Krystalizacja frakcyjna (Geologia)
krystalizacja frakcyjna to usuwanie i segregacja ze stopu osadów mineralnych; z wyjątkiem szczególnych przypadków usunięcie kryształów zmienia skład magmy. Zasadniczo krystalizacja frakcyjna polega na usunięciu wcześnie utworzonych kryształów z pierwotnie jednorodnej magmy (na przykład przez osiadanie grawitacyjne), aby zapobiec dalszej reakcji tych kryształów z pozostałym stopem. Skład pozostałego stopu staje się stosunkowo uszczuplony w niektórych składnikach i wzbogacony w innych, co powoduje wytrącanie sekwencji różnych minerałów.
krystalizacja frakcyjna w roztopach krzemianowych (magmy) jest złożona w porównaniu do krystalizacji w układach chemicznych przy stałym ciśnieniu i składzie, ponieważ zmiany ciśnienia i składu mogą mieć dramatyczny wpływ na ewolucję magmy. Dodawanie i utrata wody, dwutlenku węgla i tlenu należą do zmian składu, które należy wziąć pod uwagę. Na przykład pierwszorzędne znaczenie może mieć parcjalne ciśnienie (fugacity) wody w roztopach krzemianowych, jak w prawie solidus krystalizacji magm składu granitu. Sekwencja krystalizacji minerałów tlenkowych, takich jak magnetyt i ulvospinel, jest wrażliwa na fugacity tlenu roztopów, a separacja faz tlenkowych może być ważną kontrolą stężenia krzemionki w rozwijającej się magmie i może być ważna w genezie andezytu.
eksperymenty dostarczyły wielu przykładów złożoności, które kontrolują, który minerał jest krystalizowany jako pierwszy, gdy Stop ostygnie obok cieczy.
jednym z przykładów jest krystalizacja roztopów tworzących skały maficzne i ultramaficzne. Stężenia MgO i SiO2 w roztopach należą do zmiennych, które określają, czy wytrąca się forsteryt oliwinowy, czy enstatyt piroksen, ale ważna jest również zawartość wody i ciśnienie. W niektórych kompozycjach przy wysokich ciśnieniach bez krystalizacji wody enstatyt jest preferowany, ale w obecności wody przy wysokich ciśnieniach preferowany jest oliwin.
magmy granitowe dostarczają dodatkowych przykładów tego, jak topnienia o ogólnie podobnym składzie i temperaturze, ale pod różnym ciśnieniem, mogą krystalizować różne minerały. Ciśnienie określa maksymalną zawartość wody w magmie o składzie granitu. Wysokotemperaturowa frakcyjna krystalizacja stosunkowo ubogiej w wodę magmy granitowej może wytwarzać granit jedno-alkaliczny-skaleniowy, a krystalizacja w niższej temperaturze stosunkowo bogatej w wodę magmy może wytwarzać granit dwuskaleniowy.
podczas procesu krystalizacji frakcyjnej topnienia wzbogacają się w niekompatybilne pierwiastki. Dlatego znajomość sekwencji krystalizacji ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia, jak ewoluują kompozycje stopione. Tekstury skał dostarczają spostrzeżeń, co zostało udokumentowane na początku XX wieku przez serię reakcji Bowena. Przykładem takiej tekstury, związanej z krystalizacją frakcyjną, są Tekstury międzykrystaliczne (znane również jako interkumulus), które rozwijają się tam, gdzie minerał krystalizuje później niż otaczająca go matryca, wypełniając tym samym pozostałą przestrzeń śródmiąższową. Różne tlenki chromu, żelaza i tytanu wykazują takie tekstury, takie jak chromit międzykrystaliczny w matrycy krzemionkowej. Doświadczalnie ustalone diagramy faz dla prostych mieszanin dostarczają wglądu w ogólne zasady. Obliczenia numeryczne za pomocą specjalnego oprogramowania stają się coraz bardziej w stanie dokładnie symulować naturalne procesy.