Fraktioiva kiteytyminen

Fraktioiva kiteytyminen on yksi tärkeimmistä maankuoressa ja -vaipassa tapahtuvista fysikaalisista ja geokemiallisista prosesseista. Fraktioiva kiteytyminen on mineraalisaostumien poistumista ja erottumista sulasta. Erikoistapauksia lukuun ottamatta kiteiden poistuminen muuttaa magman koostumusta. Kumulaatit muodostuvat kiteytymällä fraktioivasti.

Fraktioiva kiteytyminen silikaattisulissa (magmoissa) on monimutkainen prosessi verrattuna kiteytymiseen sellaisissa kemiallisissa systeemeissä, joissa on tasainen paine ja koostumus, koska muutokset näissä voivat vaikuttaa merkittävästi magman kehitykseen. Veden, hiilidioksidin, vedyn ja hapen lisäykset ja kadot kuuluvat niihin koostumuksen muutoksiin, jotka tulee ottaa huomioon. Esimerkiksi veden osapaine (fugasiteetti) silikaattisulissa voi olla erittäin tärkeä tekijä, kuten se on lähellä solidusta tapahtuvissa koostumukseltaan graniittisten magmojen kiteytymisissä. Oksidimineraalien (kuten magnetiitin ja ulviitin) kiteytymisjärjestys on herkkä magman hapen fugasiteetin muutoksille, ja oksidifaasien erottuminen voi muokata huomattavasti muuttuvan magman piidioksidikoostumusta, ja olla tärkeä tekijä andesiitin synnyssä. 

Kokeet ovat havainnollistaneet useita esimerkkejä niistä seikoista, jotka määräävät mitä mineraaleja kiteytyy ensimmäisenä sulan jäähtyessä likviduksen alapuolelle.

Eräs esimerkki koskee mafisia ja ultramafisia kiviä muodostavien sulien kiteytymistä. MgO- ja SiO2-pitoisuudet sulissa ovat osamuuttujia siinä, saostuuko forsteriitti-oliviinia vai enstatiitti-pyrokseenia, mutta myös vesipitoisuus ja paine ovat tärkeitä tekijöitä. Joissain koostumuksissa, korkeassa paineessa vedettömästä sulasta kiteytyy ensisijaisesti enstatiittia, kun taas vedellisestä kiteytyy oliviinia.

Graniittiset magmat demonstroivat sitä, kuinka koostumukseltaan ja lämpötilaltaan samankaltaisesta magmasta voi eri paineissa kiteytyä eri mineraaleja. Paine määrittelee graniittisen magman maksimivesipitoisuuden. Vähävetisen graniittimagman fraktioiva kiteytyminen korkeassa lämpötilassa voi tuottaa yhtä alkalimaasälpää sisältävää graniittia, ja verrattain runsasvetisen magman kiteytyminen alemmassa lämpötilassa voi tuottaa kaksimaasälpäistä graniittia.

Fraktioivan kiteytymisen aikana sopeutumattomat alkuaineet rikastuvat voimakkaasti sulassa. Sen tähden tieto kiteytymisjärjestyksestä on erityisen tärkeää sulien koostumuksen kehittymisen ymmärtämisessä. Kivirakenteista voidaan päätellä joitain seikkoja, kuten 1900-luvun alun Bowenin reaktiosarjat todistavat. Yksinkertaisten kivisulien kokeellisesti määritetyt faasidiagrammit antavat tietoa yleisistä toimintaperiaatteista.

Lähteet

Katso myös
 Kerrosintruusio

Petrologia

de:Fraktionierte Kristallisation
es:Cristalización fraccionada
he:התגבשות הדרגתית