Igneous and Metamorphic Petrology

Professor: Olivier Namur
Wat? Hoorcollege, practicum
Studiepunten: 6
Examenvorm: mondeling met schriftelijke voorbereiding en schriftelijk
Examenperiode: januari
Brossen of niet? Nee, de Olli is super schattig <3
Sinds 2017-2018 wordt dit vak gegeven door Olivier Namur, een Waalse prof die in het Engels lesgeeft. Hij is nieuw sinds 2017 en vervangt Sarah Fowler. Hij heeft dus nog geen cursus, maar wel notities die hij bij elke les heeft gemaakt. Deze zijn vaak uitgebreid en er zit vaak ook extra achtergrond informatie die dat niet per se gekend moet zijn maar wel zeer handig is voor het studeren. Hij geeft intensief maar zeer goed les, je valt er zeker niet in slaap bij. Het practicum is wel pittig maar kan in het semester gedaan worden in overleg met de assistent, dus dat geeft meer tijd voor het theoretisch deel. Sinds 2017-2018 wordt het door Olivier Namur gegeven. De vragen bij de voorgaande jaren zijn dus niet representatief. Zijn engels is niet perfect dus er kunnen wat spellingsfouten of grammaticale fouten inzitten.

Januari 2025

Vraag1:

Explain the mechanisms that drive mantle melting and explain their significance in volume of melt produced.
Explain the factors controlling mantle melting (T, P, water content).
Show graphically how variable degrees of mantle melting have an influence on the melt and the residual mantle material.
Give the tectonic environments where mantle melting occurs and explain them.

Vraag 2

Explain nucleation and growth. How do surface and volume free energy influence this.
Use cooling rate and degree of undercooling to explain the shape and textures of minerals in igneous rocks and provide examples.
Using this theory, explain the texture of basalt which cools rapidly at the surface and granite which cool slowly at depth.

Vraag 3

Define metamorphism, explain the key factors: T, P, fluids, time. Use well known sequences to give an example of the effect of the factors.
What is metamorphic grade and how can this be used to know the P/T conditions at which it was formed?
How can the texture be used to know the tectonic history of metamorphic rocks? For example, explain the formation of foliation.

Vraag 4

Using following mineral mode data obtained by point counting, name the following rocks. (Geen classificatiediagrammen gegeven!!)
- 40% clinopyroxene + 5% olivine + 55% plagioclase (An60)
- 20% orthopyroxene + 10% clinopyroxene + 14% K-feldspar + 55% plagioclase (An40) + 1% quartz
- 66% Nepheline + 2% K-feldspar + 2% plagioclase (An50) + 30% fine grained matrix (dus hiervan wist je dat het volcanic was want matrix)

Januari 2024

Tien juist/fout vragen, exact dezelfde als 2018.

Magmatisch deel

Vraag 1:

Define equilibrium and fractional crystallisation.
Draw schematic diagrams to explain how melt evolves chemically during fractional crystallisation. Show the effect of changing mineral assemblage including solid solutions.
explain the main processes leading to fractional crystallisation.

Vraag 2:

What are the main volatiles in magma? What type of magma are they more abundant in?
Define volatile solubility and the parameters controlling volatile solubility.
How do volatiles enter the structure of the melt?
Do volatiles play a role on the dynamics of magma eruptions and the physical properties of magma?

Metamorf deel

vraag 3:

Explain the barrovian metamorphic sequence and provide the list of index minerals.
Explain schametically how they relate to each other in a P/T diagram by illustrating the maximum metamorphic conditions.
what is the difference with the Buchan type metamorphism?

nomenclatuur van magmatische gesteenten

vraag 4: 3 mineralen benoemen op basis van gegeven percentages. De classificatiediagrammen zijn niet gegeven, dus je moet het zonder kunnen. (Dezelfde mineralen als in 2018)

September 2023

Zeer gelijkaardig aan het examen van 2018.

10 juist/fout vragen met uitleg geven.

Hawaii: uitleggen wat er gebeurd, hoe het gevormd wordt, wat de vorm van de vulkanen zijn en de samenstelling van de magma en hoe deze veranderen in de tijd.
De verschillende soorten basaltische vulkanen en lava flows en hun karakteristieken. De verschillende soorten erupties en hun explosiviteit.
Oefening op percentages.

