ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΠΕΤΡΟΓΕΝΕΣΕΙΣ ΠΥΡΙΓΕΝΩΝ ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ

Παρουσίαση με θέμα: "ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΠΕΤΡΟΓΕΝΕΣΕΙΣ ΠΥΡΙΓΕΝΩΝ ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΠΕΤΡΟΓΕΝΕΣΕΙΣ ΠΥΡΙΓΕΝΩΝ ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ
1, 2 & 3

2 ΑΣΚΗΣΗ 1 Από μιά περιοχή όπου εμφανίζεται ένα πλουτωνικό πέτρωμα πάρθηκαν αντιπροσωπευτικά δείγματα που θεωρούνται συμμαγματικά. Τα δείγματα αυτά αναλύθηκαν για κύρια στοιχεία και ιχνοστοιχεία (Πιν. 1.) ενώ αναλύθηκαν και τα κύρια ορυκτά συστατικά (Πιν. 2.). Για τα ιχνοστοιχεία δίνονται και οι τιμές Kd για τα ορυκτά που πιθανόν συμμετέχουν στην διαδικασία εξέλιξης α. Να βρείτε ποιά είναι η διαδικασία εξέλιξης (κλασματική κρυστάλλωση, μερική τήξη, αφομοίωση, μίξη μαγμάτων) β. Στην περίπτωση που η διαδικασία είναι κλασματική κρυστάλλωση ή μερική τήξη, να βρείτε ποιά από τα ορυκτά που εμφανίζονται στα πετρώματα (κεροστίλβη, πλαγιόκλαστο, καλιούχος άστριος, βιοτίτης) ελέγχουν τη διαδικασία γ. Να βρείτε την εκατοστιαία αναλογία των ορυκτών που ελέγχουν τη διαδικασία της εξέλιξης και το ποσοστό F του τήγματος που απομένει από την κρυστάλλωση ή αυτού που δημιουργείται από την τήξη. Τα ποσοστά των ορυκτών και το F να τα υπολογίσετε αριθμητικά αλλά και γραφικά

3 ΑΣΚΗΣΗ 1 Πιν. 1. Αναλύσεις κυρίων στοιχείων και ιχνοστοιχείων πετρωμάτων DR G1 G2 G3 G4 G5 G6 G7 G8 G9 G10 SiO2 61.3 62.4 62.6 62.9 63.1 63.4 63.8 64.3 64.5 64.8 65.4 TiO2 0.7 0.8 Al2O3 16.1 15.5 15.4 15.3 15.1 15.0 14.8 14.5 14.4 14.2 13.9 Fe2O3 6.9 6.8 6.7 MgO 2.8 2.6 2.5 2.4 2.3 2.2 CaO 5.9 5.4 5.3 5.2 5.1 4.9 4.7 4.5 4.4 4.3 4.0 Na2O 3.8 3.7 3.6 K2O 2.7 2.9 3.0 3.1 3.2 3.4 Σύνολο 100.0 Rb 50 55 56 58 59 60 62 65 67 70 Sr 1200 496 411 339 278 227 166 120 107 86 Ba 1000 1008 1009 1011 1013 1015 1017 1020 1021 1023 1027

4 1 ΑΣΚΗΣΗ Πιν. 2. Αναλύσεις Ορυκτών Hb Pl Kf Bi SiO2 45.1 56.2 65.2
Hb Pl Kf Bi SiO2 45.1 56.2 65.2 37.5 TiO2 1.0 0.0 0.1 3.3 Al2O3 10.2 28.4 18.4 17.2 Fe2O3 18.3 23.2 MgO 10.6 8.8 CaO 11.8 9.4 Na2O 1.8 6.0 0.9 K2O 1.2 15.4 9.9 Σύνολο 100.0 Πίν Kd Ιχνοστοιχείων Kd Hb Pl Kf Bi Rb 0.014 0.105 1.750 3.200 Sr 0.022 15.63 5.400 0.447 Ba 0.044 1.515 11.45 23.53

5 ΑΣΚΗΣΗ 1 α. Να βρείτε ποιά είναι η διαδικασία εξέλιξης (κλασματική κρυστάλλωση, μερική τήξη, αφομοίωση, μίξη μαγμάτων)

