SubjectsSubjects(version: 850)
Course, academic year 2019/2020
   Login via CAS
Igneous Processes - MG440P24
Title in English: Igneous Processes
Czech title: Magmatické procesy
Guaranteed by: Institute of Petrology and Structural Geology (31-440)
Faculty: Faculty of Science
Actual: from 2019
Semester: summer
E-Credits: 4
Examination process: summer s.:combined
Hours per week, examination: summer s.:2/1 C+Ex [hours/week]
Capacity: unlimited
Min. number of students: 3
State of the course: taught
Language: English, Czech
Level: specialized
Additional information: https://www.natur.cuni.cz/geologie/petrologie/vyukove-materialy/magmaticke-procesy
Guarantor: doc. Mgr. Vojtěch Janoušek, Ph.D.
Annotation -
Last update: doc. RNDr. Petr Jeřábek, Ph.D. (16.01.2018)
The course is taught in English when at least one international student is enrolled. This course is focused on petrological and compositional variability of igneous rocks as well as petrogenetic processes playing role in their origin (partial melting of various source rocks, relations between compositions of the melt and co-existing crystals during melting and crystallisation processes, fractionation and contamination of magmas). Addressed are peculiarities and petrogenetic problems of selected rock types and suites in individual geotectonic settings. Particular emphasis is on practical exercises demonstrating the techniques commonly employed in graphical presentation and interpretation of major- and trace-element whole-rock geochemical data as well as radiogenic isotopic compositions.
Literature -
Last update: doc. Mgr. Vojtěch Janoušek, Ph.D. (04.08.2016)

Albaréde, F., 1995. Introduction to Geochemical Modeling. Cambridge University Press, Cambridge.

Dickin, A.P., 2005. Radiogenic Isotope Geology. Cambridge University Press, Cambridge.

Gill, R., 2010. Igneous Rocks and Processes: A Practical Guide. J. Wiley, Chichester.

Janoušek, V., Moyen, J.F., Martin, H., Erban, V. and Farrow, C., 2016. Geochemical Modelling of Igneous Processes - Principles and Recipes in R Language. Bringing the Power of R to a Geochemical Community. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg.

Philpotts, A.R. and Ague, J.J., 2009. Principles of Igneous and Metamorphic Geology. University Press, Cambridge.

Rollinson, H.R., 1993. Using Geochemical Data: Evaluation, Presentation, Interpretation. Longman, London.

Wilson, M., 1989. Igneous Petrogenesis. Unwin Hyman, London.

Winter, J.D., 2001. An Introduction to Igneous and Metamorphic Geology. Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ.

Requirements to the exam -
Last update: doc. Mgr. Vojtěch Janoušek, Ph.D. (04.08.2016)

Oral exam. Lectures are available to download at the course web.

Also required are written protocols with solutions of the numerical exercises (including their understanding).

Syllabus - Czech
Last update: doc. Mgr. Vojtěch Janoušek, Ph.D. (04.08.2016)

1.       Diverzita magmat a procesy modifikující složení magmat

o   Složení magmatu vs. složení magmatické horniny

o   Zdroje tepla pro tavení

o   Fyzikální vlastnosti magmat: obsah/složení volatilií, hustota, viskozita

o   Klasifikace vyvřelých hornin

§  Kvalitativní parametry

§  Saturace Si

§  Balance Al vs. (Ca) + Na + K, definice peraluminických, metaluminických a peralkalických hornin

§  povaha geochemických dat

§  Modální vs. normativní složení

§  QAPF (modální) klasifikace

§  TAS, rozdělení na alkalické a subalkalické horniny

§  Rozdělení subalkalických hornin na tholeiitickou a vápenato-alkalickou sérii

§  Alternativy pro alterované/zvětralé vzorky

§  Multikationické parametry

2.       Grafická prezentace dat horninové geochemie

o   Software pro interpretaci geochemických dat

§  Spreadsheety

§  Dedikované programy (MinPet, IgPet, PetroGraph…)

§  Co je statistický jazyk R?

§  Charakteristika systému GCDkit

o   Grafická prezentace různých typů geochemických dat

§  Klasifikace prvků, hlavní a stopové prvky

§  Prezentace jednorozměrných dat, vč. malých datasetů

§  Dvojrozměrná data, Harkerovy diagramy, log-log diagramy apod.

§  Trojrozměrná data - ternární diagramy, různé 3D projekce

§  Spiderploty včetně jejich modifikací

§  Práce s velkými datasety

§  Klasifikační diagramy

§  Geotektonické diagramy

o   Instalace GCDkitu a základní operace s ním (vč. cvičení)

 

3.       a) Procesy určující/modifikující chemické složení magmatických hornin

o   Přehled procesů ovlivňujících složení magmatických hornin

o   Parciální tavení a jeho příčiny, segregace taveniny, terénní důkazy

o   Diferenciace (termální difúze - Soretův efekt, termogravitační difuze, likvace, rovnovážná a frakční krystalizace, gravitační diferenciace a akumulace, magmatické zvrstvení…) vč. terénních pozorování a textur

o   Procesy v otevřeném systému (hybridizace, asimilace)

b) Hlavní prvky
Použití hlavních prvků ve studiu hlavních petrogenetických procesů (frakční krystalizace, parciální tavení, binární míšení a míšeni více komponent)

o   Hmotová balance (mass-balance)

o   Přímé modelování složení hlavních prvků během frakční krystalizace

o   Hmotová balance během parciálního tavení

o   Míšení dvou a více komponent

o   Reverzní modelování frakční krystalizace a parciálního tavení

o   Metoda nejmenších čtverců a její alternativy, všechno je mixing!

