Diagrammi di Fase (Introduzione)
Regola delle fasiNello studio dei processi petrogenetici ci si riferisce in generale a sistemi eterogenei, nei quali cioè tutti i componenti non formano una sola fase. Ciò è vero sia che si studi la cristallizzazione magmatica sia che si studi il processo di formazione dei magmi a partire da rocce solide (fusione parziale).
Se un sistema eterogeneo chiuso si trova in condizioni di equilibrio, esso è sottoposto alla regola delle fasi o di Gibbs che mette in relazione tra loro fasi, componenti indipendenti e grado di libertà del sistema.
Per fase (F) si intende una porzione omogenea di un sistema eterogeneo, meccanicamente separabile dal resto del sistema. Una roccia polimineralica sarà pertanto costituita da tante fasi quanti sono i minerali costituenti.
I componenti indipendenti (C) del sistema rappresentano il minimo numero di Sostanze capaci di individuare tutte le fasi presenti nel sistema nelle condizioni fisiche di studio. Il numero dei componenti indipendenti di un sistema si può ottenere sottraendo dal numero totale di specie chimiche presenti, nell'intervallo di condizioni fisiche prescelto, il numero di relazioni di equilibrio presenti fra le stesse.
Il grado di libertà o varianza (V) rappresenta infine il numero dei fattori che possiamo variare indipendentemente senza modificare il numero di fasi presenti nel sistema. Il grado di libertà di un sistema in equilibrio o varianza V del sistema è espresso da:
V=C+2-F
che rappresenta l'espressione normale della regola delle fasi, se consideriamo P e T come gli unici 2 fattori di equilibrio.
In petrologia si usano diagrammi di stato di vario tipo. I più semplici rappresentano la modificazione di un dato sistema in funzione delle variabili fisiche P e T (diagrammi PT).
Ancor più frequentemente si usa studiare le variazioni della composizione delle fasi costituenti il sistema rispetto ad un solo fattore di equilibrio, rappresentato normalmente da T (diagrammi composizione - T oppure TX).
In questo caso i diagrammi di stato sono rappresentati a P prefissata, normalmente a 1 atmosfera. Per tali sistemi la regola delle fasi assume la forma semplificata V = C + 1 - F (regola condensata delle fasi).
Ad esempio per il Punto Eutettico nel diagramma Di-Ab la regola delle fasi sarà:
V = 2 (Ab e Di come componenti) + 2 – 4 (Ab + lq e Di + lq come fasi) = 0 quindi si ha un punto invariante. Non è quindi possibile variare P o T finchè non varierà il numero delle fasi (Scompare il liquido e T e P ricominciano a scendere).
Regola della Leva
La regola della leva permette di ricavare la composizione, per un punto considerato, all’interno dei diagrammi di fase.
consideriamo una linea AB (vedi immagine 1), ogni punto f lungo tale linea rappresenterà una specifica %di A e di B; se ad esempio il punto f è posto a metà della linea AB, avremo che f in questo caso rappresenterà 50%A e 50%di B. Allo stesso modo è chiaro che se f è molto vicino ad A allora f rappresenterà una composizione molto ricca in A e viceversa. La percentuale di A o di B è quindi ricavata dalla lunghezza relativa delle linee fB e fA.
La % di A è data da: %A = fB/AB Mentre quella di B è data da: %B=fA/AB
Maggiore è la lunghezza di fB maggiore sarà la %A e viceversa;
Immagine 1:Rappresentazione grafica delle regola della leva. Immagine tratta da Philpotts and Ague.
.jpg)
Immagine 2:Applicazione della regola della leva in un punto X nel diagramma Di-An. Immagine tratta da Philpotts and Ague.