi gibi sistemlerdeki erime ilişkilerinin Bowen tarafından öncülük edilen laboratuvar belirlemeleri, ötektik ve peritektik davranışı ortaya koymuş ve doğal magmaların kristalleşme dizilerini nicel olarak belirlemiştir.
Klinik önem
Faz dengeleri, petrologların kristalleşme sıralarını tahmin etmelerine, magma sıcaklıklarını ve derinliklerini belirlemelerine, mantodaki kısmi erimeyi modellemelerine ve magmatik kayaçlarda korunan mineral topluluklarını ve zonlanmayı yorumlamalarına olanak tanımaktadır.
Tarihçe
Gibbs'in faz kuralı 1870'lerde teorik temeli sağlamıştır; Bowen ve meslektaşlarının yönetimindeki Jeofizik Laboratuvarı, yirminci yüzyılın başlarında silikat sistemlerinin erime ilişkilerini deneysel olarak belirlemiş ve Morse'un ders kitabı daha sonra bunların magmatik petrolojideki nicel kullanımını kodlamıştır.
Öne çıkan isimler
- Norman L. Bowen
- J. Willard Gibbs
- S. A. Morse
İlgili konular
Temel eserler
- bowen1928
- morse1980
- winter2013
Sıkça sorulan sorular
- Ötektik nedir?
- Bir sıvının aynı anda iki veya daha fazla minerali kristalleştirdiği bileşim ve sıcaklık olup, bir sistemdeki en düşük erime noktasıdır; birçok magma kristalleşirken ötektik bileşimlere yaklaşmaktadır.
- Su eklemek kayaçların erime sıcaklığını neden düşürmektedir?
- Çözünmüş su, silikat eriyiği yapısını bozmakta ve sıvıyı stabilize ederek katılaşma noktasını düşürmektedir, böylece sulu kayaçlar kuru olanlara göre önemli ölçüde daha düşük sıcaklıklarda erimeye başlamaktadır.