Fractionele kristallisatie (geologie)
fractionele kristallisatie is de verwijdering en segregatie van een smelten van minerale precipitaten; behalve in speciale gevallen, verwijdering van de kristallen verandert de samenstelling van het magma. In essentie is fractionele kristallisatie het verwijderen van vroeg gevormde kristallen uit een oorspronkelijk homogeen magma (bijvoorbeeld door zwaartekracht bezinking) zodat deze kristallen voorkomen worden van verdere reactie met de resterende smelt. De samenstelling van de resterende smelt wordt relatief uitgeput in sommige componenten en verrijkt in andere, wat resulteert in de neerslag van een opeenvolging van verschillende mineralen.
fractionele kristallisatie in silicaatsmelts (magma ‘ s) is complex in vergelijking met kristallisatie in chemische systemen bij constante druk en samenstelling, omdat veranderingen in druk en samenstelling dramatische effecten kunnen hebben op de evolutie van magma. Toevoeging en verlies van water, kooldioxide en zuurstof behoren tot de samenstellingsveranderingen die moeten worden overwogen. Bijvoorbeeld, de gedeeltelijke druk (fugacity) van water in silicaat smelt kan van primair belang zijn, zoals in de buurt-solidus kristallisatie van magma ‘ s van graniet samenstelling. De kristallisatieopeenvolging van oxidemineralen zoals magnetiet en ulvospinel is gevoelig voor de zuurstoffugaciteit van smelt, en scheiding van de oxidefasen kan een belangrijke controle van siliciumdioxide concentratie in het evoluerende magma zijn, en kan belangrijk zijn in andesietgenesis.
experimenten hebben vele voorbeelden gegeven van de complexiteit waarmee het eerst wordt gecontroleerd welk mineraal wordt gekristalliseerd als de smelt langs de liquidus afkoelt.
een voorbeeld betreft de kristallisatie van smelt die mafic en ultramafic gesteenten vormen. MgO en SiO2 concentraties in smelt zijn een van de variabelen die bepalen of forsteriet olivine of enstatiet pyroxeen wordt neergeslagen, maar het watergehalte en de druk zijn ook belangrijk. In sommige samenstellingen, bij hoge druk zonder water kristallisatie van enstatiet wordt begunstigd, maar in de aanwezigheid van water bij hoge druk, olivine wordt begunstigd.
graniet magma ‘ s geven aanvullende voorbeelden van hoe smelt met over het algemeen vergelijkbare samenstelling en temperatuur, maar onder verschillende druk, verschillende mineralen kan kristalliseren. Druk bepaalt het maximale watergehalte van een magma van graniet samenstelling. Hoge temperatuur fractionele kristallisatie van relatief water-arme graniet Magma kan single-alkali-veldspaat graniet produceren, en lagere temperatuur kristallisatie van relatief water-rijk magma kan twee-veldspaat graniet produceren.
tijdens het proces van fractionele kristallisatie worden smelt verrijkt tot onverenigbare elementen. Daarom is kennis van de kristallisatiereeks van cruciaal belang om te begrijpen hoe smeltsamenstellingen evolueren. Textures of rocks bieden inzichten, zoals gedocumenteerd in de vroege jaren 1900 door Bowen ‘ s reaction series. Een voorbeeld van een dergelijke textuur, gerelateerd aan gefractioneerde kristallisatie, is intergranulaire (ook bekend als intercumulus) texturen die zich ontwikkelen waar een mineraal later kristalliseert dan de omringende matrix, vandaar het vullen van de overgebleven interstitiële ruimte. Verschillende oxiden van chroom, ijzer en titanium vertonen dergelijke texturen, zoals intergranulair chromiet in een kiezelachtige matrix. Experimenteel bepaalde fasediagrammen voor eenvoudige mengsels geven inzicht in algemene principes. Numerieke berekeningen met speciale software zijn steeds meer in staat om natuurlijke processen nauwkeurig te simuleren.