velikost textu

Mineral and chemical changes of magma crystallization during formation of post-Variscan intrusions and veins in the Moldanubian Zone of the Bohemian Massif

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
Mineral and chemical changes of magma crystallization during formation of post-Variscan intrusions and veins in the Moldanubian Zone of the Bohemian Massif
Název v češtině:
Minerální a chemické změny během krystalizace magmatu a tvorby pozdně variských intruzí a žil v moldanubické zóně Českého masívu
Typ:
Disertační práce
Autor:
Bc. Šárka Kubínová
Školitel:
prof. Ing. Shah Wali Faryad, CSc.
Oponenti:
Mgr. Vladislav Rapprich
prof. Jean-François Moyen
Konzultant:
RNDr. Kryštof Verner, Ph.D.
Id práce:
171357
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Ústav petrologie a strukturní geologie (31-440)
Program studia:
Geologie (P1201)
Obor studia:
-
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
25. 9. 2019
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Angličtina
Klíčová slova:
minerální složení, krystalizace magmatu, středočeský plutonický komplex, moldanubická zóna
Klíčová slova v angličtině:
mineral composition, magma crystallization, Central Bohemian plutonic complex, Moldanubian Zone
Abstrakt:
Český abstrakt Pozdně variské hořčíkem bohaté draselné až ultradraselné magmatické horniny vytvářejí početné žíly, žilné roje a několik plutonických těles při hranici mezi Moldanubickou Zónou a Telesko- Barrandienskou jednotkou v Českém Masivu. Přesto, že představují objemově menší skupinu magmatických hornin, jsou klíčové k pochopení generování tavenin a proseců plášťové metasomatózy, a diferenciace taveniny v mělčích hloubkách. Kromě toho jsou považovány za indikátory tektonického vývoje této části Českého Masivu během finálních stádií Variské Orogeneze. V současnosti jsou předmětem diskuze několika autorů zejména z pohledu jejich geneze, vmístění a geodynamického významu. Předkládaná disertační práce je kompilace čtyř vědeckých publikací zaměřených na petrologické stadium vybraných (ultra)-draselných žilných hornin z několika lokalit nacházejících se při západním okraji Moldanubické Zóny. Studium minerálních struktur, chemického složení minerálů a celohorninových vzorků společně se studiem magnetických staveb a struktruních terénních vztahů, a stanovení stáří nám umožnilo popsat krystalizační historii těchto hornin, diskutovat jejich vývoj od vzniku taveniny k výstupu a vmístění magmatu, a vytvořit model sekvence Variských orogenních procesů v Moldanubické části Českého Masivu. Předmětem zájmu jsou vápenato-alkalické lamprofyry (minety, spessartity, kersantity) a příbuzné horninové typy (vaugnerit, syenitové porfyry). Všechny tyto horninové druhy mají podobnou minerální asociaci mírně se odlišující modálním množstvím jednotlivých mineralů vzhledem k danému horninovému typu. Obsahují olivín anebo mastkové pseudomorfózy po olivínu, biotit, klinopyroxen, ortopyroxen, amfibol anebo jeho pseudomorfózy, a kalcit. Felsické faze jsou reprezentovány K-živcem, plagioklasem a křemenem. Běžnými akcesorickými minerály jsou apatit, Cr-spinel, titanit, zirkon and opakní fáze (Fe-Ti oxidy a sulfidy Fe, Cu, Ni). Sekundární minerály vytvořené během pozdního stadia krystalizace jsou mastek, serpentin, karbonát, biotit, klinopyroxen, amfibol, chlorit a křemen. Ve studovaných vzorcích byly rovněž pozorovány různé typy ocelli. Jedná se o (i) křemen s reakčními lemy klinopyroxenu a menším množstvím K-živce, (ii) kalcitové ocelli, a (iii) multifázové ocelli tvořené plagioklasem a biotitem, méně amfibolem a K-živcem, a příležitostně karbonátem a křemenem. Studované žilné horniny nesou známky minerální krystalizace, která probíhala v několika stádiích. Pozorované struktury minerálů společně s obsahem hlavních prvků v analyzovaných minerálech a jejich kompoziční zonálnost svědčí o variacích ve složení taveniny a fluid a teplotně- tlakových změnách během formování žil. Hlavní prvky a komponenty, které ovlivnily vznik a stabilitu minerální fází jsou CO2, H2O, F, Si a Na. Stádia minerální