Cristalización fraccionada (geología)
La cristalización fraccionada es la eliminación y segregación de un derretimiento de precipitados minerales; excepto en casos especiales, la eliminación de los cristales cambia la composición del magma. En esencia, la cristalización fraccionada es la eliminación de cristales formados tempranamente de un magma originalmente homogéneo (por ejemplo, por sedimentación por gravedad) para evitar que estos cristales reaccionen aún más con la masa fundida residual. La composición de la masa fundida restante se agota relativamente en algunos componentes y se enriquece en otros, lo que resulta en la precipitación de una secuencia de diferentes minerales.
La cristalización fraccionada en fundiciones de silicato (magmas) es compleja en comparación con la cristalización en sistemas químicos a presión y composición constantes, porque los cambios en la presión y la composición pueden tener efectos dramáticos en la evolución del magma. La adición y pérdida de agua, dióxido de carbono y oxígeno se encuentran entre los cambios de composición que deben considerarse. Por ejemplo, la presión parcial (fugacidad) del agua en fundiciones de silicato puede ser de importancia primordial, como en la cristalización casi sólida de magmas de composición de granito. La secuencia de cristalización de minerales de óxido como la magnetita y el ulvospinel es sensible a la fugacidad de oxígeno de los fundidos, y la separación de las fases de óxido puede ser un control importante de la concentración de sílice en el magma en evolución, y puede ser importante en la génesis de la andesita.
Los experimentos han proporcionado muchos ejemplos de las complejidades que controlan qué mineral se cristaliza primero a medida que el derretimiento se enfría más allá del líquido.
Un ejemplo se refiere a la cristalización de fundiciones que forman rocas máficas y ultramáficas. Las concentraciones de MgO y SiO2 en los fundidos se encuentran entre las variables que determinan si se precipita olivino de forsterita o piroxeno de enstatita, pero el contenido de agua y la presión también son importantes. En algunas composiciones, a altas presiones sin cristalización de agua se favorece la enstatita, pero en presencia de agua a altas presiones, se favorece el olivino.
Los magmas graníticos proporcionan ejemplos adicionales de cómo los deshielos de composición y temperatura generalmente similares, pero a diferentes presiones, pueden cristalizar diferentes minerales. La presión determina el contenido máximo de agua de un magma de composición de granito. La cristalización fraccionada a alta temperatura de magmas de granito relativamente pobres en agua puede producir granito de feldespato de álcali simple, y la cristalización a baja temperatura de magma relativamente rico en agua puede producir granito de dos feldespatos.
Durante el proceso de cristalización fraccionada, los fundidos se enriquecen en elementos incompatibles. Por lo tanto, el conocimiento de la secuencia de cristalización es fundamental para comprender cómo evolucionan las composiciones fundidas. Las texturas de las rocas proporcionan información, como se documentó a principios de 1900 en la serie reaction de Bowen. Un ejemplo de tal textura, relacionada con la cristalización fraccionada, son las texturas intergranulares (también conocidas como intercúmulos) que se desarrollan donde un mineral se cristaliza más tarde que la matriz circundante, llenando así el espacio intersticial sobrante. Varios óxidos de cromo, hierro y titanio muestran tales texturas, como la cromita intergranular en una matriz silícea. Los diagramas de fase determinados experimentalmente para mezclas simples proporcionan información sobre los principios generales. Los cálculos numéricos con software especial se han vuelto cada vez más capaces de simular procesos naturales con precisión.