2.2 clas.quimica

2.2 Clasificación química de rocas ígneas

Elementos mayores: > 1%

SiO2

Al2O3

Fe2O3

FeOMgOCaONa2OK2OH2O

Elementos menores: 0.1 - 1% (Usualmente se incluyen con los elementos mayores)

TiO2

MnOP2O5

CO2

Elementos traza: <0.1%Se expresan en ppm (1% = 10,000 ppm)

Rb, Nb, Li, Be, La, Ce, Th, U, etc.

Relaciones isotópicas

87Sr/86Sr143Nd/144Nd207Pb/204Pb206Pb/204Pb18O , etc.

2.2.1 Análisis de rocas y minerales

1. Muestras son bombardeadas con protones de alta energía (rayos X), que desplazan electrones de las capas internas del átomo.

2. Electrones externos ocupan los sitios vacantes, emitiendo radiación equivalente a la diferencia de energía entre los dos estados. A este fenómeno se le denomina fluorescencia.

3. La longitud de onda de la radiación emitida es característica del elemento y la intensidad de la radiación es proporcional a la concentración del elemento.

2.2.1 Análisis de rocas

Se pueden analizar elementos con número atómico 11 (sodio) a 92 (uranio)

Concentraciones de ppm a 100%.

Fluorescencia de Rayos X

Se analizan principalmente los elementos mayores (en discos fundidos).

Elementos traza (en pastillas prensadas) con L.D. 1 ppm: Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Ni, Cu, ZnL.D. 1-5 ppm: Cr, Co, Th, Pb L.D. >10 ppm: Ba

Calibración se hace con materiales de referencia


En la técnica más convencional, la muestra se debe poner en solución usando ácidos puros, mezclas de ácidos o fundentes. La muestra en solución es introducida en un plasma con T entre 5,000 y 10,000 K, donde en milisegundos es volatilizada, las moléculas son disociadas y los átomos son ionizados y excitados.

Plasma: Gas eléctricamente neutro de muy alta temperatura que contiene moléculas, átomos, iones y electrones generados por disociación y ionización térmica.El plasma se genera por medio de la inducción de una corriente de alta frecuencia en argón ionizado.

Detección se puede hacer con: Espectrómetro de emisión atómica. Espectrómetro de masas.

Plasma Acoplado por InducciónInductively Coupled Plasma (ICP)

MX (sln.) → MX (aerosol líq.) (nebulización) → MX (aerosol sólido) (desolvatación)→ MX(g) (volatilización)→ Mº + Xº (disociación)Mº →M+ + e- (ionización)Mº →MY (asociación)Mº → M* (g) → M + hν (excitación/emisión)

ICP-AES (OES)Espectrometría de emisión atómica (óptica) con plasma acoplado por inducciónLos átomos en la muestra son excitados, y al volver al estado basal emiten fotones de longitud de onda característica de un elemento en particular. Se usa un detector óptico para separar la radiación y determinar la intensidad de la luz emitida. El número de fotones producidos es proporcional a la concentración del elemento en la muestra. El equipo se calibra con patrones de referencia. Se pueden analizar elementos mayores y algunos elementos traza simultáneamente.


Se pueden analizar simultáneamente elementos mayores y elementos traza.

ICP-MS Espectrometría de masas con plasma acoplado por inducción

En el plasma se genera un rayo de iones, el cual se enfoca hacia un espectrómetro de masas (de tipo cuadrupolo o sector magnético), donde se separan los iones de acuerdo a la relación masa/carga. La masa es una propiedad característica de cada elemento, y se emplea en esta técnica para la determinación cuantitativa (se miden isótopos).El equipo calibra con patrones de referencia.Se pueden determinar más de 70 elementos en una medición con límites de detección en el rango de ppt (ng/L = 10-9g/L) y análisis de relaciones isotópicas en los equipos de alta resolución (pg).

Quadrupolo (Análisis secuencial)

Sector Magnético (Multicolector)


TIMSEspectrometría de masas de ionización térmica

Ionización se hace en un filamento que es calentado a alta temperatura por corto tiempo. Detección en espectrómetro de tipo multicolector.

Se determinan relaciones isotópicas

FeOSe determina por titulación redox con Permanganato de Potasio (KMnO4).