krystalizace, rozlišené v této práci, dokládají začátek krystalizace z mateřské taveniny ve svchním plášti. Poté byla reziduální tavenina ovlivněna frakcionací a kontaminací korovým materiálem během svého výstupu. Na závěr, minerální -1- reakce v subsolidových podmínkách a únik volatilních komponent ovlivnily růst mineralů během posledního krystalizačního stádia. Chemické složení všech analyzovaných celohorninových vzorků ukazuje běžné geochemické znaky, které byly pozorované v podobných horninových typech ve Variském Orogenu. Těmito znaky jsou především vysoké obsahy K, volatílií (hlavně H2O a CO2) a inkompatibilních prvků (značně vysoké poměry LILE/HFSE a obsahy REE s obohacením LREE vzhledem k HREE). Vzorky zároveň ukazují znaky odvozené z pláště, kterými jsou vysoké obsahy Mg, Cr a Ni. Navzdory těmto základním geochemickým podobnostem, je mezi analyzovanými vzorky možné pozorovat variace v prvkových koncentracích, zejména oscilace v poměrech některých inkompatibilních prvků jako Ce, Sr, Nb a Zr. Geochemické složení studovaných žil indikuje, že zdrojové magma bylo vytvořeno nízkým stupněm parciálního tavení metasomatizovaného volatiliemi bohatého peridotitu ve svrchním plášti (pravděpodobně v poli stability spinelu nebo dokonce při hranici polí stability spinelu a granátu), a následně ovlivněno frakcionací a krustální kontaminací, což je v souladu s pozorovanými minerálními strukturami a chemickým složením minerálů. Nové U-Pb datování vaugneritu a syenitového porfyru dává podobné stáří (338.59 ± 0.68 Ma a 337.87 ± 0.21 Ma). Stanovené stáří obou žil je blízké stáří draslíkem bohatých syenitových plutonů v Moldanubické Zóně. Magnetické stavby vybraných žil dokládají jejich formování tokem magmatu uvnitř žíly. V jednom případě však lamprofyrová žíla ukázala kombinaci volného toku magmu a tlakově řízeného pohyb magmatu. Jednotlivé žíly mají paralelní orientace ve směru Z-V až SZ-JV. Jsou téměř kolmé ke směru Středočeského Plutonického Komplexu (SPK) a rovněž k magmatickým stavbám v jednotlivých plutonech SPK a k regionálním metamorfním stavbám pozorovaným v metamorfovaných horninách Moldanubické Zóny. Výstup a vmístění magmatu v žilách byl přisouzen k regionálnímu napěťovému poli ZSZ-VJV konvergence během formování Variského Orogenu. -2-
Abstract v angličtině:
English abstract The late-Variscan magnesium-rich potassic to ultrapotassic igneous rocks create numerous dykes, dyke swarms and several plutonic bodies at the boundary between the Moldanubian Zone and the Teplá-Barrandian Block of the Bohemian Massif. They represent a volumetrically smaller group of igneous rock but they are the key to understand generation of melt and processes of mantle metasomatism and shallow-level magma differentiation. In addition, they are considered as an indicator of the tectonic evolution of this part of the Bohemian Massif during the final stages of the Variscan orogenesis. Currently, they are the subject of discussion by several authors in terms of their genesis, emplacement time and geodynamic significance. The presented thesis is a compilation of four scientific publications that are aimed at the petrological study of selected (ultra)-potassic dyke rocks from several localities at the western border of the Moldanubian Zone. The study of mineral textures, mineral chemistry and whole-rock geochemistry together with magnetic fabrics, structural field relations and age determinations allowed us to describe the crystallization history of these rocks, discuss their evolution from melt generation to magma ascent and emplacement, and form the model of sequence of Variscan orogenic processes in the Moldanubian part of the Bohemian Massif. The objects of interest are calc-alkaline lamprophyres (minettes, spessartites, kersantites) and related rock-types (vaugnerite, syenite porphyries). These rock-types all have similar mineral assemblages with slightly different modal amounts of individual minerals in relation to the rock-type. They contain olivine and/or talc pseudomorphs after olivine, biotite, clinopyroxene, orthopyroxene, amphibole