Numerical Simulation of Magma Mingling (Case of Bayankol Gabbro‐granite Series, Sangilen, Tuva)

Abstract

A new numerical model has been developed that makes it possible to describe the process of formation of a dyke of a combined composition on the basis of the dynamics of a viscous compressible fluid. The numerical thermo-mechanical model shows the processes of magma mingling and taking into account multiphase interaction of melts which are different in composition and properties. The models suggest a mechanism for uplifting of high-density mafic enclaves in a chamber/dyke filled with salic magma by gravitational floating in the enclosing granite magma that has been cooled and lost volatile components. The performed simulation shows that the main parameter controlling the shape and size of the ascending bodies is the difference in densities. The viscosity contrast determines whether interpenetration and hybridization of magmas occur. The limiting ratio of felsic material in the mixture, which is capable of uplifting denser mafic enclaves, is estimated. The duration of melt uplifting in combined dykes is estimated with respect to the viscosity parameters. At a typical rate of 2-3 km per year, it amounts to almost 12 months.

Mechanisms of Magmatic Mingling in Composite Dykes: Models of Dispersion and Shear Dilatation

“…Численные и аналоговые эксперименты показали [Zimanowski, Büttner, 2002;Polyansky et al, 2017;и др. ], что причина сходства магматического минглинга плутонического типа и комбинированных даек заключается в условиях протекания смешения, когда на начальных стадиях базитовые и кислые расплавы незначительно различаются по вязкости и формируют единую гидродинамическую смесь, способную к течению.…”

“…Для «плутонической» группы магматического минглинга ранее было предложено несколько моделей, опирающихся преимущественно на плотностные, кристаллизационные и дилатационные эффекты [Litvinovsky et al, 1995a[Litvinovsky et al, , 1995bBindeman, 1995;Castro et al, 2008;Burmakina, Tsygankov, 2013;Polyansky et al, 2017;Khromykh et al, 2017;и др.]. Они позволяют непротиворечиво объяснить возникновение условий для инъецирования базитовых расплавов в магматические камеры гранитоидного состава, а также механизмы внутрикамерного смешения и течения контрастных по составу расплавов.…”

“…Данные вопросы в настоящей статье были рассмотрены на примере магматического минглинга в ранних каледонидах Западного Сангилена (Юго-Восточная Тува) [Vladimirov et al, 2005[Vladimirov et al, , 2017Karmysheva et al, 2015;Polyansky et al, 2017;Tsygankov et al, 2019;и др.]. При постановке исследований была поставлена задача выявить в первую очередь не сходство, а различия между двумя группами магматического минглинга.…”

The Role of Magmatic Heat Sources in the Formation of Regional and Contact Metamorphic Areas in West Sangilen (Tuva, Russia)

“…1. (а) -схема распространения и этапы высокоградиентного (HT/LP) метаморфизма Западного Сангилена (Юго-Восточная Тува) (по данным [Izokh et al, 2001], с изменениями) ; (б) -форма, линейные характеристики Нижнеэрзинского гранитного массива и положение минглинг-структур на участке «Стрелка» (по данным [Vladimirov et al, 2017;Polyansky et al, 2017]).…”

Mingling Processes in the Earth's Crust: Geological Observations and Mathematical Simulation

“…Третий раздел, завершающий спецвыпуск, по-священ первой попытке математического модели-рования динамики взаимодействия контрастных по составу расплавов на глубинных уровнях земной коры [Polyansky et al, 2017]. Разработана численная термомеханическая модель процессов магматиче-ского минглинга, учитывающая многофазное вза-имодействие разных по составу и свойствам рас-плавов.…”