Otros métodos analíticos

Pérdida por ignición El contenido de volátiles se determina por gravimetría calentando a 1000ºC por 1 hr

CO2

LECO: El CO2 de la muestra se libera calentando la muestra en un horno de inducción. La detección se hace en un espectrómetro de infrarojo.

H2O+

Agua ligada a estructuras minerales. Método redox de Karl-FisherSO2 + I2 + 2H2O H2SO4 + 2HI

Microsonda electrónicaMuestras se preparan en secciones pulidas. Un haz de electrones genera rayos X cuya intensidad se mide con espectrómetros de dispersión de longitud de onda. Se pueden obtener análisis multielementales de materiales geológicos en el rango de 100 ppm a 100%.

Permiten analizar pequeñas áreas (unas cuantas micras) en muestras sólidas, para determinar p. ej. la composición de minerales, vidrio, inclusiones de magma o fluidos en cristales, polvos comprimidos o el zoneamiento composicional dentro de un cristal.

Técnicas microanalíticas

Microsonda iónica sensitiva de alta resolución

(Sensitive High Resolution Ion Microprobe, SHRIMP) Un haz de iones primarios de oxígeno o cesio se enfoca en la superficie de una sección delgada o granos pulidos y una fracción del material dispersado se ioniza (forma iones secundaros). Se determinan composiciones isotópicas (p. ej. Sr, Pb, U, Hf, S) y elementos traza. Una de las aplicaciones importantes es el fechamiento U-Th-Pb en cristales.

25 m

Ablación con láser Permite el muestreo directo de sólidos por medio de un rayo láser. Acoplado a un ICP-MS permite el análisis de elementos en niveles traza.

80 m

FRX ICP-AES

% %

SiO2 0.05 1 x 10-6

TiO2 0.004 4 x 10-8

Al2O3 0.018 1 x 10-7

Fe2O3 0.006 1 x 10-8

MnO 0.004 1 x 10-8

MgO 0.015 4 x 10-9

CaO 0.04 5 x 10-9

Na2O 0.03 5 x 10-8

K2O 0.05 1 x 10-7

P2O5 0.004 4 x 10-7

Elementos MayoresComparación de Técnicas Analíticas

FRX: No requiere disolución de la muestra, eliminan-do problemas de contaminación por reactivos.

Límites de detección


Rango de concentración de análisis

FRX ICP-AES ICP-MS

ppb ppb

La 10 0.0005Ce 50 0.0005Pr 50 0.0005Nd 50 0.0005Sm 50 0.0005Eu 10 0.0005Gd 50 0.0005Tb 50 0.0005Dy 10 0.0005Ho 10 0.0005Er 10 0.0005Tm 10 0.0005Tb 10 0.0005Yb 10 0.0005Lu 10 0.0005

Elementos TrazaLímites de detección Límites de detección

Comparación de Técnicas Analíticas


FRX ICP-AES ICP-MS

ppm ppb ppb

Ba 11 0.5 0.005

Co 3 5 0.0005Cr 2 5 0.0005V 5 5 0.0005Cs 40000 0.0005Hf 50 0.005Nb 0.7 50 0.001Ni 0.5 5 0.002

Pb 3 50 0.0005Rb 2 10 0.001Sc 5 0.005Sr 1 0.5 0.001Ta 50 0.0005Th 5 50 0.0005U 500 0.0005Y 0.5 5 0.0005Zr 0.5 5 0.0005

1 ppm (mg/kg) = 1000 ppb (g/kg)1 ppb (g/kg) = 1000 ppt (ng/kg)

Aseguramiento de calidad de datos analíticos

Para que un dato analítico sea completo debe incluir la incertidumbre de la medición.Por ejemplo: Ba 835 ± 15 ppm

Indicadores de la calidad de datos analíticos:

Sesgo (Exactitud)Indica la cercanía entre el valor determinado y el valor conocido (o real). Se determina por:

Análisis repetido de patrones estables (Muestras de Referencia Certificadas). Estudio de comparación entre laboratorios.