Januari 2023

Beurt 1: 16/01

Explain the difference between CIPW norm and mineral mode. + Hoe werkt CIPW
Verschil tussen equilibrium en fractional crystallization + uitleggen wat het is. Main processes van fractional crystallization.
Wat is nucleation en wat is crystal growth. Wat is undercooling, wat is effect van undercooling op crystal growth. Wat is Gibbsfree energy surface en wat is gibbs free energy volume? Hoe verhouden deze zich tot elkaar?
Wat is A'KF en ACF, waarvoor dient dit? Hoe komen deze tot stand?
Classificatie van 3 shtenen (percentage van mineralen gegeven en bij plagioclase staat tussenhaakjes (An60) bvb) (kpeis 2 plutonic en 1 volcanic, ma kwist da nie zo goe)

Januari 2022

17 januari

Explain the difference between CIPW norm and mineral mode
Explain the different phases of magma. Illustrate and explain the structure of a silicate melt and the link between melt structure, polymerization and physical properties. What kind of volatiles do silicate melts have and explain the effect of these volatiles on the melt.
Explain how magmas are produced. Differentiate on volatile content and volume. Explain the difference between primary, primitive and parental magma.
Regional metamorfism ...

Januari 2020

21 januari

Explain in detail the structure of a silicate melt. How are H2O and CO2 dissolved in the melt and how do they affect the overall properties of the melt? Use P/T diagrams in your explanation.
Give the three factors that can cause melting in the mantle. Where do they occur on Earth? Support your answer with the correct P/T diagrams.
Explain Barrovian metamorphism. Give the sequence in which the minerals appear. Support your answer with P/T diagrams and compare with the stability diagrams of the Al2SiO5 polymorphs.
Rock classification (granite, anorthosite (via charnockite diagram) and latite).

Januari 2018

Reeks 1

True or False, bij een fout antwoord moet een correctie gegeven worden:

Magmatism

- The average thickness of the oceanic crust is 20 km, this is two thirds of the average thickness of the continental crust.
- Carbonatites do not have the composition of pure calcite. (bestaan dus niet volledig uit calciet)
- Tholeiitic basalts are enriched in FeO compared to calc-alkaline magmas.
- Basaltic magma generally contains more water than granitic magmas.
- The lithosphere is this part of Earth interior that melts during mantle decompression.
- The dry peridotite solidus has a positive P/T slope, which means that lowering the pressure at a constant temperature would produce melting.
- During nucleation the surface area/volume ratio is low.
- The volcanic plume of a plinian eruption collapses on the flanks of the volcano.

Metamorphism

- Subduction zones have high T/P geotherms, this is why they show low pressure metamorphic rocks.
- It is possible for index minerals to be present in a zone of higher grade than its own.

Open questions, twee van de drie magmatische en een van de twee metamorphische mochten gekozen worden.

Magmatism

Draw a sketch of the P-T relationship in the mantle. Define the concepts of the solidus and liquidus. Explain the main mechanisms of mantle melting.
Define equilibrium and fractional crystallization. Draw schematic diagrams to show how the melt evolved during fractional crystallization. Show the effect of changing the mineral assemblage.
What are oceanic spreading ridges? What sort of magma forms at these ridges? Hoe does this magma form? Is the magma erupting there primary? What is specific about Iceland?

Metamorphism

Define the concept of metamorphism. Explain prograde and retrograde metamorphism. Name the different types of metamorphism.
Explain Barrovian metamorphic sequence. Why do we see a change in mineralogy along the outcrops? What is the difference with Buchan-type metamorphism?

Magmatic Rock nomenclature

Using following mineral mode data obtained by point counting, name the following rocks.
- 40% clinopyroxene + 5% olivine + 55% plagioclase (An60)
- 20% orthopyroxene + 10% clinopyroxene + 14% K-feldspar + 55% plagioclase (An40) + 1% quartz
- 66% Nepheline + 2% K-feldspar + 2% plagioclase (An50) + 30% fine grained matrix

