Regla de fases en piroxenos

1. SOLUCIÓN SÓLIDA
EN PIROXENOS
REGLA DE FASES
Freddy Ayala

3. Los silicatos en su conjunto representan el 92% de
los minerales de la corteza terrestre.
Son silicatos todos los minerales en los cuales el silicio y
el oxígeno se coordinan en estructura tetraédrica
(SiO ).

5. PIROXENOS
Inosilicatos de cadenas simples.•
Son anhidros y de alta temperatura.•
T

6. • Cadenas indefinidas de Si-O a lo largo del eje C.
• Cadenas unidas por enlaces iónicos de cationes M1 y M2.
En la estructura se puede
individualizar los paquetes T-O-T
(Tetraedro - Octaedro M1 -
Tetraedro). Se les llama Haces-I
La presencia de estos haces-I
en la estructura condiciona la
EXFOLIACIÓN de los piroxenos.
T
O
T

8. • Si M2>M1 MONOCLÍNICOS
• Si M2 M1 ORTORRÓMBICOS
• Si M2 y M1 son grandesTRICLÍNICOS͌
PIROXENOS
PIROXENOIDES
Tamaños relativos y cargas eléctricas
de los iones (en angstroms) de los 8
elementos más abundantes de la
corteza terrestre. Son los iones más
comunes en los minerales formadores
de rocas.

9. CLASIFICACIÓN DE LOS PIROXENOS
Piroxenos de Ca-Fe-Mg
Clinopiroxenos (monoclínicos)
Diopsido CaMgSi2O6
Augita (Ca,Mg,Fe,Al)2[(Si,Al)2O6]
Pigeonita (Mg, Fe2+,Ca) (Mg,Fe2+) [(Si,Al)2O6]
Diopsido en rocas ígneas máficas y ultramáficas; en skarn.
Augita en rocas máficas alcalinas y toleíticas, en rocas
ultramáficas;
Pigeonita en andesitas y dacitas
Ortopiroxenos (ortorómbicos)
Enstatita Mg2Si2O6
Ferrosilita Fe2SiO4
En rocas ultramáficas, máficas y félsicas (variando de rico
en Mg a rico en Fe)
Wollastonita

10. Estructura de un
ortopiroxeno
(Ortorrómbico)
Estructura de un
clinopiroxeno
(Monoclínico)
AUGITA
ENSTATITA

11. Piroxenos de Ca y Na
Augita egirínica (Ca, Na)(Mg2+, Fe2+Fe3+)2Si2O6
En rocas alcalinas (p. ej. sienita nefelínica, fonolita),
restringidas a zonas de baja presión y altas temperaturas,
encontradas en zonas de subducción (facies de esquistos
azules).
Piroxenos de Na
Egirina (acmita) NaFe3+Si2O6
En rocas alcalinas (p. ej. sienita nefelínica, fonolita)
Jadeita NaAlSi2O6
Producto de metamorfismo dinámico de rocas ultramáficas
Indicador de zonas de subducción
Piroxenos de Li
Espodumena LiAlSi2O6
En pegmatitas graníticas ricas en litio
OTROS CLINOPIROXENOS

12. Jadeita
Meteorito de Chelyabinsk
Espodumena (Kunzita)
Pegmatita

13. PIROXENOIDES
• Grupo de minerales que cristalizan en el sistema triclínico, con tonalidades variables entre el blanco,
gris, rosado y brillo vítreo.
• Pertenecen a la familia de los inosilicatos y cristalizan tanto en rocas ígneas como metamórficas
(metamorfismo de contacto de rocas calcáreas) y sedimentarias (ligadas a procesos hidrotermales).
• Las cadenas de SiO2 coordinadas por cationes octaédricos son menos simétricos que en el caso de los
piroxenos, lo que les confiere un hábito fibroso y una exfoliación de tipo astilloso.

16. Estructura del cristal de Wollastonita.

18. Hume-Rothery
Las reglas de Hume-Rothery representan un conjunto de condiciones que deben cumplir las soluciones sólidas
metálicas, para que tenga lugar la miscibilidad total entre las distintos componentes. Dichas reglas establecen que:
1. La diferencia entre los radios atómicos debe ser inferior al 15% (del tamaño del solvente).
2. La electronegatividad (capacidad del átomo para atraer un electrón) debe ser similar.
3. Los dos metales deben poseer la misma estructura cristalina.
4. La valencia con la que actúan debe ser la misma.
Si no se cumple una o más de las reglas, sólo es posible obtener solubilidad parcial o la no solubilidad.
Fue un metalurgista y científico de materiales Inglés que estudió la constitución de aleaciones.
Reglas de Hume-Rothery

19. Tamaños relativos y cargas eléctricas de los iones (en angstroms)
Estructura
Diópsido-
Hedembergita

22. 1391°c
960°c
Cpx Cpx
Cpx
Cpx
SOLUCIÓN SÓLIDA DIÓPSIDO-HEDENBERGITA
En los casos que nosotros trataremos, el efecto de la
variación de la presión es despreciable, así establecemos
que: p=1atm=cte durante todo el proceso.
Línea de liquidus
Línea de solidus
P+F=C+1 F=C+1-P
GRADOS DE LIBERTAD:
Número de factores de
equilibrio que se pueden
variar dentro de
determinados límites
manteniendo la
microestructura de las fases
presentes.

