La petrología experimental es el campo de investigación que se ocupa de determinar experimentalmente el comportamiento físico y químico de las rocas y sus constituyentes. [1] Debido a que no hay forma de observar o medir directamente los procesos de la Tierra profunda, los geoquímicos confían en la petrología experimental para establecer valores y relaciones cuantitativos con el fin de construir modelos de la Tierra profunda. La petrología experimental puede abarcar desde la creación de magmas artificiales para medir el comportamiento de cristalización hasta la observación de la recristalización de minerales en diferentes condiciones de presión/temperatura.
Aunque la metodología varía de un experimento a otro, en general el procedimiento implica evaluar una roca o magma sintético (creado a partir de una mezcla de óxidos para replicar la química de la roca/sistema en cuestión) en un aparato capaz de crear y mantener altas presiones y temperaturas. como una celda de yunque de diamante . En general, es ideal si la cápsula envolvente es relativamente no reactiva, como el diamante o las aleaciones de platino/oro. [2]
La petrología ígnea experimental es el subconjunto de la petrología experimental que se ocupa de cuantificar el comportamiento de los magmas y sus rocas ígneas asociadas en profundidad. El procedimiento estándar generalmente implica la creación de un magma sintético (a menudo correspondiente a un análogo del mundo real) que luego se enfría a una temperatura objetivo. Después de la cristalización, los productos se analizan; las cualidades de interés incluyen el conjunto de minerales (qué minerales cristalizaron y en qué cantidad), la química mineral y la composición del líquido (el resto de la base de magma sintético).
Los estudios de cristalización en equilibrio son aquellos en los que un líquido de partida se enfría hasta que esté completamente cristalino. Éste se considera el "estado de equilibrio" de la composición en esas condiciones P/T particulares. Las críticas a la cristalización en equilibrio incluyen la observación de que se cree que los sistemas del mundo real rara vez permanecen quietos durante la cristalización y, por lo tanto, no podrían equilibrarse adecuadamente.
Los estudios de cristalización fraccionada representan una tendencia bastante reciente en petrología experimental, ganando popularidad como una forma de representar con mayor precisión la evolución del magma en escenarios donde se construye una capa acumulada . En ellos se enfría un líquido de partida en pequeños pasos de temperatura (p. ej. 30 °C). [2] En cada paso de temperatura, los contenidos se eliminan y analizan como en la cristalización en equilibrio. Posteriormente, se sintetiza un nuevo líquido correspondiente al líquido residual del paso anterior, se calienta y luego se somete a otro paso de enfriamiento. El propósito de este enfoque gradual es examinar cómo cada nuevo intervalo de cristalización afecta la química del magma original y, por tanto, el comportamiento de futuros pasos de cristalización. De esta manera es posible examinar el comportamiento de un cuerpo de magma a medida que se enfría y cristaliza lentamente con el tiempo.