Ορυκτολογική Σύσταση των Περιοχικά και Θερμικά Μεταμορφωμένων Πετρωμάτων Η ορυκτολογική σύσταση ενός μεταμορφωμένου πετρώματος εξαρτάται: Χημική σύσταση Βαθμό μεταμόρφωσης Επίτευξη ή όχι θερμοδυναμικής ισορροπίας Θεωρούμε ότι μεταξύ των ορυκτών συστατικών των μεταμορφωμένων πετρωμάτων έχει επιτευχθεί ισορροπία

Ορυκτολογική Σύσταση των Περιοχικά και Θερμικά Μεταμορφωμένων Πετρωμάτων Στα πυριγενή πετρώματα η χημική σύσταση παίζει καθοριστικό ρόλο στη διαμόρφωση της ορυκτολογικής σύστασης. Στα μεταμορφωμένα πετρώματα εκτός από τη χημική σύσταση, καθοριστικό ρόλο στη δημιουργία των ορυκτών συστατικών παίζουν και οι μεταμορφικές συνθήκες (P, T, P ρευστής φάσης και ο χρόνος δράσης των μεταμορφικών παραγόντων). Αποτέλεσμα είναι στην ίδια χημική σύσταση ν’ αντιστοιχούν διαφορετικές ορυκτολογικές συστάσεις.

Ορυκτολογική Σύσταση των Περιοχικά και Θερμικά Μεταμορφωμένων Πετρωμάτων Παραγένεση είναι το σύνολο των ορυκτών που αποτελούν τη θεμελιώδη ορυκτολογική σύσταση ενός πετρώματος. Η παραγένεση: αλβίτης + επίδοτο + χλωρίτης + χαλαζίας χαρακτηρίζει τον πρασινοσχιστόλιθο Ενώ η παραγένεση: πλαγιόκλαστο + κεροστίλβη χαρακτηρίζει τον αμφιβολίτη

Ορυκτολογική Σύσταση των Περιοχικά και Θερμικά Μεταμορφωμένων Πετρωμάτων Οι παραγενέσεις στις οποίες αντιστοιχεί η ίδια περίπου χημική σύσταση χαρακτηρίζονται χημικά ισοδύναμες. Η παραγένεση αλβίτης + επίδοτο + χλωρίτης + χαλαζίας (πρασινοσχιστόλιθος) και η παραγένεση πλαγιόκλαστο + κεροστίλβη (αμφιβολίτης) είναι χημικά ισοδύναμες. Με αύξηση της θερμοκρασίας μεταμόρφωσης πράγματι ο πρασινοσχιστόλιθος μετατρέπεται σε αμφιβολίτη. Σημασία στα μεταμορφωμένα πετρώματα έχει η ύπαρξη των ορυκτών κάποιας παραγένεσης και όχι η ποσοτική τους συμμετοχή.

Ορυκτολογική Σύσταση των Περιοχικά και Θερμικά Μεταμορφωμένων Πετρωμάτων Επειδή οι ορυκτολογικές παραγενέσεις των μεταμορφωμένων πετρωμάτων έχουν πετρογενετική σημασία, είναι σημαντική η αναγνώριση των ορυκτών τόσο μακροσκοπικά όσο και μικροσκοπικά. Για την αναγνώριση των χημικά ισοδύναμων παραγενέσεων σημαντική είναι η εξοικείωση με τους χημικούς τύπους των ορυκτών

Διαγράμματα Συστάσεων Για την εποπτική περιγραφή των μεταμορφωμένων πετρωμάτων χρησιμοποιούνται τριγωνικά διαγράμματα συστάσεων όπου απεικονίζονται οι ορυκτολογικές παραγενέσεις και παράλληλα η χημική σύσταση του πετρώματος. SiO2 CaO MgO

Διαγράμματα Συστάσεων Qtz: Χαλαζίας SiO2 Cc: Ασβεστίτης CaCO3 CaO · CO2 SiO2=100% CaO=100% SiO2 CaO MgO

Διαγράμματα Συστάσεων En: Ενστατίτης MgSiO3 MgO · SiO2 MgO=50%, SiO2=50% SiO2 CaO MgO En

Διαγράμματα Συστάσεων Ta: Τάλκης Mg3Si4O10(OH)2 3MgO · 4SiO2 · H2O 7 οξείδια 3MgO 4SiO2 100 X; Ψ; MgO=42,9%, SiO2=57,1% SiO2 CaO MgO Ta En

Διαγράμματα Συστάσεων Fo: Φορστερίτης Mg2SiO4 2MgO · SiO2 MgO=66%, SiO2=33% SiO2 CaO MgO En Ta Fo

