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dc.contributor.advisor Schmidt, Burkhard Dr.
dc.contributor.author Blum-Oeste, Nils
dc.date.accessioned 2014-10-29T11:24:33Z
dc.date.available 2014-10-29T11:24:33Z
dc.date.issued 2014-10-29
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0023-991F-9
dc.description.abstract In der vorliegenden Studie wurden kinetische Prozesse beim experimentell simulierten Aufstieg dazitischer Magmen, den Eruptionsprodukten vom Vulkan Taapaca nachempfunden, untersucht. Der Schwerpunkt lag auf der Entgasung der wassergesättigten Proben und der mit dem resultierenden Anstieg der Liquidustemperaturen einhergehenden Kristallisation von Plagioklas. Desweiteren wurden enthaltene Amphibole auf eine mögliche Reaktion als Folge der Dekompression untersucht. Die Entgasung während der Dekompression erfolgte bei einer Temperatur von 850°C in isothermen Dekompressionsraten von 6,3 bar/h bis 450 bar/h stets nahe an der Gleichgewichtskonzentration von Wasser, welche unabhängig durch Gleichgewichtsexperimente bestimmte wurde. So nehmen die Wassergehalte bei einer Dekompressionsrate von 50 bar/h von 4,93 Gew.-% bei 1550 bar zu niedrigeren Drücken kontinuierlich ab. Eine systematische Abhängigkeit von der Dekompressionsrate konnte für die Unterschiede in den jeweiligen Wassergehalten nicht gefunden werden. Die Anpassung der residualen Glaszusammensetzung während der Dekompression wird vor allem von der für die Reaktionen zur Verfügung stehenden Zeit kontrolliert, wie die in dieser Studie eingeführten Größen “Reequilibrationsindex” (REI) und “-geschwindigkeit” (RES) zeigen: Experimente mit Dekompressionsraten von 21,4 bar/h erreichen eine weitgehendere Reequilibration als die schneller dekomprimierten Proben, obwohl die letztgenannten RES aufweisen, die auf eine bis zu 10-fach schnellere Reaktionskinetik hinweisen. Dies kompensiert nicht die wesentlich kürzere, für die Reaktionen zur Verfügung stehenden Zeiten. Die Kristallisation von Plagioklas wurde (neben der Entgasung) als wichtigster Prozess während der Dekompression identifiziert. Weitere signifikante Reaktionen unter Beteiligung von Mineralen konnten nicht gefunden werden. Die Kristallrößenverteilungen (CSD) von Plagioklasen bei unterschiedlichen Dekompressionsraten unterscheiden sich signifikant bei 500 bar, wo langsamer dekomprimierte Proben eine steile CSD mit höheren Populationsdichten bei kleinen Kristallgrößenklassen erreichen. Bei 50 bar hingegen tritt dieser Unterschied nicht mehr auf. Wenngleich unterschiedliche Dekompressionsraten zur sehr ähnlichen CSDs bei geringen Drücken führen, so unterscheidet sich dennoch die Gewichtung mit welcher Keimbildung und Wachstum zur Kristallisation bei höheren Drücken im jeweiligen Experiment beitragen. Die Zusammensetzungen der Plagioklase aus Dekompressionsexperimenten sind im Schnitt An-reicher als die jeweiligen Kristalle aus Gleichgewichtsexperimenten. Während in Gleichgewichtsexperimenten bei niedrigen Drücken ein Anstieg der K2O-Komponente beobachtet werden kann, so tritt dies in den Dekompressionsexperimenten nicht auf. Die Kristallzusammensetzungen von Dekompressions- und Gleichgewichtsexperimenten unterscheiden sich demnach signifikant. In Amphibolen konnten keinerlei Reaktionen auf die Dekompression beobachtet werden. Die Zusammensetzungen der Amphibole bleibt konstant und es bilden sich keine Konzentrationsprofile von Kernen zu Rändern. Auch wurde keine Zerfallsreaktion  vorgefunden, obwohl während der Dekompressionspexperimente das Stabilitätsfeld von Amphibol früh verlassen wurde. Die Aufstiegsraten am natürlichen System des Vulkans Taapaca können anhand der vorliegenden Daten zur Entgasung, der Kristallisation von Plagioklas, sowie den Ergebnissen zu Amphibolen nicht eingegrenzt werden. Die Beobachtungen anhand von simulierten Dekompressionsraten von 6,3 bar/h bis 450 bar/h sind mit den natürlichen Proben vereinbar. Allerdings kann ein systematischer Fehler hier nicht ausgeschlossen werden, da sich das natürliche System vor der Eruption in einem Ungleichgewichtszustand befindet, der mittels der Experimente nicht rekonstruiert werden konnte. Darüber hinaus wurden Wasserlöslichkeiten in der dazitischen Schmelze bei 1000 bis 1250°C und 250 bis 2500 bar bestimmt. Bei 1200°C steigen die Wasserlöslichkeiten von 1,6 Gew.-% bei 250 bar auf 6,5 Gew.-% bei 2500 bar an. Mit steigenden Temperaturen nimmt die Wasserlöslichkeit bei konstantem Druck ab. Bei 1 kbar von 4,3 Gew.-% bei 1000°C auf 3,3 Gew.-% bei 1250 C, bei 2 kbar von 6 Gew.-% auf 5,5 Gew.-% im gleichen Temperaturintervall. de
dc.language.iso deu de
dc.rights.uri http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/
dc.subject.ddc 910 de
dc.subject.ddc 550 de
dc.title Entgasung und Kristallisation beim Aufstieg dazitischer Magmen zur Erdoberfläche de
dc.type doctoralThesis de
dc.title.translated Degassing and crystallization during ascent of dacitic magmas to the Earth's surface de
dc.contributor.referee Webb, Sharon Prof. Dr.
