Modelización geoquímica de los procesos de diferenciación por cristalización

Abstract

[ES] Durante los procesos de diferenciación por cristalización los elementos mayores y traza y los isótopos estables sufren fraccionación, mientras que los isótopos radiogénicos no varían. Las ecuaciones propuestas para los diferentes procesos de diferenciación permiten establecer las pautas de variación de los elementos mayores y traza durante cada uno de estos procesos. En la cristalización fraccionada simple el líquido residual se empobrece rápidamente en elementos compatibles y se enriquece en elementos incompatibles, a medida que progresa la cristalización. En la cristalización in situ el líquido evoluciona de forma idéntica a la cristalización fraccionada simple por lo que respecta a los elementos altamente incompatibles, pero experimenta un menor incremento en lo que concierne a los elementos moderadamente incompatibles; en cuanto a los elementos compatibles, los líquidos residuales también se empobrecen, aunque mucho más suavemente que en los derivados por cristalización fraccionada simple, incluso para valores de f altos. Si tiene lugar el rellenado cíclico de la cámara y todo el líquido presente en la misma desaparece al final de cada ciclo, el magma sigue las mismas pautas que en la cristalización fraccionada simple. Por el contrario, si la fracción de líquido que cristaliza en cada ciclo y la del líquido eruptado al final de cada ciclo son pequeñas, la composición del líquido residual se aproxima a la que se obtiene por cristalización en equilibrio. La modelización de los procesos de cristalización plantea menos dificultades que la de la fusión parcial. Si una serie de rocas se ha generado por cristalización fraccionada simple, su proyección en diagramas el C(i L)-log C(j L) es un elemento compatible y j un elemento altamente incompatible, permite una buena aproximación a la composición del magma inicial. Asimismo la proyección en diagramas log C(i L)-log C(j L), en la que el elemento i es altamente incompatible, permite identificar las distintas etapas del proceso y calcular los coeficientes de distribución global de los elementos traza del sistema.

[EN] During crystallization processes, major and trace elements and stable isotopes fractionate, whereas radiogenic isotopes do not change. The different equations proposed allow us to reproduce the variation in major and trace elements during these differentiation processes. In the case of simple fractional crystallization, the residual liquid is impoverished in compatible elements faster than it is enriched in incompatible elements as crystallization proceeds. During in situ crystallization the highly incompatible elements evolve in a similar way to the case of simple fractional crystallization but the enrichment rate of the moderately incompatible elements is slower and the compatible element; do not suffer a depletion as strong as the one observed during simple fractional crystallization, even for higherfvalues. In a periodically replenished magma chamber if all the liquid present is removed at the end of each cycle, the magma folloVls patterns similar to those generated by simple fractional crystallization. On the contrary, if the liquid fraction that crystallizes during each cycle and the one that is extruded at the end of the cycle are small, the residual liquid shows compositions similar to those that would be obtained by equilibrium crystallization. Crystallization processes modelling is in generalless difficult than for partial melting. If a rock series is the result of simple fractional crystallization, a C(i L)-plot in which i is a compatible element and j is highly incompatible, allows us to obtain a good approximation to the initial liquid composition. Additionally, log C(i L)-log C(j L) diagrams in which i is a highly incompatible element, allow us to identify steps in the process and to calculate the bulk distribution coefficients of the trace elements during each step.