Prostorová distribuce zrn v horninách: záznam procesů v aktivních magmatických systémech

• Název práce v češtině: Prostorová distribuce zrn v horninách: záznam procesů v aktivních magmatických systémech
• Název v anglickém jazyce: Spatial distribution of crystals in rocks: a record of processes in active magmatic systems
• Akademický rok vypsání: 2023/2024
• Typ práce: disertační práce
• Jazyk práce: čeština
• Ústav: Ústav petrologie a strukturní geologie (31-440)
• Vedoucí / školitel: Mgr. Václav Špillar, Ph.D.
• Řešitel: skrytý - zadáno vedoucím/školitelem
• Datum přihlášení: 02.10.2023
• Datum zadání: 02.10.2023

Předběžná náplň práce

Magmatické suspenze představují přechodnou fázi při tuhnutí tavenin do podoby pevných hornin. Přítomnost suspendovaných krystalů v magmatu má zásadní vliv na jeho mechanické vlastnosti a určuje hlavní procesy transportu, differenciace a případně erupce. Mechanické procesy jsou ale řízeny ne jen množstvím suspendovaných zrn, ale také jejich prostorovým rozmístěním. Jednotlivá zrna často vykazují tendenci tvořit shluky, které jsou hojné jak ve vulkanitech tak v plutonitech napříč jejich kompozičním spektrem a které ovlivňují vnitřní dynamiku magmatu např. usnadněním gravitační separace zrn nebo ovlivněním celkové reologie magmatu. Pochopení původu shluku a procesů vedoucích k jejich vzniku ale zůstává nekompletní.
Cílem tohoto doktorského projektu je poskytnout vhled do vnitřní dynamiky krystalových suspenzí a procesů vzniku shluků zrn. Za tímto účelem budou použity metody vysokoteplotních experimentů s krystalovými suspenzemi a analogových modelů jejich chování. Data získaná z obou experimentálních přístupů budou porovnávána se statistickými parametry populací shluků zrn v přírodních magmatických suspenzích. Jako přírodní "testovací objekty" budou zvoleny porfyrycké vulkanické horniny Českého středohoří. Integrace laboratorních a přírodních dat bude cílena na pochopení procesů vzniku a stabilizace shluků zrn a časového vývoje statistických parametrů jejich populací. Tento přístup by do budoucna měl umožnit interpretovat statistické parametry shluků zrn v přírodních vzorcích za účelem poskytnutí informací o vnitřní dynamice a podmínkách prostředí v přírodních magmatických systémech.

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

Magmatic suspensions represent a transitional phase in the evolution of magma to solid rock. Presence of suspended crystals has a significant effect on magma’s mechanical properties and plays a fundamental role in all major processes including transport, differentiation, and volcanic events. The mechanical processes are not only influenced by the volume percentage of crystals it contains, but also by their spatial arrangement. Crystals commonly show tendency to form clusters, which are abundant in both plutonic and volcanic rocks throughout their compositional range. In turn, presence of clusters alters mechanical behaviour of magma by facilitating processes such as crystal settling, and affects overall magma rheology. However, our understanding of why the clusters form and what mechanisms contribute to their formation remains incomplete.
The aim of this project is to investigate the internal dynamics of magmatic suspensions and formation of crystal clusters. To achieve this, multiple techniques including high-temperature and analogue experiments will be applied. The data collected from both experimental studies will be benchmarked against statistical parameters of cluster populations measured in natural magmatic suspension. As a “testing objects”, porphyritic lavas with olivine or pyroxene clusters from the České středohoří volcanic complex will be employed. Integrating laboratory and natural data aims to decipher the mechanisms responsible for formation and stabilization of clusters and temporal evolution of their population parameters. Consequently, evaluation of such parameters in natural crystal suspensions will provide constraints on the internal dynamics and environmental variables of their parental magmatic systems.