Διαγράμματα Συστάσεων Do: Δολομίτης CaMgCO3 CaO · MgO · CO2 Wo: Βολλαστονίτης CaSiO3 CaO · SiO2 CaO=50%, MgO=50% CaO=50%, SiO2=50% SiO2 CaO MgO En Ta Wo Fo Do

Διαγράμματα Συστάσεων Di: Διοψίδιος CaMgSi2O6 CaO · MgO · 2SiO2 Tr: Τρεμολίτης Ca2Mg5Si8O22(OH)2 2CaO · 5MgO · 8SiO2 · H2O CaO=25%, MgO=25%, SiO2=50% CaO=13,3%, MgO=33,3%, SiO2=53,3% SiO2 CaO MgO En Ta Tr Di Wo Fo Do

Διαγράμματα Συστάσεων Αν η χημική σύσταση ενός πετρώματος μπορεί να εκφραστεί με τρεις μόνο παραμέτρους, τότε με ένα τριγωνικό διάγραμμα μπορεί να παρασταθεί εποπτικά οποιαδήποτε παραγένεση του πετρώματος. Τρία τέτοια τριγωνικά διαγράμματα θα περιγραφούν στη συνέχεια: το τρίγωνο ACF το τρίγωνο AKF, και το τρίγωνο AFM

Διαγράμματα Συστάσεων Tο τρίγωνο ACF Το τρίγωνο αυτό χρησιμοποιείται για την εποπτική αναπαράσταση συστάσεων και παραγενέσεων βασικών πυριγενών και μη αμιγών ασβεστιτικών πετρωμάτων. Α = [Al2O3]-[Na2O]-[K2O] C = [CaO]-3,3[P2O5] F = [FeO]-([TiO2]+[Fe2O3])+[MgO]+[MnO] Α C F Το τρίγωνο έχει νόημα όταν στην παραγένεση του πετρώματος συμμετέχει και χαλαζίας

Διαγράμματα Συστάσεων Tο τρίγωνο ACF Δεν χρησιμοποιούνται οι % κατά βάρος συμμετοχές των οξειδίων αλλά οι μοριακές αναλογίες τους (αγκύλες). Διαιρούμε το % κατά βάρος των οξειδίων με το μοριακό βάρος τους. Η παράμετρος Α εκφράζει τη μοριακή συμμετοχή του Al2O3 στα αργιλούχα ορυκτά εκτός της συμμετοχής του στους αστρίους. 2(NaAlSi3O8) = Na2O · Al2O3 · 6SiO2. Η παράμετρος C εκφράζει τη μοριακή συμμετοχή του CaO εκτός της συμμετοχής του στον απατίτη που είναι επουσιώδες ορυκτό. 2[Ca5(OH)(PO4)3] = 10CaO · 3P2O5 · H2O. Η παράμετρος F εκφράζει τη μοριακή συμμετοχή των FeO, MgO και MnO εκτός της συμμετοχής του στον ιλμενίτη (FeO·TiO2) και στο μαγνητίτη (FeO·Fe2O3).

Διαγράμματα Συστάσεων Tο τρίγωνο ACF Έστω A = 0,120, C = 0,203 και F = 0,180. Ανάγουμε επί τοις εκατό και έχουμε: A = 23,86 C = 40,36 F = 35,78 Α C F

Διαγράμματα Συστάσεων Tο τρίγωνο AΚF Το τρίγωνο αυτό χρησιμοποιείται για την εποπτική αναπαράσταση συστάσεων και παραγενέσεων μεταπηλιτικών πετρωμάτων. Α And, Ky, Sil Α = [Al2O3]-([K2O]+[Na2O]+[CaO]) K = [K2O] F = [FeO]+[Fe2O3]+[MgO]+[TiO2]+[MnO] Mu Sta Ctd, Cord Chl, Grt K F

Διαγράμματα Συστάσεων Tο διάγραμμα AFM Το διάγραμμα αυτό χρησιμοποιείται για την εποπτική απεικόνιση συστάσεων και παραγενέσεων μεταπηλιτικών πετρωμάτων, αλλά ή διεργασία είναι λίγο διαφορετική από πριν. Προϋπόθεση για τη χρήση του AFM η ύπαρξη ελεύθερου χαλαζία και μοσχοβίτη. Οι παράμετροι που χρησιμοποιούνται καταλαμβάνουν τις κορυφές τετραέδρου. Α = [Al2O3] F = [FeO]-([TiO2]+[Fe2O3]) Μ = [MgO] K = [K2O]

Διαγράμματα Συστάσεων Tο διάγραμμα AFM A M K F Ο = μοσχοβίτης 2KAl3Si3O10(OH)2 K2O · 3Al2O3 · 6SiO2 · 2H2O P = Κ-ούχος άστριος 2KAlSi3O8 K2O · Al2O3 · 6SiO2 P O Σ2 Σ3 Σ1 Σ2’ Σ3’ Σ1’

