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.