Hispanopedia Wiki
En geología, un tampón redox es un conjunto de minerales o compuestos que limita la fugacidad de oxígeno en función de la temperatura. El conocimiento de las condiciones redox (o, equivalentemente, las fugacidades de oxígeno) en las que se forma y evoluciona una roca puede ser importante para interpretar su historia. El hierro , el azufre y el manganeso son tres de los elementos relativamente abundantes en la corteza terrestre que se presentan en más de un estado de oxidación . Por ejemplo, el hierro, el cuarto elemento más abundante en la corteza, existe como hierro nativo , hierro ferroso (Fe²⁺ ) y hierro férrico (Fe³⁺ ) . El estado redox de una roca afecta las proporciones relativas de los estados de oxidación de estos elementos y, por lo tanto, puede determinar tanto los minerales presentes como su composición. Si una roca contiene minerales puros que constituyen un tampón redox, entonces la fugacidad de oxígeno de equilibrio se define mediante una de las curvas del diagrama de fugacidad-temperatura correspondiente.
Amortiguadores redox comunes y mineralogía
Los tampones redox se desarrollaron, en parte, para controlar las fugacidades de oxígeno en experimentos de laboratorio para investigar la estabilidad de los minerales y la historia de las rocas. Cada una de las curvas representadas en el diagrama de fugacidad-temperatura corresponde a una reacción de oxidación que ocurre en un tampón. Estos tampones redox se enumeran aquí en orden decreciente de fugacidad de oxígeno a una temperatura dada; es decir, desde condiciones más oxidantes hasta más reductoras en el rango de temperatura representado. Siempre que todos los minerales (o compuestos) puros estén presentes en un conjunto de tampón, las condiciones oxidantes se fijan en la curva correspondiente. La presión tiene una influencia mínima en estas curvas de tampón para las condiciones de la corteza terrestre .
- 4 Fe 3 O 4 + O 2 ⇌ 6 Fe 2 O 3
NiNiO: níquel -óxido de níquel:
- 2 Ni + O 2 ⇌ 2 NiO
FMQ: fayalita - magnetita - cuarzo :
- 3 Fe 2 SiO 4 + O 2 ⇌ 2 Fe 3 O 4 + 3 SiO 2
- 3 Fe 1−x O + O 2 ~ Fe 3 O 4
- 2 (1-x) Fe + O 2 ⇌ 2 Fe 1−x O
QIF: cuarzo - hierro - fayalita :
- 2 Fe + SiO 2 + O 2 ⇌ Fe 2 SiO 4
Minerales, tipos de rocas y zonas de amortiguación características
Mineralogía y correlaciones con el tampón redox
La proporción de Fe²⁺ a Fe³⁺ dentro de una roca determina, en parte, la composición de minerales de silicato y óxido de la misma. Dentro de una roca de una composición química dada, el hierro se incorpora a los minerales en función de la composición química global y las fases minerales estables a esa temperatura y presión. Por ejemplo, en condiciones redox más oxidantes que el tampón MH (magnetita-hematita), es probable que gran parte del hierro se encuentre como Fe³⁺, y la hematita es un mineral probable en rocas que contienen hierro. El hierro solo puede incorporarse a minerales como el olivino si se encuentra como Fe²⁺ ; el Fe³⁺ no puede incorporarse a la red cristalina del olivino fayalita . Sin embargo, elementos presentes en el olivino, como el magnesio , estabilizan el olivino que contiene Fe²⁺ en condiciones más oxidantes que las requeridas para la estabilidad de la fayalita. La solución sólida entre la magnetita y el miembro extremo que contiene titanio , la ulvospinela , amplía el campo de estabilidad de la magnetita. Asimismo, en condiciones más reductoras que las del tampón IW (hierro-wustita), minerales como el piroxeno aún pueden contener Fe³⁺ . Por lo tanto, los tampones redox son solo una guía aproximada de las proporciones de Fe²⁺ y Fe³⁺ en minerales y rocas.
Rocas ígneas
Las rocas ígneas terrestres suelen registrar la cristalización a fugacidades de oxígeno más oxidantes que el tampón WM ( wüstita - magnetita ) y más reductoras que una unidad logarítmica aproximadamente por encima del tampón níquel-óxido de níquel (NiNiO). Por lo tanto, sus condiciones oxidantes no están lejos de las del tampón redox FMQ ( fayalita - magnetita - cuarzo ). No obstante, existen diferencias sistemáticas que se correlacionan con el entorno tectónico . Las rocas ígneas emplazadas y erupcionadas en arcos insulares suelen registrar fugacidades de oxígeno 1 o más unidades logarítmicas más oxidantes que las del tampón NiNiO. En contraste, el basalto y el gabro en entornos no arcosos suelen registrar fugacidades de oxígeno desde aproximadamente las del tampón FMQ hasta una unidad logarítmica aproximadamente más reductoras que dicho tampón.
