10. Inkongurens olvadás: Fo-Qz rendszer

Slides:



Advertisements
Hasonló előadás
Az emberi agy… … ott vág át, ahol tud!.
Advertisements

Fe Fe C - 3 állapotábra - 2. Faller Antal, SOPRON.
Egyensúlyi állapotábrák
ötvözetek állapotábrája
ÖTVÖZETEK ÁLLAPOTÁBRÁI
METALLOGRÁFIA (fémfizika) ÖTVÖZETEK TÍPUSAI.
Fluidumzárványok feltárása fókuszált ionsugaras technikával Fluidumzárványok feltárása fókuszált ionsugaras technikával: mikron és szubmikron méretű leányásványok.
Halmazállapot-változások
Fe Fe C - 3 állapotábra - 1. Faller Antal, SOPRON.
Halmazállapotok, Halmazállapot-változások
1. Megszilárdulás (kristályosodás)
1. Termodinamikai alapfogalmak Mire kell? A mindennapi gyakorlatban előforduló jelenségek (például fázisátalakulások, olvadás, dermedés, párolgás) értelmezéséhez,
Nem egyensúlyi rendszerek
Az ALH Marsi meteorit sokkolt olivinjeinek Mikro- Raman spektroszkópiai tanulmánya. Nagy Szabolcs Budapest,
Érckörforgások az óceáni kéreg és a tenger között.
Függvénytranszformációk
Fémtan, anyagvizsgálat 1
Vas- karbon ötvözetrendszer
A fémek és ötvözetek kristályosodása, átalakulása
Készítette:Majoros Péter Ásvány és kőzettan tantárgy bemutatása
Készítő: Ott András Témakör: Ásvány és kőzettan
FÉMTAN, ANYAGVIZSGÁLAT 2011_10_ _10_18
FÉMTAN, ANYAGVIZSGÁLAT 2011_10_18
A nedves levegő és állapotváltozásai
Víz a légkörben Csapadékképződés.
A MAGMA.
OLDATOK KOLLIGATÍV TULAJDONSÁGAI
LEPÁRLÁS (DESZTILLÁCIÓ) Alapfogalmak
VEGYÉSZETI-ÉLELMISZERIPARI KÖZÉPISKOLA CSÓKA
Anyagismeret 3. A vas- karbon ötvözet.
Anyagismeret 2. Fémek és ötvözetek.
Halmazállapot-változások
A kémiai potenciál Gibbs vezette be 1875-ben. Jele: m [Joule/mol]
Vas-szén ötvözetek.
METALLOGRÁFIA (fémfizika) A fémek szerkezete.
Fémtan, anyagvizsgálat II. LGB_AJ025
Olvadás Topenie.
Ptol-1 Ptolemy Claudius, the great Greek mathematician lived and worked in the 2 nd century B.C. An important theorem about inscribed quadrilaterals.
Torr-1 Pierre Fermat, the great French mathematician (and lawyer) asked the following problem from Torricelli, the physician living in Firense: Find.
Halmazállapot-változások
KŐZETEK.
Az oldatok.
Tanár: Kaszás Botos Zsófia
Készítette: Varró Vivien Tankör: MF12M3
Ötvözetek egyensúlyi diagramjai (állapotábrák)
Konglomerátumképző enantiomer keverék átkristályosításának várható eredménye a kiindulási összetétel függvényében A kiindulási túltelített oldat összetétele.
Magmás kőzettan Földrajz BSc Sági Tamás november 13.
A novemberi időjárás és a hirtelen hőmérsékletváltozás A készítés folyamatának bemutatása.
Kémiai egyensúlyok. CH 3 COOH + C 2 H 5 OH ↔ CH 3 COOC 2 H 5 + H 2 O v 1 = k 1 [CH 3 COOH].[C 2 H 5 OH] v 1 = k 1 [CH 3 COOH].[C 2 H 5 OH] v 2 = k 2 [CH.
Az emberi agy… … ott vág át, ahol tud!.
Oldatkészítés, oldatok, oldódás
Kémiai reakciók iránya
Összeállította: Csizmazia Ferencné dr. főiskolai docens
Nepheline-silica and the rest of the basalt tetrahedron Bazalt és fázisdiagramjai doktori kurzus Készítette: Patkó Levente
Általános kémia előadás Gyógyszertári asszisztens képzés
Bazalt + K – a petrogenezis maradék rendszere A földpát háromszög.
Forszterit-diopszid-SiO 2 ’FDS’ rendszer Bazalt és fázisdiagramjai doktori kurzus Készítette: Patkó Levente
Milyen tényezőktől függ az anyagok oldhatósága?
LL(1)-elemzés ● az LL(1)-elemzők már jobbak az előzőeknél, bár nem fedik le a programozási nyelvek szükségleteit ● alapötlet: a levezetés következő lépéséhez.
HŐ- ÉS ÁRAMLÁSTECHNIKA I.
Anyagismeret 3. A vas- karbon ötvözet.
Egy pillantás a mélybe: A Füzes-tó salakkúp bazaltjának petrogenezise
Fázistörvény Komponensek, fázisok, szabadsági fokok fogalma, számának megadása. A fázistörvény megfogalmazása és levezetése. A fázistörvény alkalmazása.
Épületelemek árnyéka.
LL(1)-elemzés az LL(1)-elemzők már jobbak az előzőeknél, bár nem fedik le a programozási nyelvek szükségleteit alapötlet: a levezetés következő lépéséhez.
Vulkánok. Általánosságban: A vulkánok avagy tűzhányók a Föld felszínének olyan hasadékai, amelyeken a felszínre jut a magma, az asztenoszféra izzó kőzetolvadéka.
Nem egyensúlyi rendszerek
Munkagazdaságtani feladatok 3
5. A FÖLDKÉREG ÁSVÁNYOS ÖSSZETÉTELE.
Nem egyensúlyi rendszerek
Előadás másolata:

