Reconstruction of volcanic processes in the Komárov Complex: case from the Zaječov volcanic centre Summary Sheet lava flows with pillow breccias and hyaloclastites are interbedded agglomerate and volcaniclastics. This is the basic interpretation of rocks exposed in quarry near the town Zaječov. Rocks are part of geological area called Barrandien. Resediment volcaniclastic particles were transfer by sediment gravity flows. Agglomerates were deposited from volcaniclastic debris flow and fine grain volcanoclastics sediments from turbidity currents or hyperconcentrated flows. These types of flows named as eruption-fed aqueous density current are directly initiated by subaqueous volcanic eruption. One volcaniclastics strata set on the south wall of quarry was formed from subaquatic eruption plume, called steam copula. Steam copula created under the eruptive vent is water exclusion zone. Accretion lapilli can be formed in this zone if the copula is stable for a longer time. Accretion lapilli were generally considered to be able to form only in subaerial conditions, during the phreatomagmatic eruption till lately. Rocks exposed in quarry were probably formed during the Surtseyan eruption in shallow subaqueous setting. According to thin section lava flows are containing pseudomorphosis phenocrysts of olivine and...

Primitive magmas can provide important details about the mantle from which they are derived. In this thesis, petrographic observations and new mineral chemistry analyses of the Sälskär breccia from the Alnö alkaline complex, central Sweden, are reported. The rock is a volcanic breccia in which three main constituents were identified: spheroidal melilititic lapilli, angular sövite fragments and a carbonatedominated matrix. The mineralogy of the juvenile lapilli (i.e., with olivine, phlogopite, diopside, titanomagnetite, Cr-spinel, monticellite, perovskite, apatite and calcite) are consistent with what is expected to form by small degrees of partial melting of a volatile-rich, metasomatized, mantle source (indicated by the presence of phlogopite and primary calcite). The melilititic lapilli are frequently cored by a large crystal of olivine or phlogopite with concentrically aligned lath-shaped pseudomorphs after melilitite. During ascent the melilititic magma entrained mantle debris and traveled rapidly through the crust without significant fractionation.  The pyroclast textures indicate an explosive eruption, similar to those that produce pelletal lapilli in kimberlite-type volcanism. The sövite fragments and carbonate-dominated matrix were explosively fragmented during the eruption, which also dispersed the melilite mineralogy throughout the matrix. During the eruption a diatreme formed of within the uppermost 1.5 kilometers of the crust. A mismatch between the model of diatreme formation and a previous erosional model of the area leads to the conclusion that the Sälskär diatreme is either: (i) very deep, or (ii) that the diatreme volcanism took place significantly later than the rest of the complex / Primitiva magmor kan ge viktiga detaljer om manteln som de härstammar ifrån. I denna avhandling redovisas petrografiska observationer och nya mineralkemiska analyser av Sälskärsbreccian från Alnö alkalina område, Mellansverige. Bergarten är en vulkanisk breccia där tre huvudbeståndsdelar identifierades: sfäroidala melilitiska lapilli, kantiga sövitfragment och en karbonatdominerad matrix. Mineralogin hos de juvenila lapilli (dvs med olivin, flogopit, diopsid, titanomagnetit, Cr-spinel, monticellit, perovskit, apatit och kalcit) överensstämmer med vad som förväntas att det bildas av små grader av partiell smältning av en volatilrik, metasomatiserad, mantelkälla (indikeras av närvaron av flogopit och primär kalcit). De melilitiska lapilli är ofta kärnade av en stor kristall av olivin eller flogopit med koncentriskt riktade list-formade pseudomorfer efter melilitit. Under uppstigningen tog den melilitiska magman med sig mantelfragment och färdades snabbt genom skorpan utan betydande fraktionering. Pyroklastexturer indikerar ett explosivt utbrott, liknande de som producerar pelletala lapilli i kimberlitvulkansim. Sövitfragmenten och den karbonatdominerade matrixen fragmenterades explosivt under utbrottet, vilket också spred melilit mineralogin genom matrixen. Under utbrottet bildades en diatrem i de översta 1,5 kilometerna av skorpan. Detta betyder att modellen för diatrem-bildning och den tidigare erosionsmodellen av området inte överensstämmer. Detta leder till slutsatsen att Sälskärsdiatremen är antingen: (i) mycket djup, eller (ii) att diatrem-vulkanismen ägde rum betydligt senare än den sopm bildade resten av området.