23. 1120°c
990°c
56
SOLUCIÓN SÓLIDA ENSTATITA-FERROSILITA
%𝑙í𝑞𝑢𝑖𝑑𝑜 =
𝑎𝑏
𝑎𝑐
× 100%
Líquido
Opx
Opx
Opx
Opx Opx
Opx
Líquido
Opx Opx
Opx
a b c
26 86
%𝑙í𝑞𝑢𝑖𝑑𝑜 = 50%
%𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑜 = 50%
líquido sólido
Composición total: 56% Ferrosilita
44% Enstatita
Composición líquido: 86% Ferrosilita
14% Enstatita
Composición sólido: 26% Ferrosilita
74% Enstatita
Opx
Regla de la
palanca
%𝑙í𝑞𝑢𝑖𝑑𝑜 =
30
60
× 100%Opx
OpxOpx
Líquido
Ejm:

24. Equilibrium cooling
(Very slow cooling)
Non-equilibrium cooling
(“Fast” cooling)

25. Zonaciones concéntricas en un cristal
automorfo de Augita.

26. Ortopiroxeno Augita
Opx+Aug
1000°C
800°C
1200°C
1400°C
Aug
DIAGRAMA DE FASES EN PIROXENOS
Límite de solución sólida
Línea liquidus
Línea Solidus
Solvus
Eutectoide
Eutéctico
Reacción Eutéctica:
Líquido Pi+Au
Reacción Eutectoide:
Pi Opx+Aug
Pi+Aug
Liq + Aug
SOLUCIÓN
SÓLIDA
PARCIAL

27. Lamelas de exsolución
de pigeonita en augita.
Lamelas de exsolución
de pigeonita en augita con estructura herringbone.

28. An Di
80% An
20% Di 80% Di
20% An
60% Di
40% An
Al ser el Diópsido y la
Anortita minerales con
estructuras distintas,
no hay composiciones
intermedias.
NO HAY
SOLUCIÓN
SÓLIDA
41100
AnL
Ejm:•
𝐿 =
100 − 80
100 − 41
× 100%
80
𝐿 =
20
59
× 100%
L = 33.9%
A𝑛 = 66.1%
En el sólido:
100% An
En el líquido:
41% An, 59% Di
Reacción Eutéctica:
Líquido An+Di

29. CONCLUSIONES
Los ortopiroxenos son rómbicos y los clinopiroxenos son monoclínicos.•
Los• piroxenoides son triclínicos y se diferencian de los piroxenos en la distancia de repetición de las
cadenas.
La• presencia de Ca en el hueco M2 impide el acortamiento de las cadenas al descender la T,
permaneciendo en coordinación 8 incluso a bajas T, lo que explica la existencia de augita incluso a
bajas temperaturas.
La• pigeonita solo existe a altas temperaturas cuando el enfriamiento es lento y en rocas volcánicas y
márgenes de plutones cuando el enfriamiento es rápido; pero cuando desciende la T° lentamente su
estructura cambia a la de un ortopiroxeno.
Las• zonaciones se producen debido al enfriamiento no lento, generando zonas de diferente
composición.
Las• soluciones sólidas se dan en función de la regla de Hume Rothery (radio iónico, semejanzas
estructurales, electronegatividad y valencia similar), obteniendo soluciones sólidas totales, parciales
o no soluciones.
La• regla de la palanca nos ayuda a obtener las proporciones de las fases presentes, así como las
composiciones de cada fase.
Las• texturas en rocas ígneas son el resultado del comportamiento de factores internos (composición)
y factores externos (presión, temperatura) en el tiempo durante el enfriamiento dentro del espacio
disponible.

30. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
http://www.tulane.edu/~• sanelson/eens211/inosilicates.htm (Pyroxenes and
Amphiboles - Stephen A. Nelson, 14 nov. 2011).
https://• www.ucm.es/data/cont/media/www/pag-15563/Ino%203.pdf (inosilicatos).
https://• www.ucm.es/data/cont/media/www/pag-15563/Ino%206.pdf (inosilicatos).
• http://www.britannica.com/science/pyroxene/images-videos (piroxenos).
https://• www.ucm.es/data/cont/media/www/pag-15563/Ino%205.pdf
(piroxenoides).
http://www.ehu.eus/mineralogiaoptica/Atlas_de_Mineralogia_Optica/Propiedades•
_Opticas/Paginas/Otras_caracteristicas.html#4 (Atlas de mineralogía óptica-
exsoluciones y zonaciones).
http://web.eng.fiu.edu/wangc/EGN• 3365-9.pdf (Regla de fases).

31. GRACIAS