PrecisiónEs la medida de la cercanía con la que coinciden los resultados obtenidos al aplicar repetidamente el procedimiento analítico bajo ciertas condiciones. Se puede evaluar por medio de:

Análisis repetidos de un patrón estableAnálisis de duplicadosAnálisis de adiciones conocidas a blancos o muestras.


ELEMENTOS MAYORES- Varían en un factor menor que 100

(generalmente es mucho menor que este valor).

- En general se reportan 11 elementos mayores/menores en análisis de rocas y minerales.

- Constituyentes estructurales esenciales en minerales.

ELEMENTOS TRAZA- Tienen concentraciones que pueden

variar hasta en un factor de 1,000.- Aproximadamente 90 de los

elementos químicos conocidos se presentan en rocas y minerales en niveles traza (límite arbitrario: < 0.1%; <1,000 ppm).

- En general sustituyen a elementos mayores en estructuras minerales.

250 ~0 ppm

SiO2

MgO

2.2.2 Elementos Mayores

Los elementos mayores controlan las fases minerales presentes a ciertas condiciones de cristalización del magma y algunos de ellos pueden dar información de las condiciones de fusión.

Para facilitar la interpretación de los datos geoquímicos se emplean:

1) Diagramas binarios (X-Y).a. Valor absoluto de los componentes químicosb. Relaciones de componentes químicos

2) Diagramas ternarios.

3) Normas que de alguna manera representan posibles modas (p. ej. CIPW).

4) Representaciones matemáticas de la información composicional.

5) Modelos.

Elementos Mayores

Diagramas de variación binarios (X-Y)

Posibles “tendencias”

Elementos Mayores

En conjuntos de rocas ígneas cogenéticas (comagmáticas), los pares de óxidos están fuertemente correlacionados.Las correlaciones o tendencias se pueden generar por uno o varios de los siguientes procesos: • grado variable de fusión parcial, • cristalización fraccionada, • mezcla de magmas, o • contaminación.

Las tendencias pueden representar el curso de la evolución química de los magmas.

La dispersión en los datos se puede deber al error analítico y a que las tendencias pueden reflejar una evolución similar de lotes de magma con ligeras diferencias en su composición.

Diagramas de Harker

Tal vez, la propiedad más importante de los diagramas de Harker es la aplicación de la regla de la palanca para el balance de masa.

Si se tiene un conjunto de rocas relacionado por cristalización fraccionada, el cual presenta tenden-cias coherentes en diagramas de variación, se puede establecer el tipo de minerales que fraccionan.

En general, las inflexiones en las tendencias indican el inicio de la cristaliza-ción de un nuevo mineral o grupo de minerales. Las inflexiones se observarán sólo para los elementos contenidos en el mineral.

Elementos Mayores

Diagramas de variación binarios (X-Y)

Al2O3

P2O5TiO2

MgO

Plagioclasa

Plagioclasa(Na,K)[AlSi3O8]

Olivino (Mg2SiO4) y Clinopiroxeno(CaMgSi2O6 )

TitanomagnetitaFe2TiO4

Apatita

Ca5(PO4)3

(OH,F,Cl)

Elementos Mayores

distancia A-MP% E añadido = ----------------------- x 100

distancia E - MP

Regla de la Palanca

Si se añade E a MP para dar la composición A:

distancia MP-MD% E removido = ----------------------- x 100

distancia E - MD

E puede ser:- un contaminante,- un magma que se mezcla con MP- cristales acumulados en el magma.

Si una cantidad de E es añadida o sustraída de MP los híbridos resultantes graficarán a lo largo de una línea recta definida por las composiciones de E y MP.

Las proporciones de los miembros finales están dadas por la regla de la palanca.

Si se extrae E de MP para dar la composición MD:

magmaparental

magmadiferenciado

E

MP

MD

X (% en peso o ppm)

Y

(% e

n p

es

o o

pp

m) Sustra

cción de E

A

Adición de E

MPE A

a) Extracción de dos fases en proporción definida (80:20).

b) Extracción de M1 seguida por la extracción de M1 y M2 (50:50).

c) Extracción de tres fases en proporción definida.

d) Soluciones sólidas entre MA y MB fraccionan sucesivamente produciendo una tendencia curva. Algo similar se observa si varían las proporciones de dos o tres fases fraccionando simultáneamente.