10. Inkongurens olvadás: Fo-Qz rendszer Aradi László 2016.01.28-29.

Peritektikus pont: Invariáns reakció pont, ahol az adott hőmérsékleten reakció játszódik le a jelenlévő ásványfázis és a kőzetolvadék között és ennek eredményeképpen egy új ásványfázis keletkezik.

1. Olvadék (Fo oldal) Hűlés során forszterit kristályosodik, egészen 1557 °C- ig, amíg az olvadék nem ér le a peritektikus pontba. Az olvadék összetétele a likvidusz mentén változik (1-4.) A peritektikus pontban az olvadék túltelített SiO2-ben, nem tud több Fo kristályosodni, tehát reagálni fog a két komponens: Fo + SiO2  Pr + hő A totál szolid összetétele (TSC) elkezd mozogni az 1557 °C-os izoterma mentén az eredeti összetétel felé (1.). A kristályodás végződésével visszakapjuk az 1. összetételt Fo + Pr keverékeként. A kristályosodás végig a peritektikus pontban zajlik.

2. Olvadék (MgSiO3) Hűlés során forszterit kristályosodik, egészen 1557 °C-ig, amíg az olvadék nem ér le a peritektikus pontba. Az olvadék összetétele a likvidusz mentén változik (2-4.) A peritektikus pontban az olvadék túltelített SiO2- ben, nem tud több Fo kristályosodni, tehát reagálni fog a két komponens: Fo + SiO2  Pr + hő A totál szolid összetétele elkezd mozogni az 1557 °C- os izoterma mentén az eredeti összetétel felé (2.). A kristályodás végződésével az összes olvadék elreagál a Fo-val, masszív piroxént kristályosítva

Egyensúlyi kristályosodás 3. példa: BC: SiO2>En (*) Mg2SiO4 + SiO2 = Mg2Si2O6 (A) Fo kezd kristályosodni  csak Fo kristályosodik  R pont (1557 °C): reakció kezdődik a Fo és L között (L már túl gazdag SiO2-ben, Fo nem stabil): Fo+SiO2=Pr (*) A  TSC: BC felé halad az 1557 °C-os izoterma mentén TSC L összetétel  Fo teljesen elreagál  TSC eléri En-t  L+Pr  csak Pr kristályosodik E pont (1543 °C): Pr+L+Cr, TSC eléri BC-t, L elfogy  kristályosodás vége  szilárd Pr+Cr

3. Olvadék (En+ SiO2) Hűlés során forszterit kristályosodik, egészen 1557 °C-ig, amíg az olvadék nem ér le a peritektikus pontba. Az olvadék összetétele a likvidusz mentén változik (3.-4.) A peritektikus pontban az olvadék túltelített SiO2-ben, nem tud több Fo kristályosodni, tehát reagálni fog a két komponens: Fo + SiO2  Pr + hő A totál szolid összetétele elkezd mozogni az 1557 °C-os izoterma mentén az eredeti összetétel felé (3.). Azonban miután az összes Fo reagált piroxénné, még marad livkid. Kétfázisú eutektikumra egyszerűsödik a rendszer, további Pr kristályosodik amíg az olvadék nem éri el az eutektikus pontot 1543 °C- on. Ekkor megkezdődik az olvadékból a krisztobalit kristályosodása, egészen addig, amíg a TSC el nem éri a 3. pontot En-ből. Tanulság: Egyensúlyi kristályosodás esetén forszteritet nem tartalmazhat olyan kőzet, ami később SiO2-ásványt kristályosított. 4. Olvadék Kétkomponensű eutektikum, lásd fent., infinitezimálisan kicsi forszterittel, amely rögtön piroxénné alakul. 5. Olvadék Kétkomponensű eutektikum

