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Mechanisms of magma emplacement in the upper crust

dc.contributor.advisorWörner, Gerhard Prof. Dr.de
dc.contributor.authorBurchardt, Steffide
dc.date.accessioned2009-05-15T15:20:50Zde
dc.date.accessioned2013-01-18T11:28:06Zde
dc.date.available2013-01-30T23:50:15Zde
dc.date.issued2009-05-15de
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-B282-1de
dc.identifier.urihttp://dx.doi.org/10.53846/goediss-2392
dc.description.abstractPlatznahmemechanismen von Magma in der Oberkruste werden durch bruchhafte Prozesse kontrolliert. Die vorliegende Arbeit betrachtet verschiedene Aspekte der Magmenplatznahme durch bruchhafte Mechanismen anhand mehrerer Fallstudien.In Kapitel 3 werden die Ergebnisse von Geländeuntersuchungen des Njardvik-Sills im Tertiären Dyrfjöll-Vulkan in Nordostisland beschrieben. Dieser kleine, basaltische Lagergang bietet Einblicke in die Mechanismen seiner Platznahme entlang einer Trennfläche zwischen zwei mechanisch unterschiedlichen Materialien, die Beziehung zu den ihn speisenden Kegelgängen, sowie die Umstände seines Wachstums aufgrund episodischen Magmennachschubs. Zudem beeinflusste der Njardvik-Sill unmittelbar nach seiner Bildung das ihn umgebende Spannungsfeld, sodass nachträglich injizierte Gänge als weitere Einheiten des Sills umgelenkt wurden. Die Resultate der detaillierten Geländeuntersuchungen dienten als Grundlage eines einfachen, numerischen Modells zur Analyse der mechanischen Bedingungen der Platznahme der ersten Einheit des Lagergangs. Die Studie des Njardvik-Sills erlaubt daher Rückschlüsse auf den Platznahmemechanismus von Lagergängen im Allgemeinen besonders in Bezug auf die Art der Magmenförderung, die mechanischen Bedingungen zur ursprünglichen Bildung eines Sills, die Bedeutung der Magmenförderrate und den Einfluss, den ein Lagergang auf das Spannungsfeld seiner Umgebung ausübt. In Kapitel 4 werden die Ergebnisse einer Serie skalierter Analogexperimente über die Bildung von Ringstörungen über einer sich entleerenden Magmakammer, die mit Hilfe digitaler Bildkorrelation und Verformungsanalyse ausgewertet wurden, ausgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass der Prozess der Entwicklung von Ringstörungen durch eine Abfolge von Bildung, Wachstum und Interaktion verschiedener Ringstörungssets gekennzeichnet ist. Die Verformungsanalyse erlaubt detaillierte Einblicke in die Bildung, das Wachstum und Deaktivierung einzelner Ringstörungen, sowie die Übertragung der Aktivität auf nachfolgende Ringstörungen. Die experimentellen Ergebnisse ermöglichen ein verbessertes Verständnis des durch seismische Überwachung dokumentierten Prozesses der Ringstörungsentwicklung im Untergrund, der dem Calderakollaps im Miyakejima-Vulkan 2000 in Japan vorausging. Kapitel 5 beschreibt die Ergebnisse einer detaillierten, strukturellen Untersuchung der Platznahme des Slaufrudalur-Plutons in Südostisland. Als die größte granitische Intrusion Islands ist der Slaufrudalur-Pluton entlang mehrerer ehemaliger Gletschertäler hervorragend aufgeschlossen. Dies ermöglichte die dreidimensionale Kartierung des Kontaktes des Plutons zum basaltischen Nebengestein mit Hilfe hochauflösenden GPS, auf deren Grundlage eine Rekonstruktion der Form des Plutons erstellt wurde. In Kapitel 5.1 wird diese erstmals angewendete Methode im Detail erläutert. Zudem wird diskutiert, welche Schlussfolgerungen sich daraus in Bezug auf die Platznahme eines Plutons ziehen lassen. Kapitel 5.2 beschreibt die Ergebnisse einer Analyse des Kontaktbereiches sowie der Internstruktur des Slaufrudalur-Plutons, auf deren Grundlage die dominierenden Platznahmemechanismen abgeleitet werden konnten. Dementsprechend wird gezeigt, dass mindestens 8 km3 granitischen Magmas durch eine Kombination von Cauldron-Subsidenz und magmatischem Stoping intrudierten. Dieses Platznahmemodell erfordert jedoch eine Modifikation des Cauldron-Subsidenz-Mechanismus aufgrund der Struktur des Nebengesteins und des regionalen tektonischen Regimes. Weiterhin konnten durch die detaillierte Analyse der Dachstruktur des Plutons weitere Einblicke in den Mechanismus des Stoping gewonnen werden. Außerdem war es unter Verwendung des dreidimensionalen Modells des Slaufrudalur-Plutons und unter Berücksichtigung der Dachstruktur möglich, den Beitrag individueller Platznahme-mechanismen zu quantifizieren.Der elektronische Anhang (als CD beigefügt) enthält neben Filmen der Experimente in Kapitel 4 und einem Film des dreidimensionalen Plutonmodells in Kapitel 5 die bereits publizierte Version von Kapitel 3.de
dc.format.mimetypeapplication/pdfde
dc.language.isoengde
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/2.0/de/de
