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Applicazioni della termodinamica agli equilibri di fasi nelle rocce metamorfiche P = 3.75 kbar; T = 500 °C (Holdaway, 1971) Associazioni di fase in equilibrio 1: Grs + Wo + Qtz 2: An + Qtz Wo Grs 1 An Crn all’equilibrio e per le trasformazioni reversibili: dG = VdP - SdT Als 2 Qtz Diagrammi T-X M s + Bt + l Ch + Kf s Temperatura di ebollizione di una soluzione acquosa salina reazione: Chl + Kfs = Ms + Bt + Qtz + H2O Rappresentazione di sistemi a due componenti Rappresentazione di sistemi a tre componenti 0.3 0.5 0 8 0.13 Talc Mg3Si4O10(OH)2 Esempio di applicazione: aureola metamorfica della tonalite del Bregaglia Effetti del metamorfismo di contatto indotto dall’intrusione della tonalite del Bregaglia sulle rocce ultrabasiche della Val Malenco Dal Piaz e Venturelli (1983) Principali corpi magmatici terziari nelle Alpi 5 6 a b 1 - Traversella 2 - Biella 3 - Miagliano 4 - Iorio 5 - Bregaglia 6 - Adamello 14 - Rensen 18 - Vedrette di Ries a - Monti Lessini b - Colli Euganei Atg-Fo-Di Atg-Fo-Tr Tlc-Fo-Tr Ath-Fo-Tr Rappresentazione delle associazioni di fasi nell’aureola metamorfica del Bregaglia Fl Proiezione dal vertice H2O del triangolo Atg Tlc Fo Tlc Fl Fl Atg = Fo + Tlc + H2O Tlc’ Fo Fo + Tlc = Ath + H2O Fo Fo Tlc Fo Fo Tlc Ath Atg Tlc Ath Rappresentazione delle associazioni di fasi nell’aureola metamorfica del Bregaglia Passaggio dalla zona A alla zona B tramite reazione: Atg + Di = Fo + Tr Di Tr Atg Ath Fo En Tlc Di Di Tr Fo Atg Fo Atg Facies metamorfiche Il concetto di facies metamorfica è stato introdotto da Eskola nel 1915. Una facies metamorfica può essere definita come un campo P-T all’interno del quale sono stabili determinate associazioni di minerali. Eskola definì le facies esaminando le associazioni mineralogiche delle rocce basiche. La posizione relativa delle diverse facies nel diagramma P-T fu fissata correttamente da Eskola in base a due considerazioni: (1) rocce equilibrate in condizioni di alta pressione saranno caratterizzate da associazioni di minerali aventi densità più elevata rispetto a rocce formate in condizioni di bassa pressione; (2) reazioni di devolatilizzazione si verificheranno a temperature crescenti dando origine a rocce con contenuto in H 2O e CO 2 progressivamente più basso. Facies metamorfiche Da Philpotts & Ague (2009) Reazioni metamorfiche reazione A+B=C+D r = reazione f = formazione Reazioni metamorfiche Reazione solido - solido continua: Jd + Qtz = Ab J 0 d 10 + Qt z= Ms + Qtz = Kfs + And + H2O Pg Pg + Qtz = Ab + And + H2O Ab Reazioni di disidratazione discontinue: + b =A z t Q + + Qt An z Ms d + Kf H s+ + 2O Qt An z d + H 2O Jd 20 Ab Jd90 Jd80 Jd50 Reazioni metamorfiche Reazioni di disidratazione continua: Reazioni metamorfiche L’equazione di Clausius - Clapeyron da’ informazioni sulla pendenza della curva di reazione in un diagramma P-T: eq. di Clausius - Clapeyron: P T 2 Tlc + F o Ath + H O At En h + F + H o 2O Srp +D i Fo +T r Srp Tl c + Fo + H2 O Termobarometria Termometria del solvus Equazione termobarometrica ∆H - T ∆S + ∆V (P - 105 Pa) + m RT ln KD = 0 KD = (XFe/XMg)A / (XFe/XMg)B Geotermometro Grt - Bt Phl + Alm = Ann + Pyr Geobarometro GASP 3 An = Grs + 2 Ky + Qtz Keq = (XGrs /XAn)3 Soluzione simultanea per P e T Termometro granato - biotite: Phl + Alm = Ann + Pyr KD = (XFe/XMg)Bt / (XFe/XMg)Grt Barometro GASP: 3An = Grs + 2Al2SiO5 + Qtz 3 Keq = aGrs / aAn = (XGrs / XAn)3 Sigle dei minerali da Bucher & Frey (1994), esteso dall’originario elenco di Kretz (1983)