Részleges szegély: En-től balra lévő olvadékösszetétel Tholeiites és szubalkáli bazaltok jellemző szövete: ortopiroxén szegély olivinen Részleges szegély: En-től balra lévő olvadékösszetétel Teljes szegély: egyensúlyi helyzet nem állt fenn  piroxén szegély megvédi az olivint a teljes átalakulástól Frakcionációs kristályosodás esetén a peritektikus ponton az olivin körül ensztatitos szegély alakul ki, az olvadék összetétele azonban tovább mozog az eutektikuspont (E) felé, ahol ensztatit és krisztobalit válik ki. Harangi – Kőzettan BSc Stillwater Complex: olivin zárvány opx-ben

Immiscible Liquids Cool X = n At 1960oC hit solvus exsolution ® 2 liquids o and p f = 2 F = 1 both liquids follow solvus Mafic-rich liquid Silica-rich Crst 1695 Reaction? At 1695oC get Crst also

Olvadás – Pr+Cr Pr+Cr: 1543°C-on, eutektikus olvadék keletkezik. Cr elfogyásával R-felé mozdul a rendszer (Mg-gazdag rendszer esetén).Pr is elfogy, amennyiben E és R között van a bulk összetétel. Ha R- től balra van az összetétel, akkor R-ben megáll az olvadás, amíg az alábbi reakció nem játszódik le: Pr + hő  Fo + likvid inkongruens olvadás Pr elfogyása után az olvadék a Fo likviduszán mozog tovább, amíg Fo el nem fogy. Tanulság: SiO2 túltelített rendszer olvadása során Fo keletkezik!

Olvadás – Pr+Fo Pr+Fo: 1557°C-on R- ben: Pr + hő  Fo + likvid inkongruens olvadás Amíg Pr el nem fogy és TSC = Fo Majd Fo likviduszán mozog tovább, amíg Fo el nem fogy. Tanulság: SiO2 telített rendszer olvadása közben SiO2 túltelített olvadék keletkezik (amíg Pr rendelkezésre áll)

Frakcionációs olvadás Pr+Cr: eutektikus olvadék képződik, amit eltávolítunk: TSC Pr-felé mozog (1543 °C), amg Cr el nem fogy. Ezután 1557 °C-on folytatódik az olvadás R-ben. R olvadékot eltávolítva (Pr olvad) Fo marad a rendszerben (5 %), ami 1890 °C-on olvad majd meg. Eredménye ugyanaz, mint az egyensúlyi olvadásnak, csak E és R olvadékok képződnek közben.

G – X diagramok T1: Fo+L stabil Pr-el szemben T2: Pr metastabil kongruens olvadási hőmérséklete T3: 1557°C (R) Fo + Pr + L a minimumon T4: eutektikum

Pressure Effects Different phases have different compressibilities Thus P will change Gibbs Free Energy differentially Raises melting point Shift eutectic position (and thus X of first melt, etc.) Thermal barrier Note effect on Fo-SiO2 system: Raises m.p. Hi P -> eutectic Figure 6-15. The system Fo-SiO2 at atmospheric pressure and 1.2 GPa. After Bowen and Schairer (1935), Am. J. Sci., Chen and Presnall (1975) Am. Min.

Pressure Effects Different phases have different compressibilities Thus P will change Gibbs Free Energy differentially Raises melting point Shift eutectic position (and thus X of first melt, etc.)

Szabadentalpia (G) - X

11. Inkongurens olvadás terner rendszerben: Fo-An-Qz rendszer

Inkongruens olvadás három komponensű rendszerben: Fo-An-SiO2 E: ternáris eutektikus pont 1220 °C, 3 izobár kotektikus vonal találkozásánál

Egyensúlyi kristályosodás – P (SiO2 telítetlen) Likvid L vonalon a Fo-Pr peritektikus vonalig: FL =0.53 FS=0.47, TSC = Fo Pr kezd kristályodni (peritektikus vonal Fo+L  Pr) Olvadék R felé, TSC Pr felé halad tovább FL =0.28-nál éri el az olvadék a peritektikus pontot, TSC P és R felé  An és Pr kristályosodik, a Fo folyamatosan emésztődik, de még marad (0.35) míg a TSC eléri a kiindulási összetételt

Egyensúlyi kristályosodás – Q (SiO2 telített) Alapjaiban P-hez hasonló, lényegi különbség, hogy az utolsó csepp R összetételű olvadék elreagál az utolsó Fo- val (lásd előadás első fele!). TSC An vonalon  csak An és En van a végső kikristályosodott anyagban

Egyensúlyi kristályosodás – S (SiO2 túltelített) Fo elfogyásakor még 43 % (TSC = An+Pr) olvadék, ami a peritektikus pontból elmozdul az eutektikus pont felé, TSC pedig az An-En vonalon felfelé. Olvadék eléri az eutektikus pontot -> tridimit kezd kristályosodni, és itt is fejeződik be.