Juni 2011

Reeks 1
Gesloten boek: #Ge krijgt het kaderke waar biotiet in voorkomt en er zijn 4 uithoeken met oa flogopiet => geef de exchange equations (er waren ook Tschermak substitutions van boven naar onder) #een figuur van de aardkorst met een solidus lijn, horizontaal uitgezet volgens de temperatuur, verticaal volgens druk en diepte. onder de solidus komt van boven naar onder plagioclaas lehrzoliet, spinel lehrzoliet, granaat lehrzoliet. de vraag: leg deze schets van de aardkorst uit. (waarom is het zo daar) Open boek (letterlijk van het blad): #Bereken de theoretische densiteit van een pyroxeen-smelt met samenstelling Di(70%)Hed(30%) bij 1300°C, 1400°C en 1450°C #zie fig 7.30 (p7.48) van de cursusnota's (deze beslaagt een ganse pagina en zijn opeenvolgende driehoekjes van het AFM-diagram volgens stijgende temperatuur. Schrijf de stoichiometrische reactievergelijking voor de verandering die optreedt in het AFM diagram tussen 660°C en 680°C. #Tijdens de excursie in de Harz regio werd de type-ontsluiting van 'Harzburgiet' bezocht. Op welke wijze werden deze gesteenten gevormd en wat is hun petrogenetische relatie met de nabijgelegen gabbronoriet intrusie van Bad Harzburg? Reeks 2
Gesloten boek #Geef een beschrijving in maximaal 15 regels van de mantel van de aarde. Figuur van olivijn, ringwoodiet,perovskiet,... gegeven. welke verandering in de diepte is belangrijk? (compactie!) #Waarom hangt de viscositeit van silicaatsmelt af van de chemische samenstelling? Open boek #Een gesteente gegeven en er wt% uit berekenen (einde van H1) #Je krijgt gegevens van een chemisch onderzoek. Hieruit moet je ASI 1 en ASI 2 berekenen en dan ook ACF berekenen. (vergeet niet in wt% te zetten) Excursievraag: #Waarom bestaat het gesteente in LeyendeckerMaar uit Devoon gesteente materiaal? #Waarom zijn er verschillende legen met verschillende korrelgroottes te vinden? #Peridotiet is ultramafisch, wan waar afkomstig? ===Juni 2010=== Reeks 1
Gesloten boek: #Gegeven: Fasendiagram van een pseudoternair systeem met 4 punten Gevraagd: #*alkemadelijnen #*de eindsamenstelling van de 4 puntende #*weg die twee van die punten afleggen (ze lagen allebei in een andere alkemadedriehoek en het systeem had een reactiepunt) #Gegeven: TAS-classificatie systeem gevraagd: duid aan waar continentale riftzones, mid-oceanische ruggen, subductie van oceanische plaat onder oceanische plaat en subductie van oceanische plaat onder continentale plaat in dit systeem moeten liggen. (staat allemaal in hfst 4) Open boek: #Geef de verhouding van bindende op niet bindende zuurstofatomen in Si₄O₁₃ #Gegeven: de chemische samenstelling van een gesteente en de atoommassa's gevraagd: - Hoe zou je kunnen bepalen wat dit gesteente in het begin geweest zou zijn (ofzoiets..) - is het gesteente subalkalisch of alkalisch (berekenen met ASI) - zet het gesteente uit in een ACF diagram (formules die je moet gebruiken zijn gegeven, iets ander dan in de cursus) - Het gesteente ondergaat metamorfose en behoort tot de barrovian serie. kijkend naar een PT-diagram: welke metamorfe facies zullen achtereenvolgens gevormd worden bij deze serie. en wat is de samenstelling als er eclogiet en granuliet gevormd wordt. #Die weet ik niet goed meer want die kon ik niet maar deze was anders voor mij vermits ik niet op internationale excursie geweest ben. Degene die wel zijn geweest kregen gewoon een excursie vraag. Reeks 2
Gesloten boek: #Ook fasendiagram met vanalles op aanduiden. #Waarom zullen rhyolietische lava's geen lava stromen vormen. Open boek: #Gesteente samenstelling gekregen en uitzetten in streckeisen. Vergeet niet te normaliseren! #Zo verschillende diagramma's gegeven in een PT diagram (zie hfst metamorfe), uitleggen wat er gebeurt voor 2 samenstellingen, reacties uitschrijven en uitbalanceren. #Over excursie: uitleggen waarom vooral devoon teruggevonden in Leyendecker groeve, waarom in verschillende lagen, waarom zo goed gesorteerd. Plaats de Laachersee in tijd, ruimte en geologische context. Practicum
