{"id":3628,"date":"2015-08-16T00:00:00","date_gmt":"2015-08-15T22:00:00","guid":{"rendered":""},"modified":"-0001-11-30T00:00:00","modified_gmt":"-0001-11-29T22:00:00","slug":"3628","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.vialattea.net\/content\/3628\/","title":{"rendered":"Qualcuno pu\u00f2 spiegarmi con esattezza come la \r\ncristallochimica di un minerale esercita un \r\ncontrollo sui coefficienti di partizione degli \r\nelementi in tracce ? In particolare la mia domanda \u00e8 \r\nmirata ai diagrammi di Onuma."},"content":{"rendered":"

Caro Giuseppe,<\/p>\n

un elemento in traccia<\/strong> è definito come tale se è presente nel sistema in esame (per esempio una roccia) con una concentrazione minore di 0.1% in peso<\/strong>, cioè minore di 1000 parti per milione (ppm = μg · g-1<\/sup>). Talvolta alcuni elementi in traccia possono formare fasi minerali in cui compaiono come costituenti principali (sono un esempio i minerali di terre rare), ma più comunemente essi hanno la tendenza a sostituire gli elementi cosiddetti maggiori<\/strong>.<\/p>\n

Dato che la concentrazione è relativamente bassa, gli elementi in traccia potrebbero sembrare poco importanti..! Al contrario, la petrologia e la geochimica moderne riservano non poche attenzioni a questi elementi. Sono infatti considerati degli utili indicatori petrogenetici<\/strong> per processi come la fusione parziale<\/em> e la cristallizzazione frazionata. <\/em><\/p>\n

Questo avviene perché gli elementi in traccia, a differenza degli elementi maggiori, mostrano una concentrazione sensibile a forti variazioni. In più la distribuzione di questi elementi tra sistemi liquidi e solidi coesistenti, se correttamente interpretata, è capace di fornire informazioni discriminanti riguardo i contesti tettonici, le condizioni di origine e l’evoluzione dei sistemi magmatici (vedi Pearce et al., 1984).<\/p>\n

Quando si origina un fuso magmatico, gli elementi in traccia possono mostrare un’affinità con il fuso in formazione o con la fase solida (cioè i minerali già esistenti). Sulla base di questo comportamento nei sistemi magmatici, gli elementi in traccia si distinguono in incompatibili<\/strong> e compatibili<\/strong>.<\/p>\n

Gli elementi incompatibili<\/strong> (Fig. 1) sono quelli che mostrano un’affinità con il fuso appena formato, rispetto ai minerali coesistenti. Secondo Goldschmidt (1937), questo comportamento è da imputare alle caratteristiche di raggio e di carica dello ione, troppo grandi per essere accomodati dal reticolo cristallino “ordinato” delle fasi minerali. Gli elementi compatibili<\/strong> sono invece quelli che hanno affinità con la fase solida. <\/p>\n

L’affinità che un elemento mostra nei confronti di una particolare fase cristallina, è espressa quantitativamente attraverso il coefficiente di partizione (Kd<\/sub>)<\/strong>:<\/p>\n

                          \"\"<\/p>\n

Se Kd<\/sub> < 1.0<\/strong> significa che l’elemento i “preferisce” rimanere disperso nel liquido ed è escluso dalla struttura cristallina (meno tollerante) dei minerali, cioè è incompatibile nel sistema in esame. Se Kd<\/sub> > 1.0<\/strong> l’elemento i è “tollerato” nel reticolo della fase minerale, e nel sistema tale elemento è compatibile. Se il valore di Kd<\/sub> si approssima ad 1<\/strong> significa che l’elemento è egualmente distribuito tra la fase solida e quella liquida. 
\nA seconda dei sistemi che consideriamo, i gradi di compatibilità e incompatibilità dei vari elementi in traccia possono variare notevolmente.<\/p>\n

            \"\"<\/p>\n

Fig. 1 – Diagramma carica vs raggio ionico (da Gill, 2010 modificata)<\/var><\/p>\n

Più in particolare, la distribuzione degli elementi in traccia tra fuso e fasi minerali è influenzata da diversi parametri quali la composizione del fuso, la sua Temperatura, la Pressione e la fugacità dell’ossigeno. Ma numerosi autori (il primo dei quali fu Onuma, 1968) hanno messo in evidenza che anche la struttura del cristallo<\/strong> esercita un controllo non indifferente sul coefficiente di partizione. Questo aspetto è messo in evidenza dai cosiddetti diagrammi di Onuma<\/strong>, ovvero  queiplot che mettono in relazione il coefficiente di partizione Kd vs. il raggio ionico (che rappresenta la dimensione del catione). Tali plot mostrano come, in un dato sistema minerale\/liquido, i coefficienti di distribuzione degli elementi in esame, a parità di carica ionica, si dispongano seguendo una curva parabolica in funzione del loro raggio ionico.<\/strong><\/p>\n

Ecco spiegato in che modo la cristallochimica del minerale influenza il comportamento degli elementi in traccia: attraverso la compatibilità del suo reticolo cristallino con la dimensione del catione dell’elemento!<\/p>\n

Vediamo un esempio: in Fig. 2 in un sistema dato (ovvero granato in un liquido dacitico), a parità di carica ionica (3+), per raggi ionici maggiori di 1 Å  il valore di Kd tende a diminuire. Questo significa che tutti gli elementi con raggi ionici > 1 Å (ovvero Y, Dy, Gd, Sm e Nd) sono sempre più incompatibili rispetto al granato, e tenderanno perciò a stabilirsi nel fuso dacitico.<\/p>\n

Deviazioni dai patterns possono suggerire la dipendenza dei coefficienti di partizione da altri parametri (come la carica dello ione, P, T, fO2<\/sub>) rispetto al raggio ionico (vedi Eu2+<\/sup> e Ce3<\/sup>+, in Fig. 2).<\/p>\n

                                         \"\"<\/p>\n

Fig. 2 – Diagramma di Onuma per selezionati elementi in traccia in un sistema granato\/dacite (da Rollinson, 1993 modificata)<\/em><\/p>\n

\n

Spero di esserti utile.<\/p>\n

Per qualsiasi domanda non esitare a contattarci!<\/p>\n

Fiorenza Bonanno<\/em><\/p>\n

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Letture consigliate (in inglese):<\/h5>\n
Rollinson, Hugh R. Using geochemical data: evaluation, presentation, interpretation<\/em>. Routledge, 2014.<\/h5>\n
Best, Myron G. Igneous and metamorphic petrology<\/em>. John Wiley & Sons, 2013.<\/h5>\n
Gill, Robin. Igneous rocks and processes: a practical guide<\/em>. John Wiley & Sons, 2010. <\/h5>\n<\/div>\n

 <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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