La predicción de las propiedades de transporte de fluidos es una labor de importancia primordial en áreas científicas de gran interés económico. Las dificultades encontradas en describir y predecir cualquier problema ingenieril relacionado con el flujo de fluidos en medios rocosos carbonáticos es un desafío compartido entre los investigadores dedicados a este tema, atribuido principalmente al gran número de variables a ser consideradas. Las texturas de origen primario y secundario, la composición mineralógica, la porosidad y la distribución de tamaño de poro, la proporción clasto/matriz/cemento/tipo de poro, el arreglo espacial de los elementos texturales y estructurales, entre otros, actúan simultáneamente a escala de poro hasta escalas superiores, impactando sobre un único parámetro de conjunto investigado. Como resultado, los modelos de predicción clásicos no describen correctamente las propiedades de transporte de fluidos, debido a la pobre relación encontrada entre los resultados experimentales y las estimaciones teóricas. Esto podría deberse, en parte, a la exclusión de parámetros claves en las teorías existentes, a la simplificación excesiva de las ecuaciones generalizadas y a la aplicación inadecuada de modelos determinísticos para evaluar medios porosos caóticos. Esta investigación tiene como objetivo desarrollar modelos de flujo monofásico en rocas carbonáticas de agua dulce y marinas, con el propósito de describir procesos de flujo reales, tanto en medios no saturados (capilaridad) como saturados (permeabilidad), a partir de un enfoque teórico y experimental. Para ello, primero se cuantifican en profundidad los factores intrínsecos de las rocas y posteriormente se determina su control sinérgico sobre el comportamiento del flujo de fluidos. Con base en la conceptualización adecuada del espacio poroso interconectado, como también en la selección y parametrización de las variables petrológicas y petrofísicas más significativas, se introducen nuevas ecuaciones empíricas de regresión lineal múltiple y soluciones semi-analíticas para estimar la permeabilidad. La atención se centra en modelos de predicción de la permeabilidad a partir de la imbibición capilar, la estructura del poro y la mojabilidad, asumiendo que el frente capilar en el ensayo de imbibición espontánea alcanza un estado de saturación completa como el presentado en la permeabilidad absoluta. En esta investigación se escogieron tres tipos de dolomías fracturadas y dos travertinos de la Cordillera Bética (SE de España), y una caliza lacustre de la Cuenca de Madrid (Centro de España), comercializadas como mármoles y ampliamente utilizadas como material de construcción. A fin de verificar los modelos de permeabilidad e identificar los principales factores de control, también se estudiaron y se compararon algunas rocas sedimentarias adicionales provenientes de España (biocalcarenita, biocalcirrudita, oosparita y arenisca) y dos rocas volcánicas (tobas de lapilli) de la Isla de Madeira, Portugal. En conjunto, estas rocas además de presentar una petrogénesis y composición mineralógica diferenciada, también exhiben una amplia gama de características petrográficas que proporcionan distintos grados de conectividad, porosidades, distribuciones de tamaño de poro, coeficientes de absorción de agua por capilaridad y de permeabilidades al agua. El análisis de componentes principales y los modelos de regresión propuestos para las dolomías fracturadas demostraron claramente, por un lado, que el sistema poroso en medios no saturados debe ser modelado a partir de la combinación de tubos capilares con geometría diferente representando la matriz (cilíndricos) y las fisuras (prismas rectangulares) y, por otro lado, que la cuantificación detallada del tamaño de la fisura permitió una predicción más precisa de la permeabilidad en medios saturados. Los resultados experimentales confirman que las propiedades de transporte y su comportamiento anisotrópico dependen en gran medida de la tipología de las fisuras, de las características texturales, de la mineralogía y de la distribución espacial de todos los elementos constituyentes de la fábrica