Plutone

Es wurde eine Energieerhaltungsgleichung für die räumlich gemittelte Magmatemperatur in einem sphärischen Pluton abgeleitet, der einer gleichzeitigen Kristallisation sowie sowohl interner (Magma) als auch externer (hydrothermale Flüssigkeit) thermischen Konvektion unterliegt. Das Modell berücksichtigt die Abhängigkeit der Magmakonsistenz von Kristallinität, Temperatur und Gesamtzusammensetzung; es beinhaltet latente Wärmeeffekte und die Effekte unterschiedlicher Anfangswasserkonzentrationen im Schmelzmaterial und berücksichtigt quantitativ die Rolle, die große Volumina zirkulierender hydrothermaler Flüssigkeiten bei der Wärmeabfuhr spielen. Die nichtlineare gewöhnliche Differentialgleichung, die diese Prozesse beschreibt, wurde für eine Vielzahl von Magmazusammensetzungen, Anfangstemperaturen, Anfangskristallinitäten, Volumenverhältnissen von hydrothermaler Flüssigkeit zu Magma und Plutongrößen gelöst. Diese Berechnungen werden grafisch in Diagrammen der durchschnittlichen Magmatemperatur über der Zeit nach der Einlagerung zusammengefasst. Erstarrungszeiten, definiert als die Zeit, die notwendig ist, damit das Magma von der anfänglichen Einlagerungstemperatur auf die Solidustemperatur abkühlt, variieren als R(1,3), wobei R der Plutonradius ist. Die Erstarrungszeit eines Plutons mit einem Radius von 1 Kilometer beträgt 5 x 10(4) Jahre; für einen sonst identischen Pluton mit einem Radius von 10 Kilometern beträgt die Erstarrungszeit ungefähr 10(6) Jahre. Der Wassergehalt hat einen deutlichen Effekt auf die Erstarrungszeit. Ein Granodiorit-Pluton mit einem Radius von 5 Kilometern und entweder 0,5 oder 4 Prozent (nach Gewicht) Wasser kühlt in 3,3 x 10(5) bzw. 5 x 10(4) Jahren ab. Konvektionsbedingte Erstarrungszeiten sind meist, aber nicht immer, kürzer als leitungsbedingte Abkühlungszeiten.

@article{doi101126science2074428299,
    author = "Spera, F",
    title = "Thermal evolution of plutons: a parameterized approach.",
    year = "1980",
    journal = "Science (New York, N.Y.)",
    abstract = "A conservation-of-energy equation has been derived for the spatially averaged magma temperature in a spherical pluton undergoing simultaneous crystallization and both internal (magma) and external (hydrothermal fluid) thermal convection. The model accounts for the dependence of magma viscosity on crystallinity, temperature, and bulk composition; it includes latent heat effects and the effects of different initial water concentrations in the melt and quantitatively considers the role that large volumes of circulatory hydrothermal fluids play in dissipating heat. The nonlinear ordinary differential equation describing these processes has been solved for a variety of magma compositions, initial termperatures, initial crystallinities, volume ratios of hydrothermal fluid to magma, and pluton sizes. These calculations are graphically summarized in plots of the average magma temperature versus time after emplacement. Solidification times, defined as the time necessary for magma to cool from the initial emplacement temperature to the solidus temperature vary as R(1,3), where R is the pluton radius. The solidification time of a pluton with a radius of 1 kilometer is 5 x 10(4) years; for an otherwise identical pluton with a radius of 10 kilometers, the solidification time is approximately 10(6) years. The water content has a marked effect on the solidification time. A granodiorite pluton with a radius of 5 kilometers and either 0.5 or 4 percent (by weight) water cools in 3.3 x 10(5) or 5 x 10(4) years, respectively. Convection solidification times are usually but not always less than conduction cooling times.",
    url = "https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/17739661/",
    doi = "10.1126/science.207.4428.299",
    pmid = "17739661"
}

