2.- Use la tabla de datos termodinámicos para hallar a qué presión la calcita y el aragonito se encuentran en equilibrio a 300 ºC.

Transcripción

1 Guía de ejercicios TERMODINÁMICA 1.- Para el proceso: FORSTERITA + CUARZO = 2 ENSTATITA A partir de los datos de la tabla, hallar ΔH, ΔS y ΔG en condiciones estándar. La formación de forsterita se ve favorecida por incremento de la temperatura y La formación de enstatita se ve favorecida por incremento de la presión Indique si estas afirmaciones son correctas o no. 2.- Use la tabla de datos termodinámicos para hallar a qué presión la calcita y el aragonito se encuentran en equilibrio a 300 ºC. 3.- Usted encontró cianita y andalusita coexistiendo en una misma roca, procedente de una unidad metamórfica de los Andes de Trujillo. Por las observaciones correspondientes, usted opina que ambas fases en la muestra estudiada se encuentran en equilibrio. Mediante otro estudio independiente, efectuado sobre la misma muestra, se encontró que la temperatura de formación es de 400 ºC. Hallar a qué presión se formó la roca estudiada. (tabla anex. 4.- Un cristal de cuarzo tiene un volumen de 7,5 ml a 298 K y 0,1 atm. Cuál es el volumen del cristal a 840 K y 12 atm? α= 1, K -1 ; β= 2, atm -1 Asuma que α y β son independientes de T y P. 5.- La jadeíta es un mineral muy particular. Los intentos de sintetizarlo en el laboratorio han sido infructuosos, debido a factores cinéticos. Por este motivo, la petrogénesis de este mineral fue durante un tiempo un enigma. En algún momento, los geoquímicos se plantearon 3 posibles reacciones que darían lugar a la formación de jadeita: NaAlSi 3 O 8 NaAlSi 2 O 6 +SiO 2 (albita jadeita + cuarzo) NaAlSiO 4 +NaAlSi 3 O 8 2NaAlSi 2 O 6 (nefelina + albita 2 jadeit NaAlSiO 4 + SiO 2 NaAlSi 2 O 6 (nefelina + cuarzo jadeit

2 A partir de los datos termodinámicos de la tabla anexa, establecer cuál o cuáles de las reacciones anteriores es la más probable, en condiciones estándar. En función a la respuesta del apartado, establecer la dependencia de la temperatura y la presión sobre la estabilidad de la jadeita. CONCEPTOS DE CAMUFLAJE, ADMISIÓN Y CAPTURA: Relacionado con la Primera Regla de Goldschmidt (CAMUFLAJE): Cuando un elemento traza tiene la misma carga y radio iónico similar a un elemento mayoritario, se dice que es camuflado en la red cristalina que contiene al elemento mayoritario. Por ejemplo, el Ga 3+ ( 0,62 Å) entra camuflado en minerales de aluminio (0,50 Å). De igual manera, el Hf 4+ (0,78 Å) entra camuflado en minerales de circonio (0,80 Å). Relacionado con la Tercera Regla de Goldschmidt (CAPTURA): Cuando un elemento traza tiene similar radio iónico pero mayor carga que un elemento mayoritario (de la misma carga pero radio menor), él es capturado por la red cristalina que contiene al elemento mayoritario. Ejemplo: Ba 2+ ( 1,36 Å) es capturado por minerales de potasio (K + 1,38Å) c) Relacionado también con la Tercera Regla de Goldschmidt (ADMISIÓN): Cuando un elemento traza tiene similar radio iónico pero menor carga que un elemento mayoritario (de la misma carga pero radio mayor), él es admitido en la red cristalina que contiene al elemento mayoritario. Ejemplo: Li + ( 0,74 Å) es admitido por minerales de magnesio (Mg ++ 0,74Å)

