En este captulo se aborda el comportamiento de los sistemas qumicos simples como anlogos de los naturales ms complejos. Para ver por qu es ventajoso para hacerlo, vamos a empezar por observar lo que sucede cuando se cristaliza una fusin natural. En una obra que combina muestras naturales de un magma de refrigeracin con el anlisis de laboratorio, Wright y Okamura (1977) estudiaron el comportamiento de cristalizacin del lago de lava Makaopuhi en Hawai. Se perforan a travs de la delgada corteza del lago de lava y se tomaron muestras del magma debajo utilizando acero inoxidable y sondas de cermica. Debido a que la porcin superior del magma basltico estancada se enfra desde la superficie hacia abajo, mediante la insercin de la sonda ms profundamente en el lquido justo debajo de la corteza se puede muestrear porciones progresivamente ms calientes del magma. Los termopares tambin se insertaron en los agujeros taladrados para determinar el gradiente de temperatura en el magma, con el fin de estimar la temperatura a la que se recogi cada muestra. El resultado es una serie de muestras de composicin basltica uniforme recogidos en un rango de temperaturas de enfriamiento conocidos. Una vez extrado, las pequeas muestras se enfran rpidamente y se solidifican. Afortunadamente, este proceso es tan rpido que la solidificacin de la porcin lquida de la muestra no tiene tiempo para formar cristales. Ms bien, se solidifica rpidamente ("apaga") a un vaso (una fase slida sin disposicin ordenada de los tomos). Si cualquiera de los cristales estaban presentes en el lquido original en profundidad, permanecen incrustados en el vidrio recin formado, porque ellos tambin no tienen tiempo para crecer o reaccionar con la masa fundida durante el enfriamiento rpido. Las muestras enfriadas fueron llevados al laboratorio para su anlisis qumico y microscpico. Los resultados del estudio se resumen Makaopuhi en las figuras 6-1 a 6-3. La Figura 6-1 muestra que la cantidad de vidrio (que representa magma lquido en el momento de la adquisicin de la muestra) disminuye continuamente desde 100% a ~ 1200 C a 0% a ~ 950 C. Liquid es progresivamente recolocado por los cristales en este intervalo de temperatura. Contraste esto con alguna sustancia simple familiar, tales como H2O. A la presin atmosfrica, el agua se solidifica en hielo a una temperatura constante de 0 C. El basalto Makaopuhi, por otro lado, comenz a cristalizar a 1205 C, y slo se convirti completamente slida cuando se puso 250 enfriador. Figura 6-2 nos muestra que una secuencia especfica de slidos formados como el magma se enfri. Olivino comenz a cristalizar primero, seguido por piroxeno, a continuacin, plagioclasa, y finalmente por minerales opacos de xido de hierro-titanio (ilmenita y ti-tanomagnetite). Si te acuerdas de Series de Bowen (Figura 7-14) de las clases anteriores, podra ayudar un poco al considerar la cristalizacin por fusin basltica. La formacin de olivino, seguido de piroxeno, es exactamente lo que predice la Serie de Bowen. Cristalizacin Plagioclasa en Makaopuhi, sin embargo, comienza a formarse despus de piroxeno, y no junto con olivino, como indica la serie de Bowen. Otra caracterstica inusual en la Figura 6-2 es que aumenta la cantidad de olivino como cristalizacin del magma producto de 1205 C a 1180 C, y luego disminuye a medida que se enfra la masa fundida y cristaliza ms. Microscpicamente los olivinos-principios de formacin de primera crecieron, y luego comenzaron a aparecer de baha y corrodo por debajo de 1180 C, lo que indica que el olivino comenz a ser reabsorbido (consumido por reaccin con la masa fundida) a medida que pasaba el enfriamiento. La figura 6-3 muestra que la composicin de los minerales tambin vara con la temperatura. Las fases mficas obtienen ms Fe-ricos mientras que la plagioclasa, aunque algo irregular, recibe menos clcico y ms sdica (de acuerdo con la serie de Bowen). Aunque no se muestra en la Figura 6-3, la composicin del vidrio tambin cambi progresivamente durante la cristalizacin, con el vidrio restante a preferentemente agota en Mg, Fe, y Ca. Los casos en los que podemos observar el comportamiento de cristalizacin de masas fundidas naturales son raros. Podemos estudiar la cristalizacin indirectamente, sin embargo, mediante el uso de texturas secuenciales (Seccin 3.1.4) o mediante la creacin de fundidos en el laboratorio. A partir de tales criterios texturales y experimentales, hemos confirmado que se funde en efecto, se cristalizan en un rango de temperatura, una secuencia de forma minerales dentro de ese intervalo, y la composicin de la mayora de minerales vara en toda la gama tambin. Pero hay muchas variaciones sobre este tema. Claramente, los minerales que se forman en un granito no son los mismos que los que se forman en un basalto, ni, hemos descubierto, es el rango de temperatura en el que que la cristalizacin tiene lugar el mismo. Derrite Ms silcicos cristalizan a temperaturas ms bajas que los basaltos, y la secuencia de mineral en los magmas silcicos pueden comenzar con un biotita o anfbol, y terminar con un feldespato alcalino o cuarzo. La secuencia real de minerales que cristaliza vara con la composicin y presin. Partes de la secuencia pueden incluso ser invertidas de un tipo de roca a otra. A partir de los datos de textura y experimentales acumulados, podemos hacer las siguientes observaciones generales sobre el comportamiento de cristalizacin compleja de masas fundidas naturales (siguiendo Best, 1982):1. Refrigeracin funde cristalizar a partir de un lquido a un slido en un rango de temperatura (y comnmente pres seguro). 2. Varias fases minerales cristalizan en este intervalo de tem peratura, y el nmero de minerales tiende a aumentar a medida que la temperatura disminuye. 3. Minerales generalmente cristalizan secuencialmente, aliado gener con un considerable solapamiento. 4. Los minerales que involucran solucin slida posicin de cambio com a medida que avanza la refrigeracin. 5. La composicin de fusin tambin cambia durante tallization crys. 6. Los minerales que cristalizan, as como la secuencia en la que se forman, depender de la tem peratura y la composicin de la masa fundida. 7. La presin puede afectar el rango de temperatura a la que cristaliza una masa fundida. Tambin puede afectar a los minerales que cristalizan. 8. La naturaleza y la presin de cualquier compo- nentes voltiles (tales como H2O o CO2) tambin pueden afectar el rango de temperatura de cristalizacin y la secuencia eral min.