Διαγράμματα Συστάσεων Tο διάγραμμα AFM Το διάγραμμα AFM είναι σημαντικό γιατί γίνεται διαχωρισμός των μοριακών αναλογιών [FeO] και [MgO], άρα μπορεί να γίνει προβολή των μελών μιας ισόμορφες παράμιξης. Στην πράξη το διάγραμμα AFM χρησιμοποιείται ως νομόγραμμα, επεκτείνοντας τις ευθείες AF και AK πέρα από την ευθεία FM με αρνητικές τιμές. Οι παράμετροι που υπολογίζονται είναι οι εξής: [Al2O3] – 3[K2O] AAFM = [Al2O3] – 3[K2O] + [MgO] + [FeO] [MgO] MAFM = [MgO] + [FeO]

Διαγράμματα Συστάσεων Tο διάγραμμα AFM A Χλωριτοειδής Κορδιερίτης Πυρωπό Αλμανδίνης Χλωρίτης F M Βιοτίτης Κ-άστριος Επειδή το Al2O3 κυμαίνεται λίγο, ενώ υπάρχει διακύμανση του FeO και του MgO τα μέλη μιας ισόμορφης παράμιξης προβάλλονται ως ταινίες παράλληλες στην πλευρά FM.

Διαγράμματα Συστάσεων Σ’ ένα διάγραμμα σύστασης απεικονίζονται: Η σύσταση του πετρώματος η σύσταση των ορυκτών συστατικών του Στα μεταμορφωμένα πετρώματα μας ενδιαφέρουν οι παραγενέσεις και οι συστάσεις των ορυκτών, παρά η ολική χημική σύσταση του πετρώματος. Σ’ ένα διάγραμμα σύστασης προβάλλονται 3 ορυκτά της παραγένεσης, εφόσον μεταξύ των συστατικών έχει επιτευχθεί θερμοδυναμική ισορροπία.

Διαγράμματα Συστάσεων Αυτός ο περιορισμός προκύπτει από τον κανόνα των φάσεων: P + F = C + 2 Όπου: P ο αριθμός των φάσεων (ορυκτά) σε ισορροπία, C ο αριθμός των συστατικών του συστήματος (οξείδια) και F οι βαθμοί ελευθερίας (μεταβλητές του συστήματος) Οι βαθμοί ελευθερίας είναι 2 (P και T), άρα F ≥ 2 και P + 2 ≤ C + 2 ή P ≤ C Σε ισορροπία υπάρχουν τόσα ορυκτά όσα και τα συστατικά του πετρώματος

Διαγράμματα Συστάσεων Στο διάγραμμα ACF τα συστατικά είναι C = 4 (Α, C, F και SiO2). Επειδή ο χαλαζίας είναι πάντοτε παρών, αρκούν 3 ορυκτά για να περιγράψουν τη θερμοδυναμικά σταθερή παραγένεση. Το ίδιο ισχύει και για το τρίγωνο AFM όπου C = 5 (A, F, M, μοσχοβίτης και χαλαζίας). Τα 2 τελευταία είναι πάντα παρών, άρα αρκούν και πάλι 3 ορυκτά να περιγράψουν την παραγένεση σε κατάσταση θερμοδυναμικής ισορροπίας.

Διαγράμματα Συστάσεων Στο διάγραμμα ACF τα συστατικά είναι C = 4 (Α, C, F και SiO2). Επειδή ο χαλαζίας είναι πάντοτε παρών, αρκούν 3 ορυκτά για να περιγράψουν τη θερμοδυναμικά σταθερή παραγένεση. Τα ορυκτά της παραγένεσης συνδέονται με συνδεσμικές γραμμές. A Σ1: An + Di + Hy + Qtz Σ2: An + Di + Qtz An Σ2 Σ1 C F Di Hy

Διαγράμματα Συστάσεων Στο διάγραμμα SiO2 – CaO – MgO προβάλλεται η σύσταση Σ ενός πετρώματος. Η παραγένεση σε διάφορες συνθήκες μεταμόρφωσης μπορεί να είναι: Cc + Do + Qtz Cc + Talc + Do SiO2 Qtz Tr + Cc + Do Cc + Di + Do Tr Talc Di Cc + Fo Fo Σ CaO MgO Cc Do

Διαγράμματα Συστάσεων Tο διάγραμμα AFM A Χλωριτοειδής Κορδιερίτης Πυρωπό Αλμανδίνης Χλωρίτης F M Βιοτίτης Κ-άστριος

Διαγράμματα Συστάσεων Tο διάγραμμα ACF A φεγγίτης An χλωρίτης βιοτίτης C ομφακίτης κεροστίλβη F