Es wurde eine Energieerhaltungsgleichung für die räumlich gemittelte Magmatemperatur in einem sphärischen Pluton abgeleitet, der gleichzeitig Kristallisation und sowohl interne (Magma) als auch externe (hydrothermale Flüssigkeit) thermische Konvektion durchläuft. Das Modell berücksichtigt die Abhängigkeit der Magmakonsistenz von Kristallinität, Temperatur und Gesamtzusammensetzung; es beinhaltet latente Wärmeeffekte und die Effekte unterschiedlicher Anfangswasserkonzentrationen im Schmelzmaterial und berücksichtigt quantitativ die Rolle, die große Volumina zirkulierender hydrothermaler Flüssigkeiten bei der Wärmeabgabe spielen. Die nichtlineare gewöhnliche Differentialgleichung, die diese Prozesse beschreibt, wurde für eine Vielzahl von Magmazusammensetzungen, Anfangstemperaturen, Anfangskristallinitäten, Volumenverhältnissen von hydrothermaler Flüssigkeit zu Magma und Plutongrößen gelöst. Diese Berechnungen werden grafisch in Diagrammen der durchschnittlichen Magmatemperatur versus Zeit nach der Einlagerung zusammengefasst. Erstarrungszeiten, definiert als die Zeit, die notwendig ist, damit Magma von der anfänglichen Einlagerungstemperatur auf die Solidustemperatur abkühlt, variieren als R 1,3, wobei R der Plutonradius ist. Die Erstarrungszeit eines Plutons mit einem Radius von 1 Kilometer beträgt 5 × 10 4 Jahre; für einen ansonsten identischen Pluton mit einem Radius von 10 Kilometern beträgt die Erstarrungszeit ∼10 6 Jahre. Der Wassergehalt hat einen deutlichen Effekt auf die Erstarrungszeit. Ein Granodiorit-Pluton mit einem Radius von 5 Kilometern und entweder 0,5 oder 4 Prozent (nach Gewicht) Wasser kühlt in 3,3 × 10 5 bzw. 5 × 10 4 Jahren ab. Konvektions-Erstarrungszeiten sind meist, aber nicht immer, kürzer als Leitungs-Kühlzeiten.

@article{spera1980thermal,
    author = "Spera, Frank",
    title = "Thermal Evolution of Plutons: A Parameterized Approach",
    year = "1980",
    journal = "Science",
    abstract = "A conservation-of-energy equation has been derived for the spatially averaged magma temperature in a spherical pluton undergoing simultaneous crystallization and both internal (magma) and external (hydrothermal fluid) thermal convection. The model accounts for the dependence of magma viscosity on crystallinity, temperature, and bulk composition; it includes latent heat effects and the effects of different initial water concentrations in the melt and quantitatively considers the role that large volumes of circulatory hydrothermal fluids play in dissipating heat. The nonlinear ordinary differential equation describing these processes has been solved for a variety of magma compositions, initial temperatures, initial crystallinities, volume ratios of hydrothermal fluid to magma, and pluton sizes. These calculations are graphically summarized in plots of the average magma temperature versus time after emplacement. Solidification times, defined as the time necessary for magma to cool from the initial emplacement temperature to the solidus temperature vary as R 1,3, where R is the pluton radius. The solidification time of a pluton with a radius of 1 kilometer is 5 × 10 4 years; for an otherwise identical pluton with a radius of 10 kilometers, the solidification time is ∼10 6 years. The water content has a marked effect on the solidification time. A granodiorite pluton with a radius of 5 kilometers and either 0.5 or 4 percent (by weight) water cools in 3.3 × 10 5 or 5 × 10 4 years, respectively. Convection solidification times are usually but not always less than conduction cooling times.",
    url = "https://doi.org/10.1126/science.207.4428.299",
    doi = "10.1126/science.207.4428.299",
    number = "4428",
    pages = "299-301",
    volume = "207"
}

@misc{spera1980thermal1,
    author = "Spera, F",
    title = "Thermische Evolution von Plutonen",
    year = "1980",
    howpublished = "ein parametrisierter Ansatz: Science, v. 207, p. 299-301",
    note = "talkorigins\_source = {true}; raw\_reference = {Spera, F., 1980, Thermische Evolution von Plutonen: ein parametrisierter Ansatz: Science, v. 207, p. 299-301.}"
}

@article{yoshinobu1998modeling,
    author = "Yoshinobu, Aaron S. und Okaya, David A. und Paterson, Scott R.",
    title = "Modellierung der thermischen Evolution von Störungskontrollierten Magmen-Einlagerungsmodellen: Implikationen für die Erstarrung von Granitoid-Plutonen",
    year = "1998",
    journal = "Journal of Structural Geology",
    url = "https://doi.org/10.1016/s0191-8141(98)00064-9",
    doi = "10.1016/s0191-8141(98)00064-9",
    number = "9-10",
    pages = "1205-1218",
    volume = "20"
}