Elementos Mayores

Regla de la Palanca

d)

c)

b)

a)

Ecuaciones de balance de masa

Elementos Mayores

M0 = MLF + Mm fm

fm = 1 – F

Mm = Concentración en la fase m

fm = Fracción en que ha cristali-zado la fase m

Si cristaliza más de una fase:

Mm fm equivale a Ma

en la ecuación general

ML = Concentración en el líquido residualM0 = Concentración en el líquido inicialMa = Concentración en cristales separadosF = Fracción de líquido residual (0-1)

M0 = MLF + Ma(1 - F)

M0 - Ma

F = ------------- ML - Ma

Ecuación general:

¿Cuánto olivino (44.77 % en peso MgO) debió fraccionar para obtener un líquido con 16.29 % en peso de MgO a partir de un líquido con 17.39 % en peso de MgO?

ML = Concentración en el líquido residualM0 = Concentración en el líquido inicialMa = Concentración en cristales separadosF = Fracción de líquido residual (0-1)

M0 - MaF = -----------------

ML - Ma

ML = 16.29 % en peso MgOM0 = 17.39 % en peso MgOMa = 44.77 % en peso MgO

17.39 – 44.77F = ---------------------- = 0.9613

16.29 – 44.77

fm = 1 - F = 1 - 0.9613

fm = 0.0387

ML = 16.29 % en peso MgOM0 = 17.39 % en peso MgOMm = 44.77 % en peso MgO

Mm = Concentración en la fase m

fm = Proporción en que ha cristalizado la fase m

17.39 – 16.29fm = -------------------- = 0.0386

44.77 – 16.29

M0 - ML fm = ---------------

Mm - ML

44.7717.3916.29

MmML M0

Diagrama TASIUGS, Le Bas et al. (1986)

Se aplica a rocas volcánicasfrescas (H2O<2% y CO2 < 0.5%)en las que no es posible deter-minar la composición modal.

Los análisis deben ser recalculados al 100% en base seca (sin H2O, CO2, ni PxC).

Se apoya en norma CIPW:

Basalto:Basalto alcalino: ne normativaBasalto subalcalino: hy, q norm

Tefrita: < 10 % ol norm.Basanita: > 10 % ol norm.

Traquita: q < 20% en q+ab+an+orTraquidacita: q > 20% en q+ab+an+or

2.2.3 Clasificación de rocas volcánicas basada en la composición química de roca total

Rocas alcalinas:

• Subsaturadas en sílice

• Contienen ne normativa

• Comúnmente incluyen alguno(s) de los minerales:

- Feldespatoides (nefelina, leucita)- Analcima- Feldespato alcalino- Anfíboles alcalinos- Clinopiroxenos alcalinos- Soluciones sólidas biotita-flogopita- Olivino

NO CONTIENEN: ORTOPIROXENO, CUARZO

Clasificación basada en la composición química de roca total

Series de rocas magmáticas

Saturación en sílice


En la norma CIPW:

Sobresaturadas: qSaturadas: hy , hy + olSubsaturadas: ol + ne

62

A u m e n t a S i O / N a O2 2

Nefelina Alb itaA lb ita +Nefe lina

Alb ita +cuarzo

SUB -SATUR ADAS

SO BRE -SATUR ADAS

SA

TU

RA

DA

S

Subdivisión de rocas subalcalinas


Series shoshoníticas

Subdivisión en función del contenido de K2O: Serie tholeítica (calcialcalina de bajo K) Serie calcicalcalina Serie calcicalcalina de alto K Serie alcalina (shoshonítica).

Las series tholeíticas se caracte-rizan por el marcado enriqueci-miento en Fe en las etapas tempra-nas de diferenciación, debido a la cristalización tardía de óxidos de Fe-Ti.

Sin embargo, otros autores han basado la subdivisión entre calcialcalino y tholeiítico en el enriquecimiento en FeO (relación FeO*/MgO).

Debido a ésto, Arculus (2003) propone que se abandone el uso del término calcialcalino cuando la discriminación se base en los contenidos de FeO y MgO.

Arculus (2003)

Subdivisión de rocas subalcalinas

Miyashiro (1974)Peacock (1931) formalizó el término “calcialcalino” con base en el contenido de CaO y álcalis (Na2O+K2O) de las rocas.