6 ΑΣΚΗΣΗ 1 β. Στην περίπτωση που η διαδικασία είναι κλασματική κρυστάλλωση ή μερική τήξη, να βρείτε ποιά από τα ορυκτά που εμφανίζονται στα πετρώματα (κεροστίλβη, πλαγιόκλαστο, καλιούχος άστριος, βιοτίτης) ελέγχουν τη διαδικασία. Hb Pl Kf Bi SiO2 45.1 56.2 65.2 37.5 TiO2 1.0 0.0 0.1 3.3 Al2O3 10.2 28.4 18.4 17.2 Fe2O3 18.3 23.2 MgO 10.6 8.8 CaO 11.8 9.4 Na2O 1.8 6.0 0.9 K2O 1.2 15.4 9.9 Σύνολο 100.0 DR G1 G2 G3 G4 G5 G6 G7 G8 G9 G10 SiO2 61.3 62.4 62.6 62.9 63.1 63.4 63.8 64.3 64.5 64.8 65.4 TiO2 0.7 0.8 Al2O3 16.1 15.5 15.4 15.3 15.1 15.0 14.8 14.5 14.4 14.2 13.9 Fe2O3 6.9 6.8 6.7 MgO 2.8 2.6 2.5 2.4 2.3 2.2 CaO 5.9 5.4 5.3 5.2 5.1 4.9 4.7 4.5 4.4 4.3 4.0 Na2O 3.8 3.7 3.6 K2O 2.7 2.9 3.0 3.1 3.2 3.4 Σύνολο 100.0 Rb 50 55 56 58 59 60 62 65 67 70 Sr 1200 496 411 339 278 227 166 120 107 86 Ba 1000 1008 1009 1011 1013 1015 1017 1020 1021 1023 1027

7 1 ΑΣΚΗΣΗ Γραφικά: Κανόνας μοχλού Hb Σ Pl F % liquid DR G10
γ. Να βρείτε την εκατοστιαία αναλογία των ορυκτών που ελέγχουν τη διαδικασία της εξέλιξης και το ποσοστό F του τήγματος που απομένει από την κρυστάλλωση ή αυτού που δημιουργείται από την τήξη. Τα ποσοστά των ορυκτών και το F να τα υπολογίσετε αριθμητικά αλλά και γραφικά Pl % liquid Hb % liquid Hb Σ Pl F % liquid DR G10

8 1 ΑΣΚΗΣΗ Αριθμητικά: Εξισώσεις ΧΜ=FΧΛ+(1-F)(α*ΧΑ+ β*ΧΒ +γ*ΧΓ+ δ*ΧΔ)
DR G10 Hb Pl SiO2 61.3 65.4 45.1 56.2 TiO2 0.7 0.8 1.0 0.0 Al2O3 16.1 13.9 10.2 28.4 Fe2O3 6.9 6.7 18.3 MgO 2.8 2.2 10.6 CaO 5.9 4.0 11.8 9.4 Na2O 3.8 3.6 1.8 6.0 K2O 2.5 3.4 1.2 Προτιμούμε τα στοιχεία που έχουν 0 σε κάποια ανάλυση για να μειώσουμε τους αγνώστους στις πράξεις το “χέρι” Γνωστά: οι συστάσεις των τηγμάτων DR και G10, οι συστάσεις των ορυκτών Hb και Pl. Άγνωστα: το F οι εκατοστιαίες αναλογίες α και β της Hb και του Pl που κρυσταλλώνονται.

9 ΑΣΚΗΣΗ 2 Σε μιά περιοχή εμφανίζεται ένα γρανιτικό πέτρωμα του οποίου η χημική σύσταση για τα κύρια στοιχεία δίνεται στον πίνακα 1. Βρέθηκε ότι το γρανιτικό αυτό πέτρωμα μπορεί να προέρχεται: α. από μερική τήξη αμφιβολίτη (Πιν. 1) κατά την οποία παραμένει στο υπολειμματικό στερεό κεροστίλβη και πλαγιόκλαστο (Πιν. 2) με ίσα ποσοστά συμμετοχής β. Από κλασματική κρυστάλλωση προϋπάρχοντος διοριτικού μάγματος (Πιν. 1). Στην περίπτωση αυτή το κρυσταλλούμενο στερεό αποτελείται από 60% κεροστίλβη και 40% πλαγιόκλαστο (Πιν. 2) Να σχεδιάσετε τα κανονικοποιημένα διαγράμματα των σπανίων γαιών του μάγματος που θα προκύψει σε κάθε περίπτωση.