3 REGLAS DE GOLDSCHMIDT 1) c) El mineral illita (K,H 3 O)(Al, Mg, Fe) 2 (Si, Al) 4 O 10 [(OH) 2,(H 2 O)] es una arcilla rica en potasio, que suele formarse y acumularse en sedimentos de grano fino en diversos ambientes sedimentarios. Cuando la illita se deposita en medios marinos, adsorbe iones borato del agua de mar. Durante el metamorfismo, la illita es transformada en muscovita (KAl 2 (Si 3 Al)O 10 (OH) 2 ), pero el boro inicialmente presente en forma adsorbida termina incorporándose en la estructura cristalina de la mica. Conociendo el radio iónico del boro (B 3+ 0,20 Å), y los radios iónicos de los restantes iones presentes en la muscovita (K + =1,38Å, Al 3+ =0,50 Å, Si 4+ =0,41 Å), determine: Qué posición ocuparía el boro en la muscovita? Indique si el boro se incorpora camuflado, admitido o capturado por la red cristalina de la mica. A qué regla de Goldschmidt corresponde la sustitución efectuada. 2) Tanto el níquel como el cobre, en condiciones de elementos traza, pueden incorporarse en la pirita. Si el radio iónico del Ni 2+ es de 0,78Å, Cu 2+ = 0,69Å, y el del Fe 2+ = 0,64Å: Explique a cuál de las reglas de Goldschmidt aplican estas sustituciones. Explique si se trata de una admisión, captura o camuflaje. 3) Explique por qué no existen plagioclasas de Cd 2+, siendo el radio iónico de esta especie (0,99Å) prácticamente idéntico al del Ca 2+ (1,03Å). Explique por qué las reglas de Goldschmidt fallan en este caso. 4) En algunos minerales arcillosos puede encontrarse el cesio (Cs + =1,69Å) como traza sustituyendo al potasio (K + =1,38Å). Indique si se trata de una admisión, captura o camufaje. Se favorece la incorporación de Cs en la arcilla con la diagénesis (aumento de la temperatura por soterramiento en una cuenc?

4 5) Cuales de las siguientes afirmaciones son correctas? (Buscar los radios iónicos que desconozc El Ba 2+ es admitido por ortosa El Ba 2+ es camuflado por ortosa El Ba 2+ es capturado por ortosa El Pb 2+ es admitido en plagioclasa por el potasio El Pb 4+ es admitido en plagioclasa por el potasio El Th 4+ es camuflado en circón El Sr 2+ es admitido en plagioclasa cálcica El Sr 2+ es capturado en plagioclasa cálcica El Sr 2+ es camuflado en plagioclasa cálcica El Sc 3+ es camuflado en minerales ferromagnesianos por Fe 2+ El Sc 3+ es admitido en minerales ferromagnesianos por Fe 2+ El Sc 3+ es capturado en minerales ferromagnesianos por Fe 2+ El Sc 3+ es camuflado en ortosa por K + El Sc 3+ es capturado en ortosa por K + El Sc 3+ es admitido en ortosa por K + El Ge 4+ es camuflado en cuarzo El Ge 4+ es capturado en cuarzo El Ge 4+ es admitido en gibbsita

5 COMPATIBILIDAD 1.- Explique en qué consiste la anomalía de europio. 2.- Continuando con el europio divalente, (Eu 2+ = 1,12Å), la incorporación de este elemento en plagioclasas resulta ser un camuflaje? Explique detenidamente. 3.- Usted calificaría al europio como un elemento compatible o incompatible? 4.- Se presenta el siguiente diagrama de variación, que correlaciona la concentración de cromo contra el % de SiO 2 en una secuencia de rocas ígneas. El cromo será compatible o incompatible? Explique. Y en el caso del Nb?

6 5.- En la próxima figura se muestra el comportamiento del Nb y del Zr frente al SiO 2 en una secuencia de rocas ígneas. Observe bien las escalas en ambas gráficas y responda: Cuál de estos elementos es más compatible (incompatible)? 6.- Interprete (en términos del grado de diferenciación magmátic los siguientes diagramas de tierras raras:

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