Tetraedro de basaltos

Calsificación de basaltos con base en la composición

normativa

Aum enta saturación en sílice

d i

o l h y

qzn e

Tholeitade cuarzo

Tholeita de O livino

Basalto alcalino

Yoder & Tilley, 1962, Journal of Petrology, 3, 342-532.

Plano Ol-Pl-Cpx = Plano crítico de subsaturación de síliceBarrera térmica a 1 atm separa a basaltos alcalinos de tholeitas de olivino

Plano Pl-Opx-Cpx = Plano de saturación de síliceNo hay barrera térmica. Tholeitas de olivino puedenfraccionar a tholeitas de cuarzo (más ricas en sílice).

Saturación en alúmina


Especialmente importante en la clasificación de rocas félsicas

Aum enta grado de saturación en A l

Índice de saturación en alúmina:Al2O3 / (K2O+Na2O+CaO)

Las relaciones son molares!! Dividir % en peso del óxido entre el peso molecular del óxido.

Saturación en alúmina

EJEMPLOAplicación de elementos mayores para

estimar la historia de cristalización fraccionada en muestras del volcán Kilauea,

Hawaii.

Se presenta una serie de 16 análisis que representan basaltos primitivos y magmas más evolucionados. Con estos análisis se investigarán los cambios composicionales de los líquidos durante la cristalización fraccionada de varias fases fenocristalinas.

Fuente de los datos: Tabla 13-1 de Philpotts, 1990, Principles of igneous and metamorphic petrology, Prentice Hall.

Hawaii basalt data set analysesSecuencia de cristalización: Olivino

AugitaPlagioclasa

EnstatitaMagnetita

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

SiO2 48.05 48.43 47.92 48.21 49.16 49.20 49.71 50.10 50.37 50.56 50.74 50.85 50.92 51.24 53.42 56.07

TiO2 2.04 2.00 2.16 2.24 2.29 2.57 2.68 2.71 3.09 3.16 3.35 3.36 3.61 3.74 3.36 2.97

Al2O3 10.33 10.70 10.75 11.37 13.33 12.77 13.65 13.78 14.02 13.92 13.57 14.02 13.80 13.60 13.75 13.78

Fe2O3 1.34 1.15 1.08 1.50 1.31 1.50 1.19 1.89 1.88 1.78 1.36 1.90 1.85 1.87 1.96 1.93

FeO 10.19 10.08 10.65 10.18 9.71 10.05 9.72 9.46 10.07 10.18 10.63 10.44 10.71 11.19 10.45 9.78MnO 0.17 0.17 0.18 0.18 0.16 0.17 0.17 0.17 0.17 0.18 0.18 0.18 0.19 0.18 0.18 0.18MgO 17.39 16.29 15.43 13.94 10.41 10.00 8.24 7.34 6.75 6.33 6.16 5.68 5.46 5.12 3.92 2.70CaO 8.14 8.67 9.33 9.74 10.93 10.75 11.59 11.46 10.39 10.24 9.94 9.71 9.45 9.03 7.75 6.54

Na2O 1.66 1.71 1.79 1.89 2.15 2.12 2.26 2.25 2.35 2.61 2.69 2.77 2.80 2.81 3.34 3.86

K2O 0.36 0.35 0.44 0.44 0.51 0.51 0.54 0.57 0.62 0.64 0.67 0.74 0.75 0.83 1.10 1.36

P2O5 0.19 0.18 0.23 0.22 0.20 0.25 0.25 0.27 0.32 0.33 0.37 0.38 0.40 0.41 0.59 0.77

Total 99.86 99.73 99.96 99.91 100.16 99.89 100.00 100.00 100.03 99.93 99.66 100.03 99.94 100.02 99.82 99.92

Mg' = Molar Mg/(Mg+Fe2+) 0.75 0.74 0.72 0.71 0.66 0.64 0.60 0.58 0.54 0.53 0.51 0.49 0.48 0.45 0.40 0.33A 7 7 8 9 12 12 13 14 15 16 17 18 18 18 24 29F 34 35 38 38 43 44 47 48 51 52 53 53 54 56 56 55M 59 57 55 53 46 44 40 37 34 32 31 29 28 26 21 15

