Kinetika krystalizace silikátových tavenin

Abstract

A process called crystallization is involved in the formation of most minerals and rocks on the Earth. This process further consists of two sub-processes, which are nucleation and growth of crystal. Crystallization is driven by kinetic factors which are still not fully understood. As it plays a significant role in global geological processes, it is very important to understand its mechanisms. The study of kinetic factors began in the 1970s and continues to some extent nowadays. The main aim of this work was to create an overview of available studies focusing on the crystal growth rate from a melt. Based on these studies, reliable kinetic data would be selected for creation of a general crystal growth rate model in the future. Data from the experiments that were performed under constant undercooling conditions and in which the growth rate remained constant (no influence of a diffusion or fractionation effects), were considered as a reliable source for a possible model. Relatively large amount of data is available for plagioclase only, with the growth rates ranging 10-6 -10-1 mm/s. Maximum plagioclase growth rates are generally reached at undercoolings from 100řC up to 200 řC, and it reaches the order of 10-3 -10-1 mm/s, depending on the system composition.

Na tvorbě většiny minerálů a hornin se podílí proces zvaný krystalizace. Ta se skládá ze dvou dílčích procesů: nukleace a růst krystalu a řídí se kinetickými faktory, které doposud nejsou zcela vyjasněny. Poznání krystalizačních mechanismů je důležité, jelikož hraje významnou roli v globálních geologických procesech. Se studiem kinetických faktorů se začalo v 70. letech 20. století a v určité míře se pokračuje dodnes. Hlavním cílem této práce bylo vytvořit přehled dosud dostupných studií zaměřujících se na rychlost růstu krystalu ze silikátové taveniny. Z těchto studií následně vyextrahovat kinetická data, která by v budoucnu byla vhodná pro vytvoření obecného modelu rychlosti růstu krystalu z taveniny. Jako reprezentativní data byla vybrána data z experimentů, které probíhaly za konstantního podchlazení a rychlost růstu byla po celou dobu experimentu konstantní (neprojevovaly se vlivy difúze a frakcionace). Relativně velké množství těchto dat je dostupných pouze pro plagioklas, který dosahuje rychlosti růstu v rozpětí 10-6 -10-1 mm/s. Maximální rychlosti dosahuje za podchlazení od 100-200 řC, a to v řádu 10-3 -10-1 mm/s, v závislosti na systému.