The densities of Bushveld Melts: textural and hydrodynamic criteria |
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| Authors: | Prof A R Rice Prof H V Eales |
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| Institution: | (1) Department of Theoretical Geophysics, University of Utrecht, The Netherlands;(2) Department of Geology, Rhodes University, 6140 Grahamstown, South Africa |
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| Abstract: | Summary A caveat applies to the use of densities of evolving magmatic melts in the modelling of fluid dynamic processes in magma chambers. Models that are dependent on the concepts of stratified liquids within a magma chamber, or the rising of liquid plumes through such columns until a level of neutral buoyancy is reached, often assume that the melts are entirely crystal-free. Both field and physical evidence suggest, however, that this assumption may not be true and that melts at or below the liquidus commonly retain some crystals in suspension. The effective density of the melt will then include the contribution of the suspended crystals. Because of the large-scale density difference between the liquid and some early-crystallized solid phases, as little as ca. 1.5% of suspended load will overwhelm any density changes that may be attributed to the evolution of a cooling, fractionating melt that is assumed to have shed its crystal load. Although there are many factors involved in the dynamics of magma chambers (e.g., evolving viscosity), this density effect alone raises profound doubts about the validity of some current models of magma chambers.
Die Dichten von Bushveld-Schmelzen: Texturelle und hydrodynamische Kriterien Zusammenfassung Die Dichten von magmatischen Schmelzen können nur mit Vorsicht bei der Modellierung fluiddynamischer Prozesse in Magmenkammern verwendet werden. Modelle, die auf geschichteten Schmelzen in einer Magmenkammer oder auf dem Aufstieg von  liquid plumes durch solche Abfolgen bis zur Erreichung neutralen Gleichgewichtes basieren, setzen oft voraus, daß die Schmelzen vollkommen kristallfrei sind. Geländebeobachtungen und physikalische Daten zeigen jedoch, daß diese Annahme nicht fundiert sein muß, und daß Schmelzen im Bereich oder unterhalb des Liquidus häufig Kristalle in Suspension behalten. Die effektive Dichte einer Schmelze wird dann den Beitrag von Kristallen in Suspension beinhalten. Wegen der beträchtilichen Dichteunterschiede zwischen der Schmelze und einigen frühkristallisierten, festen Phasen werden schon ca. 1.5 % von Kristallen in Suspension jegliche Dichteunterschiede auslöschen, die vermutlich auf die Entwicklung einer abkühlenden, fraktionierenden Schmelze zurückgeht, von der man annimmt, daß sie ihre Kristallfracht schon  abgelagert hat. Obwohl die Dynamik von Magmenkammern von zahlreichen Faktoren bestimmt wird, muß doch hervorgehoben werden, daß der genannte Dichte-Effekt schon ausreicht, um die Gültigkeit einiger derzeit bestehender Modelle von Magmenkammern in Frage zu stellen.
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