10 2 ΑΣΚΗΣΗ Πιν. 1. Αναλύσεις Πετρωμάτων Πιν. 1. Αναλύσεις Ορυκτών
Διορίτης Αμφιβολίτης Γρανίτης Χονδρίτης SiO2 61.3 52.0 64.2 TiO2 0.7 0.5 Al2O3 16.1 18.9 15.8 Fe2O3 6.9 8.8 5.9 MgO 2.8 5.0 1.9 CaO 10.0 4.7 Na2O 3.8 3.9 K2O 2.5 0.8 2.9 La 66.6 137.2 0.245 Ce 197.0 388.0 0.638 Nd 56.0 102.0 0.474 Sm 8.7 30.0 0.154 Eu 3.0 16.8 0.058 Gd 6.8 7.9 0.204 Dy 5.6 0.254 Yb 0.165 Lu 0.025 Πιν. 1. Αναλύσεις Ορυκτών Κεροστίλβη Πλαγιόκλαστο SiO2 45.1 56.2 TiO2 1.0 0.0 Al2O3 10.2 28.4 Fe2O3 18.3 MgO 10.6 CaO 11.8 9.4 Na2O 1.8 6.0 K2O 1.2

11 2 ΑΣΚΗΣΗ ΧΜ=FΧΛ+(1-F)(α*ΧΑ+ β*ΧΒ)
α. από μερική τήξη αμφιβολίτη (Πιν. 1) κατά την οποία παραμένει στο υπολειμματικό στερεό κεροστίλβη και πλαγιόκλαστο (Πιν. 2) με ίσα ποσοστά συμμετοχής Αμφιβολίτης Γρανίτης Κεροστίλβη Πλαγιόκλαστο SiO2 52 64.2 45.1 56.2 TiO2 0.5 0.7 1 Al2O3 18.9 15.8 10.2 28.4 Fe2O3 8.8 5.9 18.3 MgO 5 1.9 10.6 CaO 10 4.7 11.8 9.4 Na2O 3.9 1.8 6 K2O 0.8 2.9 1.2 Άρα Hb % στερεό = 50% Pl % στερεό = 50% ΧΜ=FΧΛ+(1-F)(α*ΧΑ+ β*ΧΒ) 52.0=F64.2+(1-F)(0.5* *56.2) . F=0.099 ≈ 0.1

12 ΑΣΚΗΣΗ 2 KdHb KdPl 0.00 0.38 0.90 0.24 2.90 0.17 4.00 0.13 3.44 2.11 4.48 6.20 0.09 4.89 0.08 4.53 0.06

13 ΑΣΚΗΣΗ 2 Χονδρίτης La 0.245 Ce 0.638 Nd 0.474 Sm 0.154 Eu 0.058 Gd 0.204 Dy 0.254 Yb 0.165 Lu 0.025 Αφού υπολογίσουμε τις κανονικοποιημένες τιμές για όλες τις σπάνιες γαίες τις προβάλουμε σε διάγραμμα με λογαριθμικό τον άξονα Y

14 2 ΑΣΚΗΣΗ ΧΜ=FΧΛ+(1-F)(α*ΧΑ+ β*ΧΒ)
β. Από κλασματική κρυστάλλωση προϋπάρχοντος διοριτικού μάγματος (Πιν. 1). Στην περίπτωση αυτή το κρυσταλλούμενο στερεό αποτελείται από 60% κεροστίλβη και 40% πλαγιόκλαστο (Πιν. 2) Άρα Hb % στερεό = 60% Pl % στερεό = 40% Διορίτης Γρανίτης Κεροστίλβη Πλαγιόκλαστο SiO2 61.3 64.2 45.1 56.2 TiO2 0.7 1 Al2O3 16.1 15.8 10.2 28.4 Fe2O3 6.9 5.9 18.3 MgO 2.8 1.9 10.6 CaO 4.7 11.8 9.4 Na2O 3.8 3.9 1.8 6 K2O 2.5 2.9 1.2 ΧΜ=FΧΛ+(1-F)(α*ΧΑ+ β*ΧΒ) 61.3=F64.2+(1-F)(0.6* *56.2) . F=0.8