4.       Stopové prvky: standartní koncept pro ‘zředěné‘ prvky

o   Klasifikace stopových prvků podle jejich geochemického chování

o   Rozdělení stopových prvků na "zředěné" v hlavních horninotvorných minerálech a řízené saturací v akcesoriích (ESC)

o   Henryho zákon

o   Rovnováha mezi minerálem a taveninou, distribuční koeficienty (KD)

o   Faktory ovlivňující hodnoty distribučních koeficientů

o   Jak lze získat hodnoty KD.

o   Koncept kompatibility prvků

o   Krystalizace, frakční  (Rayleighova rovnice) a rovnovážná (přímé modely)

o   Parciální tavení, rovnovážné (batch) a frakční, různé formulace (přímé modely)

o   Odlišení efektů frakční krystalizace a parciálního tavení

o   Linearizace Rayleighovy rovnice pro reverzní modelování frakční krystalizace metodou nejmenších čtverců

o   Reverzní modelování rovnovážného parciálního tavení

5.       Stopové prvky jako důležité součásti akcesorií (Essential Structural Constituents, ESC) a saturační modely

o   Koncept saturace, chování ESC během frakční krystalizace a parciálního tavení

o   Vývoj koncentrace ESC v tavenině během parciálního tavení a krystalizace

o   Saturační rovnice pro nejdůležitější akcesorické minerály (hl. zirkon, apatit, monazit,…), a jejich hlavní parametry a použití v termometrii

o   Studium vnitřní stavby zrn akcesorických minerálů (BSE, CL…)

o   Rozpoznání petrogenetické role jednotlivých akcesorií

o   Modelování frakcionace akcesorických fází

o   Saturační modul v GCDkitu

6.       Procesy v otevřeném systému: mísení magmat (hybridizace), asimilace, AFC

o   Procesy interakce mafických a acidních magmat, mingling vs. mixing.

o   Terénní důkazy pro mísení magmat, mafické mikrogranulární enklávy

o   Katodová luminescence

o   Mikrostrukturní důkazy interakce kontrastních magmat

o   Asimilace a kontaminace korovým materiálem

o   "Deep Crustal Hot Zones"

o   Binární míšení - hlavní a stopové prvky, mixing test

o   Rozlišení procesů v (izotopicky) uzavřeném a otevřeném systému

o   Radiogenní izotopy - rychlé opakování:

§  Výpočet iniciálního poměru

§  Použití Nd izotopů: vč. hodnot epsilon a modelových stáří

§  SrNd plugin v GCDkitu

o   Binární míšení - jeden a dva izotopové poměry, přímé a reverzní modely

o   Assimilation and Fractional Crystallization (AFC)

o   Energy-Constrained Assimilation-Fractional Crystallization (EC-AFC)  a podobné modely

7.       Magmatická krystalizace

o   Variabilita magmatických textur. Proč studovat krystalizaci a proč potřebujeme kinetiku?

o   Termodynamické základy krystalizace: podmínky rovnováhy, krystalizace v jedno- a vícesložkovém systému, termodynamická řídící síla

o   Kinetika: podchlazení, nukleace a růst krystalů, základní fyzikálně-chemické teorie

o   Magmatické textury jako záznam kinetických procesů: Avramiho teorie, zrnitost, distribuce velikostí zrn (CSD) a jejich kinetický původ

o   Magmatické textury jako záznam mechanických procesů v magmatickém krbu

o   Životní styl a krystalizační procesy magmatických krbů: solidifikační fronty, kumuláty, geochemické implikace

8.       Parciální tavení plášťových peridotitů a vznik mafických magmat

o   Variabilita a klasifikace bazaltů.

o   Procesy ochuzení a obohacení pláště.

o   Plášťová metasomatóza.

o   Kontaminace pláště a UHP metamorfóza korových hornin.

o   Odraz plášťových procesů v geochemii magmat.

o   Petrogeneze zvláštních skupin magmatických hornin: komatiity, boninity, silně alkalická magmata. Karbonatity, kimberlity, ultradraselné horniny.

9.       Parciální tavení korových hornin a vznik acidních magmat

o   Geodynamické příčiny tavení.

o   Význam povahy protolitu a podmínek tavení pro geochemické charakteristiky taveniny.

o   Separace taveniny, role restitu.

o   Problematika a krize typologie granitů.

10.   Složení magmatických hornin jako zákonitý odraz geodynamického prostředí vzniku

o   Středooceánské hřbety

o   Oceánské ostrovy

o   Ostrovní oblouky

o   Subdukce andského typu

o   Kolizní zóny

o   Kontinentální rifting

o   Vnitrodeskový magmatismus na kontinentech

 
Charles University | Information system of Charles University | http://www.cuni.cz/UKEN-329.html