Rcrust : a tool for calculating path-dependent open system processes and application to melt loss
Date
2016-03
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Stellenbosch : Stellenbosch University
Abstract
ENGLISH ABSTRACT: Earth‘s continental crust is stabilised by crustal differentiation that is driven by partial
melting and melt loss: Magmas segregate from their residuum and migrate into the upper
crust, leaving the deep crust refractory. Thus, compositional change is an integral part of the
metamorphic evolution of anatectic granulites. Current thermodynamic modelling
techniques have limited abilities to handle changing bulk composition. New software is
developed (Rcrust) that via a path-dependent iteration approach enables pressure,
temperature and bulk composition to act as simultaneous variables. Path-dependence allows
phase additions or extractions that will alter the effective bulk composition of the system.
This new methodology leads to a host of additional investigative tools. Singular paths within
Pressure-Temperature-Bulk composition (P-T-X) space give details of changing phase
proportions and compositions during the anatectic process, while compilations of paths
create path-dependent P-T mode diagrams. A case study is used to investigate the effects of
melt loss in an open system for a pelite starting bulk composition. The study is expanded
upon by considering multiple P-T paths and considering the effects of a lower melt
threshold. It is found that, for the pelite starting composition under investigation, open
systems produce less melt than closed systems and that melt loss prior to decompression
drastically reduces the ability of the system to from melt upon decompression.
AFRIKAANSE OPSOMMING: Korsdifferensiasie stabiliseer die kontinentale kors van die aarde tydens gedeeltelike smelting. Magma segregeer van hul residuum en migreer in die vlakker kors in. As gevolg daarvan raak die diepkors meer vuurvas. Dus speel komposisionele verandering ‗n belangrike rol in die evolusie van anatektiese granuliete. Hedendaagse termodinamiese modelleringstegnieke het beperkte vermoëns om 'n veranderende grootmaatsamestelling te hanteer. Nuwe sagteware is ontwikkel (Rcrust) wat 'n roete-afhanklike iterasie benadering volg. Hierdie metode laat die druk, temperatuur en grootmaatsamestelling toe om as gelyktydige veranderlikes te funksioneer. Roete-afhanklikheid laat fasetoevoegings of ekstraksies toe om die effektiewe grootmaatsamestelling van die stelsel te verander. Die nuwe metode bied ‗n magdom verskeie maniere aan om ondersoek in te stel. Enkel roetes van P-T-X ruimte beskryf die fase proporsies en komposisies tydens die proses anatektiese, terwyl kombinasies van roetes, roete-akhanklike pseudosections skep. 'n Gevallestudie is op uitgebrei om die gevolge van smeltverlies te ondersoek. Dit is bevind dat oop stelsels minder produktief by smelt vorming is as geslote stelsels, en dat dekompressie smelt minder produktief as verwarming is. Die verlies in smelt produktiwiteit van die oop stelsel impliseer beperkings op die maksimum massa dekompressie smelt wat kan vorm. Tektoniese modelle wat dekompressie smelt as bron van groot volumes smelt gebruik moet dus herevalueer word.
AFRIKAANSE OPSOMMING: Korsdifferensiasie stabiliseer die kontinentale kors van die aarde tydens gedeeltelike smelting. Magma segregeer van hul residuum en migreer in die vlakker kors in. As gevolg daarvan raak die diepkors meer vuurvas. Dus speel komposisionele verandering ‗n belangrike rol in die evolusie van anatektiese granuliete. Hedendaagse termodinamiese modelleringstegnieke het beperkte vermoëns om 'n veranderende grootmaatsamestelling te hanteer. Nuwe sagteware is ontwikkel (Rcrust) wat 'n roete-afhanklike iterasie benadering volg. Hierdie metode laat die druk, temperatuur en grootmaatsamestelling toe om as gelyktydige veranderlikes te funksioneer. Roete-afhanklikheid laat fasetoevoegings of ekstraksies toe om die effektiewe grootmaatsamestelling van die stelsel te verander. Die nuwe metode bied ‗n magdom verskeie maniere aan om ondersoek in te stel. Enkel roetes van P-T-X ruimte beskryf die fase proporsies en komposisies tydens die proses anatektiese, terwyl kombinasies van roetes, roete-akhanklike pseudosections skep. 'n Gevallestudie is op uitgebrei om die gevolge van smeltverlies te ondersoek. Dit is bevind dat oop stelsels minder produktief by smelt vorming is as geslote stelsels, en dat dekompressie smelt minder produktief as verwarming is. Die verlies in smelt produktiwiteit van die oop stelsel impliseer beperkings op die maksimum massa dekompressie smelt wat kan vorm. Tektoniese modelle wat dekompressie smelt as bron van groot volumes smelt gebruik moet dus herevalueer word.
Description
Keywords
Rcrust, UCTD, Earth (Planet) -- Crust, Metamorphism (Geology)