15 ΑΣΚΗΣΗ 2 KdHb KdPl 0.00 0.38 0.90 0.24 2.90 0.17 4.00 0.13 3.44 2.11 4.48 6.20 0.09 4.89 0.08 4.53 0.06

16 ΑΣΚΗΣΗ 2 Χονδρίτης La 0.245 Ce 0.638 Nd 0.474 Sm 0.154 Eu 0.058 Gd 0.204 Dy 0.254 Yb 0.165 Lu 0.025 Αφού υπολογίσουμε τις κανονικοποιημένες τιμές για όλες τις σπάνιες γαίες τις προβάλουμε σε διάγραμμα με λογαριθμικό τον άξονα Y

17 ΑΣΚΗΣΗ 2

18 ΑΣΚΗΣΗ 3 Κλασματική κρυστάλλωση πλαγιοκλάστου (Pl) και κεροστίλβης (Hb) (Πιν. 2) από το μάγμα Α (πέτρωμα Α, Πίν. 1) οδηγεί στη δημιουργία του μάγματος Β (πέτρωμα Β, Πιν. 1). Ακολούθως 25% κλασματική κρυστάλλωση του Β δίνει το μάγμα που αντιπροσωπεύεται από το πέτρωμα Γ (Πιν. 1). Τα ορυκτά που κρυσταλλώνονται είναι πλαγιόκλαστο (Pl), καλιούχος άστριος (Kf) και βιοτίτης (Bi) (Πιν. 2). α. Να υπολογίσετε τις θεωρητικές συγκεντρώσεις των ιχνοστοιχείων Sr και Ba στα πετρώματα Β και Γ (συμπληρώστε τον πίνακα 1) β. Να υπολογίσετε επίσης τις θεωρητικές συγκεντρώσεις των ιχνοστοιχείων Sr και Ba στα σωρρειτικά πετρώματα που δημιουργούνται στο κάθε στάδιο (Α->Β και Β->Γ)

19 Πίν. 1. Αναλύσεις Πετρωμάτων
ΑΣΚΗΣΗ 3 α. Να υπολογίσετε τις θεωρητικές συγκεντρώσεις των ιχνοστοιχείων Sr και Ba στα πετρώματα Β και Γ (συμπληρώστε τον πίνακα 1) Πίν. 1. Αναλύσεις Πετρωμάτων Α Β Γ SiO2 62.5 64.8 68.3 TiO2 0.7 0.8 Al2O3 16.5 15.8 13.8 FeO 5.3 4.7 4.2 MgO 2.3 1.8 1.2 CaO 4.6 3.4 3.3 Na2O 4.0 3.8 3.7 K2O 4.1 5.0 Σύνολο 100.0 Sr 800 Ba 600 Πιν. 2. Αναλύσεις Ορυκτών Pl Bi Hb Kf 59.0 40.0 44.8 64.3 2.1 1.3 26.3 15.2 9.2 19.0 20.5 19.5 12.3 10.5 7.5 0.1 11.8 7.2 1.7 1.0 9.7 1.2 15.6 100.0 Πιν. 3. kd Ιχνοστοιχείων 2.840 0.120 0.022 3.870 0.360 6.360 0.044 6.120

20 3 ΑΣΚΗΣΗ ΧΜ=FΧΛ+(1-F)(α*ΧΑ+ β*ΧΒ) Α->Β F=0.8 α= π.σ. Hb =0.4
Α Β SiO2 62.5 64.8 TiO2 0.7 Al2O3 16.5 15.8 FeO 5.3 4.7 MgO 2.3 1.8 CaO 4.6 3.4 Na2O 4.0 3.8 K2O 4.1 5.0 Pl Hb SiO2 59.0 44.8 TiO2 1.3 Al2O3 26.3 9.2 FeO 19.5 MgO 10.5 CaO 7.5 11.8 Na2O 7.2 1.7 K2O 1.2 F=0.8 α= π.σ. Hb =0.4 β= π.σ. = 0.6