dc.date.examination 2014-04-23
dc.description.abstracteng In this study, kinetic processes during experimentally simulated ascent of dacitic magmas, based on eruption products of Taapaca volcano, were investigated. The focus was on degassing of water saturated samples and the resulting increase of liquidus temperatures and accompanying crystallization of plagioclase. Furthermore potential decomposition reactions of amphiboles were examined. Degassing during isothermal decompression at a temperature of 850°C and decompression rates from 6.3 to 450 bar/h was always close to equilibrium water concentrations, which were determined by independent equilibrium experiments. Water concentrations decrease continuously at a decompression rate of 50 bar/h from 4.93 wt.% at 1550 bar towards lower pressures. A systematic correlation between decompression rates and corresponding water concentrations could not be found. The compositional response of the residual melt during decompression is primarily determined by the duration available for the chemical reaction. This is evident from the metrics “Reequilibrationindex” (REI) and “Reequilibrationspeed” (RES) introduced in this study: Experiments with a decompression rate of 21,4 bar/h achieve a more complete reequilibration than the faster decompressed samples, even though the latter ones show RES which indicate ten times faster reaction kinetics. This does not compensate for the shorter durations available for the reequilibration reactions. Crystallization of plagioclase was identified (besides degassing) to be a major process during decompression. Other significant reactions of minerals could not be found. The crystal size distributions (CSDs) of plagioclas at different decompression rates are distinguishable at a final pressure of 500 bar after decompression: Slower decompression results in steeper CSDs with higher population densities at small crystal size classes. At 50 bar such a difference does not occur. Even though different decompression rates do result in very similar CSDs at lower final pressures, the crystallization processes nucleation and growth contribute to different amounts to the crystallization at higher pressures, depending on the decompression rate. The compositions of plagioclase from decompression experiments are richer in An than corresponding crystals of equilibrium experiments. While equilibrium experiments result in increasing K2O concentrations at lower pressures, this is not the case for decompression experiments. Thus there are significant differences between plagiocloase compositions in decompression and equlibrium experiments. Decomposition reactions of amphibole could not be observed in any decompression experiment. The composition of amphiboles is constant and no concentrations profiles within single crystals could be found. No indication of amphibole decomposition was found even though the stability field of amphibole was left early during decompression experiments. Ascent rates of the natural system of Taapaca volcano could not be constrained with the resulting data for degassing, crystallization and the results for amphiboles. The observations from simulated decompression rates between 6.3 bar/h and 450 bar/h are compatible with the natural samples. A systematic error could not be excluded though, as the natural system is not in equilibrium before eruptions happen and  the conducted experiments are not able to reflect this. Water solubilities of dazitic melts at temperatures between 1000 and 1250°C and pressures from 250 to 2500 bar have also been determined in this study. At 1200°C solubilities raise from 1.6 wt.% at 250 bar to 6.5 wt.% at 2500 bar. With increasing temperatures water solubilities decreases at constant pressures: At 1 kbar it decreases from 4.3 wt.% at 1000°C to 3.3 wt.% at 1250°C, at 2 kbar from 6 wt.% to 5.5 wt.% within the same temperature interval. de
dc.contributor.coReferee Schmidt, Burkhard Dr.
dc.contributor.thirdReferee Wörner, Gerhard Prof. Dr.
dc.subject.ger Experimentelle Petrologie de
dc.subject.ger Magmatische Petrologie de
dc.subject.eng Experimental Petrology de
dc.subject.eng Igneous Petrology de
dc.identifier.urn urn:nbn:de:gbv:7-11858/00-1735-0000-0023-991F-9-6
dc.affiliation.institute Fakultät für Geowissenschaften und Geographie de
dc.subject.gokfull Geologische Wissenschaften (PPN62504584X) de
dc.identifier.ppn 799295663

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