Thermochronologische Datierung wurde verwendet, um die thermische Evolution der mesozoischen Plutone und die Hebungs geschichte des Yanshan-Orogen-Gürtels zu untersuchen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Abkühlungsgeschichte der Plutone kompliziert ist und dem inhomogenen Hebungsprozess des Yanshan-Orogen-Gürtels entspricht. Der Panshan-Granit kühlte sich schnell zwischen 226,48–204,95 Ma mit einer Rate von 10,22°C/Ma ab, nachdem er bei einer Tiefe von etwa 10 km emporgehoben wurde, und seine schnelle Hebung erfolgte in etwa 96–35 Ma mit einer durchschnittlichen Rate von 0,115 mm/a. Der Wulingshan-Pluton kühlte sich schnell zwischen 132–127,23 Ma mit einer Rate von 94,34°C/Ma ab, und seine schnelle Hebung erfolgte in 86–45 Ma mit einer durchschnittlichen Rate von 0,186 mm/a. Der Yunmengshan-Granit kühlte sich schnell zwischen 143–120,99 Ma mit einer Rate von 19,51°C/Ma ab, und seine schnelle Hebung erfolgte in 106–103,95 Ma und 20–0,0 Ma mit einer Rate von 1,06 mm/a bzw. 0,15 mm/a. Der Sihetang-Granit-Gneis hob sich seit 13 Ma schnell mit einer durchschnittlichen Rate von 0,256 mm/a. Der Badaling-Granit hob sich seit 6 Ma schnell mit einer durchschnittlichen Rate von 0,556 mm/a. Die zänozoische Hebung der Yanshan-Berge lässt sich gut mit dem Rissprozess der umliegenden Becken korrelieren.

@article{zhenhan2000thermal,
    author = "Zhenhan, WU und Shengqin, CUI und Dagang, ZHU und Xiangyang, FENG und Yinsheng, MA",
    title = "Thermal Evolution of Plutons and Uplift Process of the Yanshan Orogenic Belt",
    year = "2000",
    journal = "Acta Geologica Sinica - English Edition",
    abstract = "Thermochronologische Datierung wurde verwendet, um die thermische Evolution der mesozoischen Plutone und die Hebungs geschichte des Yanshan-Orogen-Gürtels zu untersuchen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Abkühlungsgeschichte der Plutone kompliziert ist und dem inhomogenen Hebungsprozess des Yanshan-Orogen-Gürtels entspricht. Der Panshan-Granit kühlte sich schnell zwischen 226,48–204,95 Ma mit einer Rate von 10,22°C/Ma ab, nachdem er bei einer Tiefe von etwa 10 km emporgehoben wurde, und seine schnelle Hebung erfolgte in etwa 96–35 Ma mit einer durchschnittlichen Rate von 0,115 mm/a. Der Wulingshan-Pluton kühlte sich schnell zwischen 132–127,23 Ma mit einer Rate von 94,34°C/Ma ab, und seine schnelle Hebung erfolgte in 86–45 Ma mit einer durchschnittlichen Rate von 0,186 mm/a. Der Yunmengshan-Granit kühlte sich schnell zwischen 143–120,99 Ma mit einer Rate von 19,51°C/Ma ab, und seine schnelle Hebung erfolgte in 106–103,95 Ma und 20–0,0 Ma mit einer Rate von 1,06 mm/a bzw. 0,15 mm/a. Der Sihetang-Granit-Gneis hob sich seit 13 Ma schnell mit einer durchschnittlichen Rate von 0,256 mm/a. Der Badaling-Granit hob sich seit 6 Ma schnell mit einer durchschnittlichen Rate von 0,556 mm/a. Die zänozoische Hebung der Yanshan-Berge lässt sich gut mit dem Rissprozess der umliegenden Becken korrelieren.",
    url = "https://doi.org/10.1111/j.1755-6724.2000.tb00426.x",
    doi = "10.1111/j.1755-6724.2000.tb00426.x",
    number = "1",
    pages = "7-13",
    volume = "74"
}

