Thermokinetic model and quantitative description of magmatic textures

Abstract

Variability of magmatic textures records a wide array of physicochemical and mechanical processes that have operated in a magma chamber during its crystallization. Here I investigate how the final textural record can quantitatively be used to decipher the magma crystallization history and internal dynamics of magma chambers. The thesis is based on a formulation of numerical models of texture formation under the activity of various crystallization processes. Numerical results are then compared to the new quantitative textural datasets derived from four distinct magmatic systems in the Bohemian Massif: (i) Fichtelgebirge-Smrčiny granite batholith; (ii) Krkonoše-Jizera plutonic complex; (iii) Kdyně mafic intrusion; (iv) České středohoří volcanic complex. Combination of the field textural studies with their interpretation via numerical crystallization models provides new implications regarding magmatic crystallization and internal dynamics of magma chamber. The most important results of this Ph.D. thesis are as follows: (i) a new method has been developed that allows the rates of nucleation and growth of crystals to be derived from quantitative textural data. The method requires using the crystallinity evolution in time as an independent constraint in order to provide unique solution. In case of the...

/ Czech abstract Variabilita magmatických textur zaznamenává širokou škálu termokinetických a mechanických procesů fungujících v magmatických krbech v průběhu jejich krystalizace. Tato disertační práce se zaměřuje na kvantitativní využití texturního záznamu k pochopení krystalizační historie a vnitřní dynamiky magmatických krbů. Základem předkládané práce je formulace numerických modelů pro vznik magmatických textur za účasti různých krystalizačních procesů v průběhu tuhnutí magmatu. Výsledky numerických simulací jsou porovnávány s novými sadami texturních dat získanými ze čtyř odlišných magmatických systémů v Českém masivu, a to ze: (i) smrčinského granitového batolitu; (ii) krkonošsko- jizerského plutonického komplexu; (iii) kdyňské mafické intruze; (iv) vulkanitů Českého středohoří. Kombinace terénních texturních studií s interpretací texturních dat pomocí nových numerických modelů krystalizace poskytuje nové implikace ohledně magmatické krystalizace a vnitřních procesů v magmatických krbech. Nejdůležitější výsledky této disertační práce jsou: (i) rychlosti nukleace a růstu krystalů v magmatu mohou být odvozeny z texturních dat. Další nezávislý parametr v podobě průběhu krystalinity v čase je však nezbytný k získání jednoznačného řešení. Tam, kde je možné přímé pozorování krystalizace (lávová...