dc.titleMechanisms of magma emplacement in the upper crustde
dc.typedoctoralThesisde
dc.title.translatedMechanismen der Platznahme von Magma in der Oberkrustede
dc.contributor.refereeWörner, Gerhard Prof. Dr.de
dc.date.examination2009-03-18de
dc.subject.dnb550 Geowissenschaftende
dc.description.abstractengThe mechanisms that control magma emplacement in the upper crust are characterised by brittle failure of the host rock and subject to the influence of magma. This thesis is a compilation of several case studies that address different aspects of magma emplacement by brittle mechanisms.Chapter 3 outlines the results of a field study of the Njardvik Sill in the Tertiary Dyrfjöll Volcano in Northeast Iceland. This small basaltic sill provides insight into the mode of its emplacement along the interface between two mechanically contrasting materials, its feeding relationships with several inclined sheets, as well as the circumstances of its growth by episodic magma supply. Once initiated, the Njardvik Sill furthermore influenced the stress field in its surroundings that resulted in the diversion of subsequently injected inclined sheets into units of the sill. The results of detailed field analyses served as the basis for a simple numerical model of the mechanical conditions for the emplacement of the first sill unit. The study of the Njardvik Sill thus provides insight into the mechanism of sill emplacement particularly with regards to feeding relations, mechanical conditions for sill initiation, the influence of the magma-supply rate, and the mechanical effect of a sill on its surroundings. Chapter 4 documents a series of scaled analogue experiments on the kinematics of ring faulting above a deflating magma reservoir processed using digital image correlation and strain-analysis techniques. The results show a sequential process of ring faulting characterised by initiation, propagation, and interaction of several sets of ring faults. The strain analysis gives detailed insight into the mode of initiation, propagation, and final deactivation of individual ring faults and displacement transfer between successive sets of ring faults. Based on the experimental results, an enhanced understanding of the process of underground ring faulting that preceded the caldera collapse in Miyakejima Volcano, Japan, in 2000 and documented by seismic monitoring can be gained. Chapter 5 describes the results of a detailed structural study of the emplacement of the Slaufrudalur Pluton, Southeast Iceland. As the largest granitic intrusion exposed in Iceland, the Slaufrudalur Pluton is exposed in three dimensions in five glacial valleys, which allowed a high-precision GPS mapping of its margins. Based on the GPS mapping, the three-dimensional shape of the pluton could be reconstructed. Chapter 5.1 deals with this new technique and discusses which implications can be derived from this approach about the mode of emplacement of a pluton. Chapter 5.2 outlines the results of a detailed field study of the contact between the Slaufrudalur Pluton and its basaltic host rocks in addition to the pluton s inner structure to deduce the mechanisms that controlled its emplacement. From this, it is demonstrated that the exposed 8 to 10 km3 of the pluton were emplaced by a combination of cauldron subsidence and magmatic stoping. However, the derived emplacement model shows that the mechanism of cauldron subsidence was modified by the structure of the host rock and regional tectonic forces. In addition, detailed insight into the mechanism of magmatic stoping could be gained by a study of the roof structures of the Slaufrudalur Pluton. Furthermore, using the three dimensional model of the pluton s shape and the knowledge of the roof structure, it was possible to balance the volumetric contribution of individual emplacement mechanisms.The electronic appendix (attached as CD) includes movies of experiments in Chapter 4 and a movie of the three dimensional model in Chapter 5.1, as well as the already published version of Chapter 3.de
dc.contributor.coRefereeWalter, Thomas R. Dr.de
dc.subject.topicMathematics and Computer Sciencede
dc.subject.gerMagmatismusde
dc.subject.gerPlutonismusde
dc.subject.gerIslandde
dc.subject.gerVulkanismusde
dc.subject.gerTektonikde
dc.subject.engmagmatismde
dc.subject.engplutonismde
dc.subject.engIcelandde
dc.subject.engvolcanismde
dc.subject.engtectonicsde
dc.subject.bk38.37de
dc.identifier.urnurn:nbn:de:gbv:7-webdoc-2112-6de
dc.identifier.purlwebdoc-2112de
dc.affiliation.instituteFakultät für Geowissenschaften und Geographiede
dc.subject.gokfullVAC 200: Plutonismus {Geologie}de
dc.identifier.ppn642413983de


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