#3 gesteenten met slijpplaatjes en doen zoals in practicum. Reeks 3
Gesloten boek: #Je krijgt het diagram met de mineraalverschuivingen in de mantel. Waarom is die figuur belangrijk? Aan de hand van overgangen olivijn --> waydlesiet, ringwoodiet --> perovskiet uitleggen waarom seismische snelheid versnelt op 410 en 660 km dus. #Uitleggen hoe perhieten en anti-perthieten zich vormen bij alkaliveldspaten (fasediagram tekenen met solvus en exsolutie) en uitleggen wat het verschil is met twinning overgroeiing. Open boek: #Gesteentesamenstelling van plutonische gesteente gekregen en uitzetten in streckeisen. Normaliseren! #Teveel om helemaal uit te schrijven. Draaide erom dat je grid kreeg met bodemmonsters en welke metamorfe mineralen per bodemmonster er voor kwamen. Die bodemmonsters moest je dan juist aanduiden op een ALS diagram met 2 fasegrenzen afhankelijk van de mineralogie. Dan ook nog bepalen wat de maximale P en T van het metamorfisme was + afmetingen van bodemmonstergrid schatten aan de hand van ganse drukbereik. #Excursie: uitleggen hoe de harzburgiet zich vormt en wat de relatie is met Bad Harzburg. ===Juni 2009=== #Mineralensamenstelling gegeven van plutonisch gesteente. zeggen welk gesteente het is. #wt% van vulkanisch gesteente. zeggen welk gesteente en of het peralkalisch, alumineus, per-alumineus is. #Zeg hoe je een mineraal (formule is gegeven) in het ACF diagram kunt zeten. #Excursievraag over buchiet (Blaue Kuppe) pt diagram om een grafiek met mineraal fazen zetten. en proximale T en P geven #Alkemadelijnen aanduiden, pijltjes zetten op de fasengrenzen, reactiepunt en eutecticum bepalen en 3 samenstelling op de grafiek zijn aangeduid, waarbij je dan de afkoelingsgeschiedenis moet geven. ===Juni 2008=== Reeks 1 #Modale samenstelling van een gesteente (38% qz, 7% biotiet, 4% mica, 20% sanidien, 26% orthoklaas ofzo) Wat is de naam van dit gesteente? #Een kalksteen met cherthoudende fragmenten wordt geïntrudeerd door een basaltisch magma. Er wordt een wollastonietring gevormd rond de nodules. Bij nog hogere temp wordt er Tillyniet gevormd (of zo). Ca3[Si2O7].2CaCO3 Welke reacties treden op? Welke mineraalassemblages worden gevormd bij evenwichtskristallisatie, geef deze weer in een p-T diagram het faciesdiagram is hier met SiO2, CaO en CO2 !!! Dus niet CO2 als overmaat #fig 4.16 uit de cursus, geef de alkemadelijnen weer (op mondeling: wat is een alkemadelijn). 2 uitkristalliseringstrajecten uitschrijven. 4 samenstellingen, in welke evenwichtspunt komen die uit? #een doorsnede van vulkanische afzettingen: geef de eruptiegeschiedenis. Reeks 2 #tabelleke met mineraalinhoud van enkele slijpplaatjes, moest ge op een curve aanduiden waar die lagen en hoe groot het gebied ongeveer was. #Wt % uitrekkenen van 2 mineralen (jaja anal geo returns ) #Waarom vloeit een rhyolietisch magma zo moeilijk #Excursievraag: gabbro norietgroeve in harzburg. Waarvan onderscheid een gabbro noriet zich van een gewone gabbro? Hoe verklaar je het vroege voorkomen van hoornfels en flogopiet Waarom kristalliseert OPX eerder uit dan CPX, leg uit adhv figuur in cursus. ===Juni 2007=== #Voor het spoorelement Chroom de bulkcoëfficiënt D berekenen. Partitiecoëfficiënten gegeven voor olivijn, clinopyroxeen en plagioklaas. (zie het hoofdstuk over spoorelementen, een gelijkaardige oefening) #Gegeven een tabel met wt% en CIPW die al uitgerekend is. Toon op verschillende manieren aan dat dit gesteenten tholeïtisch is. #Gegeven fasendiagram. Welke mineraalassemblages zouden voorkomen indien er clinopyroxeen, pyroop en anorthiet?? voorkwamen. Had in ieder geval te maken met die driekhoeken van de verschillende facies. Ging van granuliet naar een facies hoger... #Een gesteenten met wt% dat muscovietrijk was, waarvan gevraagd werd welke mineraalassemblage het zou hebben indien het in een granulietfacies voorkwam. (denk ik)