and/or its pseudomorphs, and calcite. The felsic phases are represented by K-feldspar, plagioclase and quartz. Apatite, Cr-spinel, titanite, zircon and opaque phases (Fe-Ti oxides and sulphides of Fe, Cu, Ni) are common accessory minerals. Late-stage secondary minerals are talc, serpentine, carbonate, biotite, clinopyroxene, amphibole, chlorite and quartz. Moreover, various types of ocelli were observed in the studied samples. These are (i) quartz with reaction rims of clinopyroxene and minor K-feldspar, (ii) calcite ocelli, and (iii) multiphase ocelli formed by plagioclase and biotite, minor amphibole and K-feldspar, and occasionally by carbonate and quartz. The studied dyke rocks preserve the evidence of multistage crystallization. The observed mineral textures together with the major element concentrations in analyzed minerals and their compositional zoning are the expression of variations in composition of melt and fluid and temperature-pressure changes during formation of dykes. The main elements and components that affect the formation and stability of mineral phases are CO2, H2O, F, Si and Na. The stages of mineral crystallization, distinguished in this work, demonstrate they started their crystallization from parental melt in the upper mantle. Then the residual melt was affected by both fractionation and contamination -1- by crustal material during the magma ascent. Finally, the mineral reactions in subsolidus conditions and escape of volatiles affected the growth of minerals during the last crystallization stage. The bulk rock chemistry of all analyzed samples show common geochemical features that were observed in similar rock-types around the Variscan orogeny. These features are especially high contents of K, volatiles (mainly H2O and CO2) and incompatible elements (notably high LILE/HFSE ratios and REE contents with enrichment of LREE relative to HREE). The samples show mantle- derived signatures such as high contents of Mg, Cr and Ni. Despite of these basic geochemical similarities, it is possible to see variations in element concentrations in the analyzed samples, mainly the oscillations in ratios of some incompatible elements such as Ce, Sr, Nb and Zr. The whole-rock geochemistry of studied dykes indicates that the source magma was formed by a low-degree of partial melting of metasomatic volatile-rich peridotite in the upper mantle (probably in the spinel stability field or even at the boundary between the spinel and garnet stability field), and subsequently affected by the fractionation and crustal contamination which is consistent with observed mineral textures and mineral chemistry. The new U-Pb dating of vaugnerite and syenite porphyry yielded similar ages (338.59 ± 0.68 Ma and 337.87 ± 0.21 Ma). The determined ages of both dykes are close to the age of potassium-rich syenite plutons in the Moldanubian Zone. The magnetic fabrics of the selected dykes assume their formation by magma flow within the dyke. But in one case a lamprophyre dyke showed the combination of both magma free flow and forcefully driven magma movement. The individual dykes have parallel orientation in W-E to NW-SE direction. They are almost perpendicular to the Central Bohemian Plutonic Complex (CBPC) trending as well as to the magmatic fabrics in the individual plutons of CBPC and to the regional metamorphic fabrics observed in the metamorphic rocks of the Moldanubian Zone. The magma ascent and emplacement in the dykes were attributed to the regional stress field of WNW-ESE convergence during the formation of Variscan Orogeny. -2-
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Bc. Šárka Kubínová 11.87 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Bc. Šárka Kubínová 106 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Bc. Šárka Kubínová 102 kB
Stáhnout Autoreferát / teze disertační práce Bc. Šárka Kubínová 209 kB
Stáhnout Posudek oponenta Mgr. Vladislav Rapprich 554 kB
Stáhnout Posudek oponenta prof. Jean-François Moyen 69 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby 978 kB