de la roca. Las fisuras con gran apertura generan una succión capilar débil, por lo que no se hallan activas en el transporte de agua por capilaridad, pero son vitales para controlar la permeabilidad. Las brechas tipo «crackle» con clastos pequeños, alto contenido de cemento dolomítico y alta densidad de fisura de tipo interclasto, muestran una fuerte succión capilar. Sin embargo, el alto contenido de cemento calcítico produce tasas anormalmente bajas del ascenso capilar, causadas por una posible contaminación de la superficie de los poros, indicando un estado de mojabilidad parcial con un ángulo de contacto mayor que cero. La buena correlación entre la permeabilidad y los factores geométricos de la fisura ofreció una base adecuada para identificar direcciones permeables preferentes. Adicionalmente, se encontró un valor de densidad de fisura crítica (umbral de percolación) que definió la permeabilidad isotrópica de la matriz. Finalmente, se presenta un nuevo modelo lineal práctico y simple, aplicable a dolomías brechoides, que relaciona la permeabilidad con la capilaridad, la densidad de fisura y la porosidad efectiva. El análisis de estos resultados reveló que el uso del análisis multivariante en dolomías con porosidad de tipo dual es considerablemente más preciso en comparación con los enfoques convencionales. El espacio poroso de las calizas, travertinos, tobas, rocas bioclásticas y areniscas estudiadas se describe como un medio poroso homogéneo constituido por un grupo de tubos capilares paralelos. El análisis estadístico también mostró fuertes correlaciones entre los parámetros petrofísicos de las variedades petrológicas evaluadas. Diversas propiedades fundamentales se ajustan a diferentes expresiones lineales y múltiples, en las cuales la permeabilidad al agua se expresa como una función generalizada de las propiedades. La relación entre la permeabilidad y la porosidad se discute en el contexto de la influencia de la conectividad de los poros y la mojabilidad. Como consecuencia, se propone un modelo generalizado para estimar la permeabilidad en medios porosos homogéneos que incluye información sobre la tasa de fluidos del agua (coeficiente de absorción capilar), propiedades del agua (densidad y viscosidad), mojabilidad (tensión interfacial y ángulo de contacto) y estructura del poro (radio medio del poro y porosidad). Los resultados indican que el radio de poro umbral, en el que el agua percola a través de la roca, logra la mejor descripción del sistema poroso. La ecuación propuesta se compara con las ecuaciones de Carman-Kozeny y Katz- Thompson y alcanza predicciones muy precisas de la permeabilidad al agua en el rango de 0.01 a 1000 mD. Otro aspecto significativo de esta ecuación consiste en el hecho de que reveló que valores altos de ángulos de contacto permiten obtener resultados confiables en la predicción de la permeabilidad, especialmente en rocas con alto contenido de calcita. Por tanto, se propone una ecuación para estimar la permeabilidad a partir de la sortividad intrínseca en lugar de la capilaridad, eliminando la existencia de cualquier estado de mojabilidad parcial y logrando así una excelente correlación entre los resultados predichos y los experimentales. Una regresión lineal simple que relaciona el coeficiente de absorción capilar con la raíz cuadrada de la permeabilidad, proporcionando por primera vez un alto coeficiente de correlación (R = 0.991) en rocas altamente heterogéneas y anisotrópicas, específicamente en tobas de lapilli, sugiere que en ausencia de calcita no se espera una absorción anormal de agua por capilaridad y, por consiguiente, este tipo de modelo podría aplicarse de manera muy efectiva en estos casos. En resumen, este estudio ha demostrado que a través de la implementación de un enfoque sistemático que incluye la configuración real del sistema poroso de la roca, la identificación correcta de las variables petrológicas y petrofísicas relacionadas directamente entre sí, la determinación de su efecto sinérgico y, finalmente, la elección adecuada del modelo de permeabilidad a ser aplicado, es factible obtener estimaciones precisas de la permeabilidad.