Egyensúlyi kristályosodás – T (SiO2 túltelített) Fo előbb elfogy (TSC csak Pr), minthogy az olvadék (0.68) el tudna jutni a peritektikus pontba  Pr+L mezőbe léphetünk, 51% olvadékig csak Pr válik ki An megjelenik, TSC An-En vonalon mozog (lásd S). A likvid eléri E-t (28%) és ott is marad a kristályosodás végéig

En-R vonaltól balra lesz peritektikus olvadék, ettől jobbra (pl En-R vonaltól balra lesz peritektikus olvadék, ettől jobbra (pl. T) sosem En-E-től balra fekvő összetételek esetén az olvadék E-be L (An, Pr)-en keresztül, ettől jobbra L (Pr,Tr)-en keresztül

Egyensúlyi kristályosodás – U Likvid közvetlenül R pontba kerül, TSC Fo-ból elindul U felé, miközben An és Pr kristályosodik a Fo mellett. U-R vonaltól balra fekvő olvadékokból Fo+An kristályosodik, mielőtt eljutna a peritektikus pontba. W: Pr kristályosodik FL=0.58-ig, miután Tr kristályosodik, olvadék pedig elindul a kotektikus L (Pr, Tr) vonalon, az eutektikus pontig (FL=0.50-nél).

Egyensúlyi kristályosodás – X An kristályosodik, An-Fo kotektikus vonalat éri el az olvadék R előtt. FL=0.82-ig Fo+An (TSC An-Fo vonalon) FL=0.65-nél eléri az olvadék R- t, 0.39-ig ott marad miközben TSC R-felé mozdul. Fo elfogy, likvid E-felé An+Pr-t kristályosítva. FL=0.12től eutektikus kristályosodás E-ben  anortózitos nórit (nincs olivin!) V?

Frakcionációs kristályosodás – P Olivin mindig megmarad, olvadék mindig eléri az eutektikus pontot. Olvadék pontozott vonalon halad 53 % olvadéknál Pr-Fo határ, de Fo eltűnt, belemehetünk a Pr mezejébe, egészen a Pr- An kotektikus vonalig. Elérve E felé indul, és maradék 20 % eutektikus olvadékból kristályosodik. Végső termék: Fo (dunit), Pr (bronzitite),Pr+An (nórit),Pr+An+Tr (Qz monzonit) QST: Egyre kevesebb olivin, egyre több Pr, An és eutektikus összetétel

Frakcionációs kristályosodás – U, V, W, X U: Fo, An+Pr, E V: Pr, Pr+An, E W: Pr, Pr+Tr, E X: An, An+Fo, An+Pr, E

Frakcionációs olvadás - T En+An+Tri kiindulási „kőzet” 1220°C eutektikus olvadék a hármas pontokban, ahol mindhárom fázis érintkezik Tovább hevítve állandó T-n folytatódik, amíg Tri el nem fogy  An+En vonalon leszünk (FL=0.28) [eddig megegyezik az egyensúlyi/frakc. kristályosodással. Folyamatos olvadék eltávolítás nem reális a természetben, de itt ez nem jelent gondot, nem okoz különbséget ha a 28% egyben, vagy folyamatosan távozik a kőzetből] Olvadás megáll, 1270°C-on indul meg a további a peritektikus pontban: An + Pr  Fo + L, míg An el nem fogy (FL=0.52). Az olvadék összetétele E-R keveredési vonalon, nem pedig a kotektikus vonalon! Olvadék eltávozásával En-Fo szoliduszáig (C,Fo-SiO2 peritektikus pontba, 1557°C) nem történik további olvadás

Frakcionációs olvadás An-E és E-En vonaltól jobbra csak E olvadék keletkezik, összes többiben megjelenik a peritektikus R összetétel Érdekesség: SiO2-ben alultelített rendszerek esetén olvadás során nem jelenik meg E olvadék, azonban kristályosodás során akár jelentős mennyiségben is

Zafirin: (Mg,Al)8(Al,Si)6O20

Stillwater Complex