% líquido remanente (K2O) 100% 103% 82% 82% 71% 71% 67% 63% 58% 56% 54% 49% 48% 43% 33% 26%

% líquido remanente (P2O5) 100% 106% 83% 86% 95% 76% 76% 70% 59% 58% 51% 50% 48% 46% 32% 25%

Norma CIPW y valores calculadosCuarzo 0 0 0 0 0 0 0 1.3 2.8 2.4 2.6 3.2 3.9 4.9 7.6 10.7Plagioclasa 39.3 40.7 40.9 43.1 49.4 47.9 50.8 51.0 51.9 52.7 52.1 53.3 52.8 52.0 53.3 54.1Ortoclasa 2.6 2.5 3.2 3.2 3.6 3.7 3.8 4.0 4.4 4.5 4.7 5.2 5.3 5.8 7.6 9.3Diopsida 14.9 16.4 19.0 19.6 20.8 21.1 22.8 22.0 17.7 18.2 18.0 16.5 16.0 15.0 11.3 8.1Hiperstena 19.8 19.7 13.8 14.8 13.3 16.9 15.1 16.2 17.2 16.0 16.5 15.2 15.1 15.2 13.2 11.2Olivino 19.2 16.8 19.0 14.8 8.5 5.4 2.7 0 0 0 0 0 0 0 0 0Ilmenita 2.6 2.5 2.7 2.8 2.8 3.2 3.3 3.3 3.8 3.9 4.1 4.1 4.4 4.6 4.0 3.5Magnetita 1.2 1.0 0.9 1.3 1.1 1.3 1.0 1.6 1.6 1.5 1.2 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6Apatita 0.4 0.4 0.5 0.5 0.5 0.6 0.6 0.6 0.7 0.7 0.8 0.8 0.9 0.9 1.3 1.6

Mg/(Mg+Fetotal) en la roca 73.1 72.3 70.3 68.3 63.0 61.0 57.6 54.0 50.6 48.9 48.1 45.5 44.0 41.5 36.4 29.5

Mg/(Mg+Fe2+) en silicatos norm. 79.6 78.5 76.6 76.4 72.0 71.1 67.9 67.3 64.5 62.7 60.4 60.0 58.8 56.0 50.9 42.8Ca/(Ca+Na) en la roca 73.0 73.7 74.2 74.0 73.7 73.7 73.9 73.8 71.0 68.4 67.1 66.0 65.1 64.0 56.2 48.4Ca/(Ca+Na) en plagioclasa norm. 56.9 57.2 55.4 55.6 56.6 55.6 55.7 56.1 55.1 51.0 48.8 48.7 47.6 46.6 39.1 31.9Índice de diferenciación (norma) 42.0 43.2 44.1 46.3 53.0 51.6 54.6 56.3 59.1 59.7 59.5 61.7 62.0 62.7 68.5 74.0

Densidad calculada, g/cm3 3.14 3.13 3.14 3.12 3.08 3.09 3.07 3.07 3.06 3.05 3.05 3.04 3.05 3.05 3.00 2.95

Composición de fenocristales% en peso de los óxidos mayores

Olivino Plagioclasa Augita Enstatita Magnetita

SiO2 40.01 51.50 51.20 54.10 0.10

TiO2 0.04 0.12 1.11 0.27 22.70

Al2O3 1.13 29.50 2.62 1.66 1.44

Fe2O3 0.30 0.06 0.81 0.89 24.37

FeO 12.33 0.84 9.19 10.80 46.37

MnO 0.17 0.00 0.19 0.19 0.76

MgO 44.77 0.09 17.10 29.40 3.18

CaO 1.21 13.70 17.80 1.98 0.00

Na2O 0.00 3.46 0.08 0.00 0.00

K2O 0.00 0.13 0.00 0.00 0.00

P2O5 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

Total 99.96 99.40 100.10 99.29 98.92

Molar Mg/(Mg+Fe2+) 0.87 0.16 0.77 0.83 0.11

A 0 79 0 0 0

F 22 19 35 27 94

M 78 2 65 73 6

Volcán Kilauea, Hawaii

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

45 50 55 60

SiO2 % peso

K2O

% p

eso

Serie Calcilalcalina

Serie Calcilalcalina

de alto K

Serie Calcilalcalinade bajo K (Tholeítica)

