Diagramas spider o multielementos El uso de la normalización a condrito de los ETR, ha permitido la expansión de la técnica a un amplio espectro de elementos trazas, llamados diagramas diagramas de multielementos o diagramas spider. En los diagramas spider, un amplio rango de elementos trazas incompatibles son normalizados o estimada su abundancia a un reservorio primitivo, tal como la tierra primordial. primordial. La abundancia absoluta absoluta de estos elementos en la Tierra se aproxima al valor de los condritos, que deben haber sido ms abundantes en el manto primordial, por los e!ectos de la !ormación temprana del n"cleo, desde el cual !ueron expulsados. expulsados. En los diagramas spider el orden de los elementos en la abscisa se basa en el incremento de incompatibilidad de derecha a izquierda, t#pica para el manto que ha su!rido !usión parcial. Los elementos seleccionados seleccionados son casi siempre incompatibles incompatibles durante la !usión parcial de rocas m!icas a intermedias $ en procesos de cristalización !raccionada. Las principales excepciones son el %r, que puede ser compatible si ha$ plagioclasa involucrada& ' e 'b con el granate, $ Ti con los óxidos de (e $ Ti. En general los elementos ms incompatibles se sit"an sobre el lado izquierdo del spider diagrama $ deben enriquecerse en el !undido durante la !usión parcial, particularmente particularmente para ba)a !usión, resultando una pendiente negativa. *ualquier cristalización !raccionada !raccionada posterior a la segregación del magma, incrementar a"n ms la pendiente. Las pendientes en los diagramas spider pueden también ser estimados por la relación entre dos elementos de compatibilidad compatibilidad contrastada, tales como +Rb', etc. Los diagramas spider son mu$ !lexibles $ una amplia variedad de elementos $ normalizaciones normalizaciones han sido usadas. La (ig. /-0, ilustra un diagrama spider utilizado por Ta$lor $ 1cLennan +2/30 que normaliza granito a corteza continental. Los elementos L4L se encuentran del lado izquierdo $ los 5(% del lado derecho. 6mbos estn ordenados seg"n el incremento de incompatibilidad, incompatibilidad, as# los elementos ms incompatibles se encuentran a la izquierda del centro del diagrama.
Fig. 9-5. 9-5. 7ranito normalizado a corteza continental de Ta$lor $ 1cLennan +2/30, mostrando la incompatibilidad inversa de los elementos L4L $ 5(%.
8or supuesto los diagramas spider tienen un ordenamiento mucho ms heterogéneo de los elementos trazas, que el diagrama de las tierras raras $ muestran ma$or n"mero de picos que re!le)an el di!erente comportamiento de los elementos involucrados. Los elementos L4L particularmente, son los ms móviles, en las !ases !luidas ricas en agua, mientras que el comportamiento de los elementos 5(%, estn mucho ms controlados por la composición de la región !uente $ por los procesos de !raccionamiento mineral!undido, durante la evolución magmtica. 6ltos contenidos de Rb $ 9a +los elementos ms móviles puede sugerir metasomatismo o contaminación por componentes corticales, porque los componentes L4L pueden ser !cilmente extra#dos del manto $ concentrados en la corteza continental. 6lgunos elementos pueden tener !uerte in!luencia sobre minerales particulares, tales como :r sobre circón, 8 en el apatito, %r en la plagioclasa, Ti, b $ Ta en la ilmenita, rutilo $ titanita. %i rocas de una provincia petrogenética particular exhiben patrones similares de picos $ depresiones, esto sugiere que ha$ parentescos, procesos, o contaminantes, comunes. Aplicación de los elementos trazas a sistemas ígneos El uso ms simple de los elementos trazas es en los diagramas de variación, en la misma !orma que se hace con los elementos ma$ores. *omo $a se mencionó los altos coe!icientes de distribución de muchos elementos trazas resultan en gran variación durante la !usión parcial o en la cristalización !raccionada. Esto permite su utilización para determinar los procesos que habr#an actuado $ su intensidad. ;n uso com"n de los elementos trazas es la identi!icación de la roca !uente o de la participación de un mineral particular en los procesos de !usión parcial o cristalización !raccionada. 