Obecný model rychlosti růstu plagioklasu ze silikátových tavenin

Abstract

Krystalizace silikátových tavenin představuje klíčový nerovnovážný proces řídící petrogenetický a texturní vývoj magmatických hornin. Dosavadní kinetické modely však narážejí na omezení při aplikaci na reálné nebo hydratované magmatické systémy, především v důsledku nepřesností starších viskozitních modelů a selhání zjednodušujících aproximací transportních vlastností tavenin. Tato diplomová práce předkládá nový, zobecněný model pro kvantifikaci rychlosti růstu krystalů plagioklasu ze silikátových tavenin. Základem práce je rešerše a sestavení rozsáhlého kalibračního datasetu zahrnujícího 424 individuálních měření rychlostí růstu z 15 vybraných experimentálních studií, které splňují kritéria konstantního podchlazení a časové stability růstu zrn plagioklasu. Navržený přístup využívá linearizovaný růstový zákon ve tvaru log(𝑈 × 𝜂) = 𝑎 × log(1/Δ𝑇) + 𝑏, kde U představuje celkovou rychlost růstu zrna, η dynamickou viskozitu taveniny vypočtenou univerzálním viskozitním modelem (Hui a Zhang 2007; Geochimica et Cosmochimica Acta 71) a ΔT stupeň podchlazení. Kinetický exponent a a kinetický koeficient b jsou formulovány jako funkce chemického složení taveniny. Pro suché plagioklasové taveniny je kompoziční závislost těchto parametrů úspěšně popsaná binárním asymetrickým Margulesovým modelem v závislosti na...

Crystallization of silicate melts represents a key non-equilibrium process governing the petrogenetic and textural evolution of igneous rocks. However, existing kinetic models encounter limitations when applied to real or hydrous magmatic systems, primarily due to inaccuracies in older viscosity models and failure of simplified approximations of melt transport properties. This thesis presents a new, generalized model for quantifying the growth rate of plagioclase crystals from silicate melts. The foundation of this work is a comprehensive review and compilation of an extensive calibration dataset comprising 424 individual growth rate measurements from 15 selected experimental studies that meet criteria for constant undercooling and temporal stability of plagioclase grain growth. The proposed approach utilizes a linearized growth law in the form of log(𝑈 × 𝜂) = 𝑎 × log(1/Δ𝑇) + 𝑏, where U represents the overall growth rate, η is the dynamic melt viscosity calculated using a universal viscosity model (Hui and Zhang 2007; Geochimica et Cosmochimica Acta 71), and ΔT is the degree of undercooling. The kinetic exponent a and kinetic coefficient b are formulated as functions of the melt chemical composition. For anhydrous plagioclase melts, the compositional dependence of these parameters is successfully...