Als wichtige Energiebasis in Zentralchina verfügt das Pingdingshan-Kohlefeld über reichlich Kohle- und Geothermieressourcen. Die kooperative Erkundung von Kohle- und Geothermieressourcen ist von Bedeutung für die umfassende Nutzung von Energieressourcen. Diese Arbeit sammelte kohleführende Proben aus dem Pingdingshan-Kohlefeld, um die tektonisch-thermische Evolution eines Kohlefeldes mit hoher Geothermie zu untersuchen, insbesondere das gegenwärtige Geothermiefeld und das Modell der Kohlenwasserstoffbildung. Die geochemischen Ergebnisse zeigen, dass die Shanxi- und Taiyuan-Muttergesteine durchschnittliche R o -Werte von 0,88 bzw. 0,97 % aufweisen, mit einem durchschnittlichen Rock-Eval T max -Wert von 442 °C. Die Kohlenwasserstoffbildung in den Muttergesteinen begann vor ∼205 Ma, mit den höchsten Raten vor ∼170 Ma und erreichte im frühen Kreidezeitraum ein maximales Umwandlungsverhältnis von 40–50 %. Das Alter und die Länge der Apatit-Spaltspurdaten (AFTs) deuten darauf hin, dass die kohleführenden Schichten nach dem späten Perm eine signifikante postdepositionale Rekristallisation durchliefen und ein anomales thermisches Ereignis im späten Mesozoikum andeuten. Das mesozoisch-känozoische thermische Ereignis wurde hauptsächlich durch die plutonische Metamorphose des frühen Jura und die magmatische thermische Metamorphose des frühen Kreidezeitraums verursacht, wobei eine maximale Paläotemperatur von ∼140 °C erreicht wurde. Das magmatische thermische Ereignis resultierte aus der intensiven postorogenen Extension des Qinling-Dabie-Orogenen Gürtels, verursacht durch den tektonischen Übergang der Nord- und Südchinesischen Platten. Die gegenwärtig hohe Geotemperatur des Pingdingshan-Kohlefeldes wird durch die Horststruktur dominiert, die durch die regionale Extension des Becken-Bergsystems verursacht wurde. Der kambriische Kalkstein mit hoher Wärmeleitfähigkeit, der unter dem Kohlemaass liegt, sammelt tiefe Wärme und bildet ein Wärmeakkumulationszentrum dieser Horststruktur mit einem Wärmefluss von 74 mW/m² und einer maximalen Temperatur von ∼50 °C heute.

@article{doi101021acsomega3c00800,
    author = "Yu, Kun und Wan, Zhijun und Li, Yanhe und Ju, Yiwen und Wang, Zhuting und Zhang, Yuan und Zhao, Shuai und Zhao, Kaidi",
    title = "Thermal Evolution, Hydrocarbon Generation, and Heat Accumulation of a High Geothermal Coalfield: A Case Study of Pingdingshan Coalfield, China.",
    year = "2023",
    journal = "ACS omega",
    abstract = "Als wichtige Energiebasis in Zentralchina verfügt das Pingdingshan-Kohlefeld über reichlich Kohle- und Geothermieressourcen. Die kooperative Erkundung von Kohle- und Geothermieressourcen ist von Bedeutung für die umfassende Nutzung von Energieressourcen. Diese Arbeit sammelte kohleführende Proben aus dem Pingdingshan-Kohlefeld, um die tektonisch-thermische Evolution eines Kohlefeldes mit hoher Geothermie zu untersuchen, insbesondere das gegenwärtige Geothermiefeld und das Modell der Kohlenwasserstoffbildung. Die geochemischen Ergebnisse zeigen, dass die Shanxi- und Taiyuan-Muttergesteine durchschnittliche R o -Werte von 0,88 bzw. 0,97 % aufweisen, mit einem durchschnittlichen Rock-Eval T max -Wert von 442 °C. Die Kohlenwasserstoffbildung in den Muttergesteinen begann vor ∼205 Ma, mit den höchsten Raten vor ∼170 Ma und erreichte im frühen Kreidezeitraum ein maximales Umwandlungsverhältnis von 40–50 %. Das Alter und die Länge der Apatit-Spaltspurdaten (AFTs) deuten darauf hin, dass die kohleführenden Schichten nach dem späten Perm eine signifikante postdepositionale Rekristallisation durchliefen und ein anomales thermisches Ereignis im späten Mesozoikum andeuten. Das mesozoisch-känozoische thermische Ereignis wurde hauptsächlich durch die plutonische Metamorphose des frühen Jura und die magmatische thermische Metamorphose des frühen Kreidezeitraums verursacht, wobei eine maximale Paläotemperatur von ∼140 °C erreicht wurde. Das magmatische thermische Ereignis resultierte aus der intensiven postorogenen Extension des Qinling-Dabie-Orogenen Gürtels, verursacht durch den tektonischen Übergang der Nord- und Südchinesischen Platten. Die gegenwärtig hohe Geotemperatur des Pingdingshan-Kohlefeldes wird durch die Horststruktur dominiert, die durch die regionale Extension des Becken-Bergsystems verursacht wurde. Der kambriische Kalkstein mit hoher Wärmeleitfähigkeit, der unter dem Kohlemaass liegt, sammelt tiefe Wärme und bildet ein Wärmeakkumulationszentrum dieser Horststruktur mit einem Wärmefluss von 74 mW/m² und einer maximalen Temperatur von ∼50 °C heute.",
    url = "https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10157654/",
    doi = "10.1021/acsomega.3c00800",
    pmcid = "PMC10157654",
    pmid = "37151538"
}