COEFICIENTE DE PARTICIÓN, ELEMENTOS COMPATIBLES E INCOMPATIBLES Integrantes: -Chancafe Poma, Miguel -Meza Menacho, Edward -Miranda Gutierrez, Luis
COEFICIENTE DE PARTICIÓN,
ELEMENTOS COMPATIBLES E
INCOMPATIBLES Integrantes:
-Chancafe Poma, Miguel
-Meza Menacho, Edward
-Miranda Gutierrez, Luis
Coeficientes de Partición
• La manera en que los elementos traza se distribuyen entre 2 fases de un sistema (sólido y líquido)
C = concentración de un elemento x
S y L = dos fases distintas (sólida y líquida)
Coeficientes de Partición
• Si D < 1, el elemento es “incompatible” (prefiere los líquidos)
• Si D ≥ 1, el elemento es “compatible” (prefiere los sólidos)
¡La incompatibilidad o compatibilidad de un elemento depende de las fases involucradas!
• Los elementos incompatibles son concentrados en el líquido (fundido)
D < 1 • Los elementos compatibles son concentrados en
el sólido (minerales)
D > 1
• Los elementos incompatibles comunmente divididos en dos subgrupos:
▫ High Field Strength Elements (HFSE): Más pequeños (bajo radio iónico), alta carga, inmóviles (REE, Th, U, Ce, Pb4+, Ti, Zr-Hf, Nb-Ta)
▫ Low Field Strength Elements (LFSE) o Large ion Lithophile Elements (LILE): Baja carga y alto radio iónico, móviles, particularmente cuando está involucrada una fase fluida (K, Rb, Cs, Ba, Pb2+, Sr, Eu2+)
Valencia
Ra
dio
ió
nic
o
Elementos compatibles e incompatibles
Contrastes y similitudes en los
coeficientes de partición:
• Todas las REE son incompatibles!!
• Eu2+ se concentra en Pg
Kd de los elementos traza (<0.1%) en los minerales de
diferentes fundidos
Liquido basáltico: Ol, Opx, Clpx, Hn, Flog, Plag, Garnet, Mgt,
Esf.
Liquido andesítico: Ol, Opx, Clpx, Hn, Plag, Garnet, Mgt, Esf.
Liquido dac/riolitico: Opx, Clpx, Hn, Biot, Garnet, Mgt, ilmenita,
Qz, Plag, K-feld, Apatito, Zircon, Esf, Allanita
Kd basálticos
Liquido Basalto, Basalto-Andesita
0.001
0.01
0.1
1
10
100
1000
Rb Sr Ba K Y Ti Zr Hf Nb Ta Th U La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Ni Co V Cr Sc Mn
Min
era
l/M
atr
iz
Olivino
Ortopiroxeno
Clinopiroxeno
Hornblenda
Flogopita
Plagioclasa
Granate
Magnetita
Esfena
Kd fundidos andesíticos
Liquido andesitico
0.001
0.01
0.1
1
10
100
1000
Rb Sr Ba K Y Ti Zr Hf Nb Ta Th La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Ni Co V Cr Sc
Min
era
l/M
atr
iz
Olivino
Ortopiroxeno
Clinopiroxen
oHornblenda
Plagioclasa
Granate
Magnetita
Esfena
Kd rioliticos
Dacita Riolitico
0.001
0.01
0.1
1
10
100
1000
Rb Sr Ba K Cs Pb Y Ti Zr Hf Nb Ta Th U La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Ni Co V Cr Sc Mn
Min
era
l/M
atr
iz
Ortopiroxeno
Clinopiroxeno
Hornblenda
Biotita
Granate
Magnetita
Ilmenita
Cuarzo
Plagioclasa
Feldespato
Apatito
Zircon
Esfena
Allanite
Coeficientes de Partición
a
b
c
Coeficientes de Partición
• Un sistema magmático generalmente tiene más de 2 fases
▫ Se define entonces un coeficiente de partición global “bulk partition coefficient” para cada elemento traza:
D = x1D1 + x2D2 + x3D3 + … + xjDj
▫ Xj = Proporción modal del mineral j en el sistema
▫ Dj = Coeficiente de partición entre el mineral j y el magma
Diagramas de REE
Gráficos de concentración (eje – y) vs número atómico creciente
Grado de compatibilidad aumenta desde la izquierda a la derecha
Co
nce
ntr
aci
ón
La Ce Nd Sm Eu Tb Er Dy Yb Lu
Factores que afectan a los
Coeficientes de Partición • Composición:
▫ Factor más importante
▫ Un elemento incompatible en magmas máficos puede ser compatible en magmas félsicos.