Rocas sedimentarias
En algunos entornos de deposición y diagénesis de rocas sedimentarias, son comunes las condiciones oxidantes. La fugacidad de oxígeno en el tampón MH ( magnetita - hematita ) es de aproximadamente 10⁻⁷⁰ a 25 °C, mientras que en la atmósfera terrestre es de aproximadamente 0,2 atmósferas ; por lo tanto, algunos entornos sedimentarios son mucho más oxidantes que los de los magmas. Otros entornos sedimentarios, como los de formación de esquistos negros , son relativamente reductores.
Rocas metamórficas
Las fugacidades de oxígeno durante el metamorfismo alcanzan valores más elevados que en los ambientes magmáticos, debido a la composición más oxidante heredada de algunas rocas sedimentarias. En algunas formaciones de hierro bandeado metamorfizadas se encuentra hematita casi pura. Por el contrario, en algunas serpentinitas se encuentra níquel-hierro nativo .
rocas extraterrestres
En el caso de los meteoritos , el sistema redox hierro - wüstita podría ser más apropiado para describir la fugacidad de oxígeno de estos sistemas extraterrestres.
Efectos redox y azufre
Los minerales sulfurados , como la pirita (FeS₂ ) y la pirrotita (Fe₁₋ₓS ) , se encuentran en muchos yacimientos minerales. La pirita y su polimorfo, la marcasita, también son importantes en muchos yacimientos de carbón y esquistos . Estos minerales sulfurados se forman en ambientes más reductores que la superficie terrestre. Al entrar en contacto con aguas superficiales oxidantes, los sulfuros reaccionan: se forma sulfato (SO₄²⁻ ) y el agua se acidifica y se carga con diversos elementos, algunos potencialmente tóxicos. Las consecuencias pueden ser perjudiciales para el medio ambiente, como se explica en la entrada sobre drenaje ácido de minas .
La oxidación del azufre a sulfato o dióxido de azufre también es importante en la generación de erupciones volcánicas ricas en azufre, como las del Pinatubo [ 3 ] en 1991 y El Chichón en 1982. Estas erupciones aportaron cantidades inusualmente grandes de dióxido de azufre a la atmósfera terrestre , con efectos consecuentes en la calidad atmosférica y en el clima. Los magmas fueron inusualmente oxidantes, casi dos unidades logarítmicas más que el tampón NiNiO. El sulfato de calcio , anhidrita , estaba presente como fenocristales en la tefra erupcionada . Por el contrario, los sulfuros contienen la mayor parte del azufre en magmas más reductores que el tampón FMQ.
Véase también
Referencias
- ↑ Frost, BR (1991). En: Lindsley, DH, ed. (1991). "Reviews in Mineralogy", Volumen 25, "Minerales de óxido: significado petrológico y magnético". Sociedad Mineralógica de América.
- ↑ Lindsley, Donald H., ed. (1991). Minerales de óxido: significado petrológico y magnético . Reviews in Mineralogy. Vol. 25. Washington (DC): Mineralogical Society of America. p. 509. ISBN 0-939950-30-8.
- ^ Scaillet, B.; Evans, BW (1 de marzo de 1999). "La erupción del monte Pinatubo del 15 de junio de 1991. I. Equilibrios de fase y condiciones previas a la erupción PT-fO 2 -fH 2 O del magma dacita". Revista de Petrología . 40 (3): 381– 411. doi : 10.1093/petroj/40.3.381 . ISSN 0022-3530 .
Lecturas adicionales
- Lindsley, Donald H., ed. (1991). Minerales de óxido: significado petrológico y magnético . Reviews in Mineralogy. Vol. 25. Washington (DC): Mineralogical Society of America. p. 509. ISBN 0-939950-30-8.
- Lindsley, Donald H., ed. (2018). Minerales de óxido: significado petrológico y magnético . Reviews in Mineralogy & Geochemistry. De Gruyter. ISBN 978-1-5015-0868-4. Consultado el 08-04-2024 .
- Scaillet, B.; Evans, BW (1 de marzo de 1999). "La erupción del monte Pinatubo del 15 de junio de 1991. I. Equilibrios de fase y condiciones previas a la erupción P - T - fO 2 - fH 2 O del magma dacita". Revista de Petrología . 40 (3): 381– 411. doi : 10.1093/petroj/40.3.381 . ISSN 0022-3530 .
- Anenburg, Michael; O'Neill, Hugh St. C (29 de octubre de 2019). "Redox en magmas: Comentario sobre un tratamiento reciente de las rocas volcánicas de Kaiserstuhl (Braunger et al., Journal of Petrology, 59, 1731–1762, 2018) y algunos otros conceptos erróneos". Journal of Petrology . doi : 10.1093/petrology/egz046 .
- Química inorgánica
- Rocas ígneas
- Petrología
- Geoquímica
