Geotermobarometria
Geotermobarometria és la ciència de mesurar la pressió i la temperatura prèvia d'una roca metamòrfica o roques intrusives ígnies. La geotermobarometría és una combinació de "geobarometria", on es resol una pressió de formació de minerals, i la "geotermetría" on es resol una temperatura de formació.
Metodologia modifica
La Geotermobarometria es basa en comprendre la temperatura i la pressió de la formació de minerals en roques metamòrfiques i ígnies i és especialment útil en roques metamòrfiques. Hi ha diversos mètodes per mesurar la temperatura o la pressió de la formació de minerals basant-se en l'equilibri químic entre els minerals metamòrfics o la mesura de la composició química dels minerals individuals.
La termobarometria es basa en el fet que els parells/assemblatges minerals varien les seves composicions en funció de la temperatura i la pressió. Hi ha molts factors addicionals a tenir en compte, com l'oxigen fugacitat i l'activitat de l'aigua (aproximadament, el mateix que la concentració). La distribució d'elements de components entre els conjunts de minerals s'analitza utilitzant una microsonda d'electrons o un microscopi electrònic d'escombratge (SEM).
Les dades dels geotermòmetres i els geobaròmetres es deriven tant dels estudis de laboratori sobre els conjunts minerals artificials, on els minerals es cultiven a temperatures i pressions conegudes i l'equilibri químic que es mesura directament, i del calibratge mitjançant sistemes naturals.
Per exemple, un dels geotermòmetres més coneguts i aplicables és la relació granat-biotita, on les proporcions relatives de Fe i Mg en granat i biotita canvien amb una temperatura creixent, de manera que es mesuren les composicions d'aquests minerals per donar el Fe-Mg. La distribució entre ells permet calcular la temperatura de cristal·lització, tenint en compte algunes hipòtesis
Hipòtesis modifica
En els sistemes naturals, les reaccions químiques es produeixen en sistemes oberts amb històries geològiques i químiques desconegudes, i l'aplicació de geotermobaròmetres es basa en diversos supòsits que s'han de mantenir perquè les dades de laboratori i les composicions naturals es relacionin de forma vàlida:
- Que està present l'assemblatge mineralogical complet requerit per al termobaròmetre. Si no tots els minerals de la reacció estan presents, o no es van equilibrar entre ells de forma simultània, llavors qualsevol pressió i temperatura calculades per a la reacció ideal es desviaran dels experimentats per la roca.
- Que l'equilibri químic es va aconseguir de manera satisfactòria. Això podria ser impossible de demostrar definitivament, si els minerals de l'assemblatge termobaròmetre no es veuen tots en contacte entre si.
- Que qualsevol mineral en un baròmetre o termòmetre de dos minerals va créixer en equilibri, que se suposa quan es considera que els minerals estan en contacte.
- Que l'assemblatge mineral no ha estat alterat pel metamorfisme retrògrad, que es pot avaluar mitjançant un microscopi òptic en la majoria dels casos.
- Que hi ha certs assemblatges mineralògics presents. Sense aquests, la precisió d'una lectura pot ser alterada d'un ideal, i pot haver-hi més error inherent a la mesura.
Tècniques modifica
Algunes tècniques inclouen:
Geotermòmetres modifica
- Contingut de saturació de titani de la mica biotita.[1]
- Bescanvi Fe-Mg entre granat-biotita i granat-amfíbol.
- Distemàtica Mg-Fe en pigeonites i augites [2]
- Contingut de zirconi del rutil, efectiu per altes temperatures que el termòmetre Ti-en-biotita.[3]
- Ti en temperatura de cristal·lització
Geobaròmetres modifica
- GASP; un acrònim per granat-(Al₂SiO₅)-silice(quars)-plagioclasa
- GPMB; un acrònim per granat-plagioclasa-muscovita-biotita
- Granat-Plagioclasa-Hornblenda-Quars.[4][5]
- Hornblenda[6][7][8]
Termobarometria de clinopiroxè modifica
Referències modifica
- ↑ http://www.geol.lsu.edu/henry/Research/biotite/TiInBiotiteGeothermometer.htm Arxivat 2018-04-04 a Wayback Machine. Ti-in biotite geothermometer, Henry et al. 2005
- ↑ Lindsley & Andersen 1983 - A Two-pyroxene Thermometer; Journal of Geophysical Research, vol. 88
- ↑ http://www.rpi.edu/~watsoe/research/Watson_etal_CMP06.pdf Crystallization thermometers for zircon and rutile, Watson et al. 2006; Contributions to mineralogy and petrology v. 151
- ↑ Kohn, M.J. and Spear, F.S. (1989): Am. Min. 74:77-84. (Pargasite component)
- ↑ Kohn, M.J. and Spear, F.S. (1990): Am. Min. 75:89-96. (Tschermakite component)
- ↑ Hammerstrom, J.M. and Zen, E.-an. (1986): Am. Min. 71:1297-1313.
- ↑ Hollister, L.S., Grissom, G.C., Peters, E.K., Stowell, H.H. and Sisson, V.B.(1987): Am. Mineral. 72:231-239.
- ↑ Johnson, and Rutherford (1989): Geology 17: 837-841.
- Winter, D.John.Thermodynamics of metamorphic reactions: Geothermobarometry, 543-556
- Henry, D. J., Guidotti, C. V. and Thomson, J. A. (2005) The Ti-saturation surface for low-to-medium pressure metapelitic biotite: Implications for Geothermometry and Ti-substitution Mechanisms. American Mineralogist, 90, 316-328.
- Guidotti, C. V., Cheney, J. T. and Henry, D. J. (1988) Compositional variation of biotite as a function of metamorphic reactions and mineral assemblage in the pelitic schists of western Maine: American Journal of Science-Wones Memorial Volume, v. 288A, 270-292.