Factores que afectan a los
Coeficientes de Partición • Presión y Temperatura:
▫ D disminuye al aumentar la T
▫ D se incrementa al aumentar la P
En el manto, al incrementar la presión, incrementa la T°
Inco
mp
ati
ble
C
om
pa
tib
le
DHoCpx = 1
Factores que afectan a los
Coeficientes de Partición
Reglas de Goldschmidt: • Dos iones con la misma valencia
y radio iónico, deben ingresar a una solución solida en cantidades iguales.
• Si 2 iones tienen distintos R.I e igual valencia, el más pequeño, ingresa en el sólido más que en el líquido.
• Si 2 iones tienen R.I similares, pero diferentes valencias, el de carga más alta se incorpora en el sólido más que en el líquido.
Radio Iónico y Carga: Controlan la sustitución de los elementos en la red cristalina de los minerales
Factores que controlan la
concentración de los elementos traza
durante la fusión parcial
• Las fases mineralógicas presentes antes y durante el proceso de fusión
• El porcentaje de fundido formado (F)
• La concentración del elemento en el sólido original
• Los coeficientes de partición D = f(P, T, C)
• El mecanismo de fusión (batch o fraccionada)
Distribución de los elementos durante
la cristalización
• Dos procesos de cristalización fundamentales: ▫ Cristalización en equilibrio: Cuando los sólidos
(minerales) y el líquido (magma) permanecen en equilibrio durante la cristalización. Es lo “opuesto” a batch melting. Requiere que todos los cristales permanezcan en contacto con el magma.
▫ Cristalización fraccionada: Cuando los sólidos se separan del líquido inmediatamente después de haberse formado. Es lo “opuesto” a fractional melting. Por lo tanto la composición del líquido y del sólido cambia continuamente.
conclusiones
• Hasta el momento hemos visto el coeficiente de
partición como un valor constante y bien
determinado, pero la realidad nos dice que este
coeficiente puede variar dependiendo de las
condiciones de presión, temperatura, composición,
actividad del oxígeno, química del cristal, contenido
de agua en el fundido, etc. (La figura) muestra un
poco estos efectos en los coeficientes de partición
para REE en esfenos (Green & Pearson, 1986);
• Composición: En términos generales podemos decir
que la composición tanto del fundido como del cristal es el factor mas importante con respecto a lo expuesto anteriormente por lo que cuando se entregan valores en tablas, éstos suelen estar agrupados según el contenido de sílice en el fundido y según el tipo de roca (figura ).
• Temperatura: El coeficiente de partición está en
función de la temperatura. Ejemplo: El coeficiente de
partición para el lutecio (Lu) entre olivino y basalto,
y Lu y hafnio (Hf) entre clinopiroxeno y basalto,
disminuye al aumentar la temperatura. Sin embargo,
el efecto de la temperatura no esta aislado al de la
composición (figura ).
• Presión: La influencia de la presión ha sido
deficientemente evaluada. Sin embargo, Schimizu (1974) ha determinado que en los clinopiroxenos, el Kd de Sr, K, Ba, Rb y Cs sufre un ligero aumento al disminuir la presión. Otros estudios (Green y Pearson (1983, 1986)) en esfenos y clinopiroxenos han demostrado que este coeficiente tiene un aumento sistemático en los Kd de La, Sm, Ho y Lu al aumentar la presión de 7.5 a 30 Kbar (figura).
• Actividad del oxígeno: El mejor ejemplo que muestra el efecto
de la actividad del oxígeno en el coeficiente de partición es el de la distribución de Eu2+ entre plagioclasa y fundido basáltico (Drake & Weill, 1975). Hay un orden de magnitud en la diferencia de los coeficientes de reparto para el Eu entre condiciones atmosféricas y las condiciones relativamente reductores encontradas en basaltos (figura). esto se explica debido a que el Eu2+ se forma en condiciones de baja actividad de oxígeno, mientras que el Eu3+ se forma en condiciones de alta actividad del oxígeno. Eu2+ y Eu3+ tienen muy diferentes Kd entre la plagioclasa y el fundido (Eu2+ es mucho más compatible que Eu3+ ).
• Los coeficientes de partición en basaltos y andesitas
basálticas (45-57% SiO2) (según TAS) para las tierras
raras quedan resumidos en la figura A. Aquellos
observados en los líquidos andesíticos (57-63% SiO2)
están resumidos en la figura B y para aquellos
líquidos dacíticos, riodacíticos y riolíticos (>63%) en
la figura C
• Los valores para las tierras raras (REE) comparados
en riolitas, basaltos y andesitas muestran un orden de
magnitud de diferencia para los minerales piroxeno y
horblenda (mayor para los fundidos riolíticos), ya que
estos minerales presentan una pequeña pero medible
anomalía de Eu. Los valores para las tierras raras
livianas en granate son mayores y la anomalía de Eu
en las plagioclasas es mucho mayor
• gracias
GRACIAS