8or e)emplo, las tierras raras son utilizadas para distinguir entre !uentes de alta $ ba)a presión, o si los !undidos son derivados del manto. En la corteza continental pro!unda, $ a pro!undidades de <= >m en el manto, el granate $ piroxeno son !ases importantes $ durante la generación de !undidos parciales de 20 ? @=A, permanecen como residuos sólidos. *omo resultado $ debido a la presencia de granate, la distribución de los coe!icientes de distribución global sern ms altos para los ETR8 +elementos tierras raras pesadas $ cuando el ! undido parcial es de 2=A estarn deprimidas las ETR8 +con !uerte pendiente negativa en el diagrama de ETR. La razón de la pendiente en el diagrama de ETR es también !unción de ( +!racción de !undido generado que est en concordancia con las di!erencias de depresión de las ETR8 para el granate $ el enriquecimiento en ETRL +elementos de tierras raras livianas, debido a la ba)a !usión parcial. La extracción por el granate, t#picamente imparte una pendiente negativa a las ETR8, mientras, que el enriquecimiento en LREE se da para ba)as !racciones de !undido (, que dan pequeBas variaciones de las ETR8. 6 pro!undidades someras, menores a C= >m, la plagioclasa es una !ase importante que puede ser detectada por la anomal#a de Eu en el !undido. 6s# las !ormas de los patrones de ETR de algunos basaltos derivados del manto, pueden dar importante in!ormación sobre la pro!undidad de origen. La concentración de un elemento ma$or en una !ase +mineral o !undido normalmente est bu!ereado por el sistema, de manera que pequeBas variaciones en una !ase, tiene las mismas variaciones en el sistema. 8or e)emplo, en el sistema olivino +(o-(a, se puede decir que dos !ases, olivino $ l#quido, coexisten a 2CC0D*. %i la relación 1g(e del sistema se incrementa del @= al 0=A, esto no a!ectar la composición de cada !ase, porque la composición de ellas est !i)ada por la temperatura, como lo predice la regla de las !ases. %ólo la relación sólido a l#quido cambiar. En marcado contraste el comportamiento de las concentraciones de los elementos trazas, por la le$ de 5enr$, dice que la actividad var#a directamente con la concentración en el sistema. 6s# la concentración de i en todas las !ases del sistema ser doble, si el contenido en
i es el doble. Esto no signi!ica que el contenido en i sea igual en todas las !ases, porque los elementos trazas !raccionan $ la concentración en cada !ase variar en proporción a la concentración que se encuentre en el sistema. %i por e)emplo la concentración de i en el olivino es de @== ppm, $ <= ppm en la orto-piroxena, doblando la cantidad en el sistema, resultarn en C== $ 2C= ppm, respectivamente. La razón de esta proporcionalidad, es que la relación de los elementos trazas son com"nmente superiores a la concentración de un elemento en la identi!icación del rol de un mineral espec#!ico. 8or e)emplo en el caso del granate, la relación entre 'b de las ETR8 dividido por el La de las ETRL, deber#a ser un buen indicador de la pendiente del diagrama. Los valores absolutos, tanto de 'b como de La, deber#an variar por e!ecto del granate, pero también var#an sobretodo por la concentración de ETR en la !uente $ es imposible distinguir entre estos dos e!ectos en una muestra de roca sobre la base de determinar sólo las concentraciones de La e 'b. Los ba)os valores de 'b en las rocas volcnicas puede resultar tanto del contenido de granate en la !uente que provee el 'b, o simplemente la !uente tuvo ba)o contenido de ETR. 8orque el La e 'b deber#an tener comportamientos similares, excepto con respecto al granate, en que la ba)a relación La'b re!le)a me)or la in!luencia del granate. 6simismo la relación del Eu con el %m ad$acente deber#a indicar la anomal#a de Eu $ as# la participación de la plagioclasa. *omo e)emplo prctico, la relación Rb ha sido usada para indicar la importancia del an!