Impaktite des Chicxulubkraters wurden petrographisch (Polarisationsmikroskopie, REM, KL) und chemisch (RFA, TRFA, PGE, EMS) untersucht, um das Verhalten von Ejekta während des atmosphärischen Transports zu erforschen. Die proximalen Impaktite der UNAM-7 Bohrung bestehen aus einer suevitischen Brekzie (222.2 bis 384.4 m) und einer basalen, polymikten Brekzie mit geringem Silikatschmelzanteil. Letztere beinhaltet Evaporit-Megablöcke und Karbonatschmelzpartikel; Zersetzung von Kalzit und Anhydrit ist durch Entgasungsbläschen indiziert. An der distalen Kreide-Paläogen Grenze von El Guayal (520 km SW vom Kraterzentrum) beinhaltet eine 10 m mächtige suevitische Abfolge in einer oberen Untereinheit akkretionäre Lapilli und darüber eine Toneinheit. Das Auftreten von Karbonatschmelzen mit der PGE-angereicherten Impaktorkomponente in der Toneinheit belegt den Zusammenhang der K-P Grenze mit dem Chicxulub-Impakt. Die folgenden Stadien können für die Ablagerung und Alteration der Ejekta unterschieden werden: (1) Ein Hochgeschwindigkeitsauswurf beschleunigte Zersetzungsprodukte und initiierte einen Gasstrom. (2) Karbonatschmelzen wurden mit Anhydrit-Megablöcken ausgeworfen und initiierten einen lateral ausbreitenden Ejektavorhang. Kalzitrückreaktionen erhitzte das Material während des Transports. (3) Die Ejektionswolke kollabierte teilweise, wobei der zurückfallende Suevit vom Impaktormaterial, das in die Stratosphäre verteilt wurde, fraktioniert wurde. Die Kombination von Silikatschmelze mit Kalzit initiierte einen heißen, gas-angetriebenen Strom. In einer oberen, moderat temperierten, turbulenten Aschewolke kondensierte Wasserdampf, und durch Akkretion von Asche entstanden akkretionäre Lapilli. (4) Die Impaktorkomponente wurde mit den feinsten Ejektamassen für Wochen bis Jahre abgelagert. (5) Der Transport von Ejekta in der heißen Ejektionswolke induzierte Alterationsprozesse in den Ablagerungen. Es kann geschlussfolgert werden, dass ein gewisser Anteil des CO2 zu Kalzit zurückreagierte, währenddessen SOX Gase vollständig in die Atmosphäre freigesetzt wurden. Diese Beobachtungen inklusive des Auftretens von Karbonatschmelzen unterstützen die Aussage, dass der freigesetzte Anteil von CO2 in die Atmosphäre in der Vergangenheit überbewertet wurde. / Impactites of the Chicxulub crater were studied petrographically (polarisation microscopy, SEM, CL) and chemically (XRF, TXRF, PGE, EMPA) to investigate the evolution of ejecta during transit through the atmosphere. At the proximal UNAM-7 borehole, the sequence of impactites consists of a suevitic breccia (222.2 to 348.4 m) on top of a polymict silicate melt-poor breccia. The latter is intercalated with evaporite megablocks representing an analogue to the Bunte Breccia of the Nördlinger Ries crater. It contains carbonate melt particles; calcite and anhydrite decomposition is indicated by degassing vesicles. At the distal Cretaceous-Palaeogene site of El Guayal (~520 km SW of the crater centre), a ~10 m thick suevitic succession contains at its upper subunit accretionary lapilli and on top a clay unit. Intermixing of calcite with hot silicate melt resulted in recrystallisation and decomposition of calcite. In the clay unit, the presence of carbonate melt spheroids together with the PGE-enriched impactor component links the Chicxulub impact with the K-P boundary. The following stages can be distinguished for the deposition and alteration of the ejecta: (1) Jetting accelerated decomposition products and initiated a vapour flow. (2) Carbonate melts were excavated with anhydrite megablocks and initiated a lateral extending ejecta curtain. Calcite reformations heated the material during transport. (3) The expanding ejecta plume partially collapsed separating the falling suevite from impactor material that had been lifted into the stratosphere. The combination of silicate melt with calcite initiated a hot, gas-driven, basal flow. In an upper, moderately tempered, turbulent ash cloud, steam condensed and accretion of ash-sized material formed accretionary lapilli. (4) The impactor component was deposited with the finest ejecta for weeks to years. (5) The prolonged transport of ejecta in the hot ejecta plume induced alteration processes observed in the deposits. It can be concluded that a certain amount of CO2 has back-reacted to calcite, whereas SOX gases were completely liberated. These observations including the abundant presence of carbonate melts support that the amount of CO2 released to the atmosphere during the Chicxulub impact was overestimated previously.