21 3 ΑΣΚΗΣΗ Α->Β Για την κλασματική κρυστάλλωση γνωρίζουμε ότι
CL=C0*F(D-1) (δηλαδή η συγκέντρωση του ιχνοστοιχείου στο Β) Ολικός συντελεστής κατανομής 𝐷 𝐴 = 𝑖=1 𝑛 𝑋 𝜄 ∗ 𝐾 𝑖 𝐴 Για το Sr: DSr=0.4* *2.84=1.7 Οπότε SrL=800*0.8(1.7-1)=685 Για το Ba: DBa=0.4* *0.36=0.2 Οπότε BaL=600*0.8(0.2-1)=712 A Sr 800 Ba 600 Kd Pl Hb Sr 2.84 0.022 Ba 0.36 0.044 F=0.8 α= π.σ. Hb =0.4 β= π.σ. = 0.6

22 3 ΑΣΚΗΣΗ ΧΜ=FΧΛ+(1-F)(α*ΧΑ+ β*ΧΒ +γ*ΧΓ) Β->Γ
Β Γ SiO2 64.8 68.3 TiO2 0.7 0.8 Al2O3 15.8 13.8 FeO 4.7 4.2 MgO 1.8 1.2 CaO 3.4 3.3 Na2O 3.8 3.7 K2O 5 Pl Bi Kf SiO2 59 40 64.3 TiO2 2.1 Al2O3 26.3 15.2 19 FeO 20.5 MgO 12.3 CaO 7.5 0.1 Na2O 7.2 1 K2O 9.7 15.6 Γνωστό από την εκφώνηση F=0.75 α= π.σ. Bi=0.3 β= π.σ. Pl=0.5 γ= π.σ. Kf=0.2

23 3 ΑΣΚΗΣΗ Β->Γ Για την κλασματική κρυστάλλωση γνωρίζουμε ότι
CL=C0*F(D-1) (δηλαδή η συγκέντρωση του ιχνοστοιχείου στο Γ) Ολικός συντελεστής κατανομής 𝐷 𝐴 = 𝑖=1 𝑛 𝑋 𝜄 ∗ 𝐾 𝑖 𝐴 Για το Sr: DSr=0.3* * *3.87=2.2 Οπότε SrL=685*0.75(2.27-1)=481 Για το Ba: DBa=0.3* * *6.12=3.3 Οπότε BaL=712*0.75(3.3-1)=366 Β Sr 685 Ba 712 Kd Sr Ba Pl Bi Kf 2.840 0.120 3.870 0.360 6.360 6.120 F=0.75 α= π.σ. Bi=0.3 β= π.σ. Pl=0.5 γ= π.σ. Kf=0.2

24 ΑΣΚΗΣΗ 3 Να υπολογίσετε επίσης τις θεωρητικές συγκεντρώσεις των ιχνοστοιχείων Sr και Ba στα σωρρειτικά πετρώματα που δημιουργούνται στο κάθε στάδιο (Α->Β και Β->Γ) Γνωρίζουμε ότι o ολικός συντελεστής κατανομής ισούται με τη συγκέντρωση του ιχνοστοιχείου στο κρυσταλλούμενο (σωρρειτικό) προς τη συγκέντρωση στο υπολειμματικό τήγμα D= 𝐶 𝑆 𝐶 𝐿 Έχοντας ήδη υπολογίσει το CL του κάθε ιχνοστοιχείου και το D παραπάνωαντικαθιστούμε Α->Β Για το Sr 1.7= 𝐶 𝑆 ⇒ 𝐶 𝑠 =1.7*685=1164 Α->Β Για το Βα 0.2= 𝐶 𝑆 ⇒ 𝐶 𝑠 =0.2*712=165 Β->Γ Για το Sr 1.7= 𝐶 𝑆 ⇒ 𝐶 𝑠 =1.7*685=1164 Β->Γ Για το Βα 0.2= 𝐶 𝑆 ⇒ 𝐶 𝑠 =0.2*712=142