Serie Shoshonítica

0

2

4

6

8

10

37 42 47 52 57 62SiO2 % en peso

Na

2O

+ K

2O

% e

n pe

so

Alcalino

Subalcalino

BasaltoAndesitaBasáltica

Norma CIPW:Muestras 1-7 Normativas en olivino, diópsida e hiperstena

Saturadas en síliceTholeiitas de olivino

Muestras 8-16 Normativas en cuarzo, diópsida e hiperstena Sobresaturadas en síliceTholeiitas de cuarzo


Clasificación

F

MA

La evolución del magma ocurre por cristalización fraccionada.

Índ

ice

de

dif

eren

ciac

ión

Índice de diferenciaciónMg’ = molar Mg/(Mg+Fe2+)


(MgO/40.3044)Mg’ = ---------------------------------------

(MgO/40.3044)+(FeO/71.8464)

Índice de diferenciación (norma) = q + or + ab + an + ne + lc + kp

Se usa Mg’ como medida de laevolución magmática.Mg’ aumenta casi linealmente con el índice de diferenciación, al fraccionar fases máficas del líquido.

Primitiv

o

Evoluc

ionad

o

Al avanzar la cristalización fraccionada de olivino, la contidad del componente de olivino en el líquido (ol normativo) disminuye, hasta desaparecer.

Después aparece cuarzo (q) normativo.

Volcán Kilauea, Hawaii%

de

cu

arzo

no

rmat

ivo

% d

e o

liv

ino

no

rmat

ivo

La inflexión en este caso no tiene significado. Resulta del procedimiento de cálculo de la norma.

Norma CIPW

MgO, Al2O3, CaO

Gráfico de tres óxidos mayores vs. el índice de evolución del magma (Mg’).

Los datos no definen líneas rectas, lo cual indica cambios en el ensamble de minerales que fraccionan.

% e

n p

eso

de

los

óxi

do

s

Olivino

OlivinoAugita

OlivinoAugita

Plagioclasa

AugitaPlagioclasa

EnstatitaIlmenita

Olivino(Mg,Fe)2SiO4

AugitaCa(Mg,Fe)Si2O6

Plagioclasa(Ca,Na)(Al,Si)4O8

Enstatita(Mg,Fe)SiO3

IlmenitaFeTiO3


0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 10 20 30 40 50

MgO % en peso

Ca

O %

en

pe

so

Mt

Aug

Plg

EnOl

Ol

Ol+Aug+Plg

Ol+Aug

Aug+Plg+En+Mt

MgO vs. CaO


TiO2, Na2O, K2O, P2O5

Olivino ± Augita ± Plagioclasa

Enstatita+ Augita

+ Plagioclasa + Ilmenita

Gráfico de cuatro óxidos mas bien incompatibles (no entran en minerales que fraccionan).

Se observan cambios en la pendiente en magmas más evolucionados al iniciar el fraccionamiento de Plg e Ilm.


% e

n p

eso

de

los

óxi

do

s

Olivino(Mg,Fe)2SiO4




IlmenitaFeTiO3

Relaciones de elementos

incompatibles

¿Ligera disminución en TiO2 por Ti en piroxenos? Disminución tardía fuerte por fraccionamineto de ilmenita.

Disminución en Na2O debida a fraccionamiento de plagioclasa.

La relación P2O5/K2O no cambia, debido a que ninguno de los dos óxidos está incluido en fases mayores. Ambos son fuertemente incompatibles.


Las fases mayores que fraccionan son:

Olivino(Mg,Fe)2SiO4




IlmenitaFeTiO3

Rel

acio

nes

de

los

óxi

do

s en

% e

n p

eso

Mo: Concentración del elemento en el magma parental (muestra 1).

ML:Concentración del elemento en los líquidos derivados.

Líquido residual


Elementos perfecta-mente incompatibles se pueden usar para calcular en % de líquido residual:

%F = 100×(Mo/ML)

Muestra 1 (= 100% de líquido)

% de líquido residual (K2O)

% de líquido residual (P2O5)

2.2 clas.quimica

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