Parametrizovaný model chladnoucího magmatického rezervoáru

Abstract

Za účelem pochopení vzniku v přírodě pozorovaných intruzí, tj. vyvřelých hornin, jsme vyvinuli numerický model na výpočet rozdělení velikosti krystalů v podchlazeném magmatu. Magmatická komora sestává z konvektujícího bulku, obsahující dobře promíchaný materiál, a horní teplotní okrajové vrstvy. Simu- lujeme nukleaci, růst a usazování krystalů, a následnou tvorbu sedimentu v systému. Do modelu je inkorporovaná realistická, na teplotě závislá kinetika krystalizace, a zahrnuje komplexní dynamiku inerciálních částic v konvektující kapalině, tj. usazování krystalů, v parametrizované formě. Za tímto účelem jsme vytvořili program v jazyce Python 3 a provedli řadu simulací zkoumajíce vliv síly konvekce a mechanismů usazování krystalů na výslednou distribuci v sedimentu a porovnali některé základní aspekty získané mikrostruktury s po- zorováními. Nakonec nastíníme teoretický koncept, jak spojit prezentovaný model se samostatně vypočítaným tepelným vývojem teploty uvnitř komory. 1

With the aim to better understand the solidification process of igneous in- trusions, we develop a numerical model for computing crystal size distributions in an under-cooled magma. Assuming a magma chamber that consists of a well-mixed bulk, capped by a thermal boundary layer, we simulate crystal nu- cleation, growth, and settling, hence sediment formation within the system. The model is endowed with realistic, temperature-dependent crystallization kinetics, and incorporates complex dynamics of inertial particles in a convecting fluid, i.e. crystal settling, in a parametrized form. We developed a custom-made nu- merical code in Python 3 and performed a series of simulations studying the imprint of convection vigor in the resulting distributions, and compared some basic aspects of the obtained microstructure with observations. Finally, we outline a theoretical concept of how to couple the presented model with a self- consistently computed thermal evolution of the temperature inside the chamber. 1