#bol en una roca !uente ultram!ica, tal como una peridotita hornbléndica. En las asociaciones m!icas la asociación $ Rb se comportan de manera similar $ su relación deber#a ser casi constante. Flivino $ piroxeno contienen mu$ poco de estos elementos, as# que su contribución a los coe!icientes de distribución global es insigni!icante. *asi todo el $ Rb debe entonces residir en los an!#boles, el cual tiene un G de 2,= para el , $ de =,H para el Rb. En razón que en el an!#bol el GRb es menor que el G, la !usión de una asociación que contiene hornblenda, resulta en el decrecimiento de la relación Rb en el !undido, en relación a la roca original. Ftros !actores )uegan igualmente, como el magma producido por !usión parcial de una !uente que contiene an!#bol podr#a tener ms ba)a relación Rb, que el de un magma derivado desde una !uente sin an!#bol. aturalmente altos contenidos absolutos de o Rb también indican una !uente conteniendo an!#bol, pero también pueden in!luir otras causas, tales como !logopita o !luidos enriquecidos en lcalis. La relación es ms indicativa del an!#bol porque de los di!erentes valores para G, estos son particulares de este mineral. Ge la cristalización !raccionada desde un an!#bol, podr#a resultar la ba)a relación Rb en el l#quido evolucionado. Ftro e)emplo involucra al par incompatible %r $ 9a. Estos elementos incompatibles tienden a ser enriquecidos en los primeros productos de ! usión parcial o en los l#quidos residuales que siguen a la cristalización !raccionada. El e!ecto es selectivo, de acuerdo a las !ases minerales involucradas en el sistema. El %r es excluido de la ma$or#a de los minerales comunes, excepto de las plagioclasas $ el 9a es también excluido de todos excepto del !eldespato alcalino. La relación 9a%r tiende as# a incrementarse con la cristalización de la plagioclasa o puede decrecer cuando la ortosa comienza a cristalizar. Ftro e)emplo del uso de relaciones de elementos compatibles, es el i, que se !racciona !uertemente con el olivino, $ es menor en el piroxeno. *r $ %c, por otra parte, entran poco en el olivino, pero se !raccionan !uertemente en las piroxenas. Las relaciones de i a *r o %c, proveen un camino para distinguir los e!ectos del olivino $ de la augita en la !usión parcial o en una suite de rocas producidas por cristalización !raccionada.
Tabla 9-6. 9reve resumen de algunos elementos trazas utilizados en petrolog#a #gnea. %eg"n 7reen +2/3=. En todos los casos que se utilizan estas relaciones, la idea es encontrar un mineral con un par "nico de elementos para los cuales ha$a un valor relativamente alto de G para un elemento $ un valor relativamente ba)o de G para el otro. La relación entre estos elementos es entonces sensitiva al !raccionamiento liquidocristal asociada con un mineral particular. 5a$ una mir#ada de aplicaciones de elementos trazas a petrolog#a, inclu$endo algunos que no son espec#!icos de un mineral. 8or e)emplo, la relación de dos elementos trazas altamente incompatibles deber#a ser igual a través de toda una serie de magmas desarrollados desde un centro volcnico por cristalización !raccionada, porque los minerales que cristalizan los remueven mu$ poco. %i las rocas volcnicas provienen desde distintos magmas o !uentes, las relaciones esperadas deber#an ser ms variables. La Tabla /-I es una s#ntesis de 7reen +2/3= de algunos importantes elementos trazas usado como trazadores petrogenéticos procurando identi!icar a los minerales involucrados en la di!erenciación o en la !usión parcial, siendo conveniente su utilización en diagramas de variación, para una suite de rocas relacionadas, con un rango de composiciones $ en un rea determinada. El decrecimiento de estos elementos en una serie de rocas implica el !raccionamiento de una !ase en la cual se encontraba concentrado. 6ltas concentraciones de elementos trazas en un magma madre puede re!le)ar las altas concentraciones del elemento en la roca !uente, que a$uda a restringir la mineralog#a de dichas rocas.
