Nový pohled na interpretaci magnetických staveb za pomoci 3D mikrostrukturní analýzy, numerického modelování a kvantově mechanického popisu (GA22-12828S)

Anizotropie magnetických vlastností hornin je velmi rozšířená, rychlá a levná metoda studia struktury hornin. Získaná magnetická stavba představuje velmi citlivý strukturní záznam deformace a toku v horninách. Nejúčelnějším přístupem k interpretaci magnetické stavby ve složitých horninových systémech se ukazuje být numerické modelování. Tento přístup je však omezen možnostmi mikrostrukturní analýzy a znalostmi magnetických vlastností minerálů. Navrhujeme nový způsob modelování magnetických vlastností hornin založený na 3D zobrazovacích metodách a rozvoji kvantově-mechanických výpočtů struktury a fyzikálních vlastností minerálů. Navrhovaný přístup ověříme na dvou příkladech lokalizace deformace v horninách. Nové použití teoretických kvantově-mechanických výpočtů umožní zkoumat závislost magnetokrystalické anizotropie na chemickém složení. Očekávaným výsledkem je zhodnocení možností 2D a 3D mikrostrukturních metod, kvantově-mechanických výpočtů a numerického modelování k interpretaci anizotropie magnetické susceptibility a jejího užití pro stanovení horninové mikrostruktury.

Cíle projektu

Model magnetické stavby založený na 3D mikrostrukturním obraze, numerickém modelování a ab-initio kvantově-mechanických výpočtech. Využití pokročilých metod 3D analýzy pro interpretaci dvou případů komplexních geologických procesů. Implementace kvantově-mechanických výpočtů vlastností minerálů.

Grantový projekt ve spolupráci s Katedrou inženýrství pevných látek na FJFI ČVUT, Praha

Hlavní řešitel: Matěj Machek, tým ROCKS
Hlavní spoluřešitel: Monika Kučeráková

Členové týmu:
Vladimír Kusbach, tým ROCKS
Zuzana Roxerová, tým ROCKS
Eduard Petrovský, tým ENVIRO
Prokop Závada, tým ROCKS
Martin Chadima, společnost Agico

Project duration: 2022 – 2024

Publikace

Kusbach V.K., Machek M., Roxerová Z., Schulmann K., Ulrich S., Chadima M. Origin of anisotropy of magnetic susceptibility in serpentinized orogenic peridotite. Studia Geophysica et Geodaetica – accepted
Machek, M., Roxerová, Z., Kusbach, V., Kučeráková, M., & Vratislav, S. (2025). Evolution of microstructure and texture in a small-scale hightemperature marble shear zone from the Ossa-Morena Zone (Iberian Variscan Belt). Acta Geologica Hispanica, 23, 1. https://doi.org/10.1344/geologicaacta2025.23.24
Roxerová, Z., Kusbach, V., Machek, M., Kučeráková, M., Vratislav, S., Vávrová, A., & Chadima, M. (2025). Effect of deformation mechanisms on magnetic record in marble shear zones. Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 26, e2025GC012456. https://doi.org/10.1029/2025GC012456
Petrovský, E., Machek, M., Egli, R., Kusbach, V., Roxerová, Z., & Rybacki, E. (2025). Directional dependence of magnetization and coercivity in hematite ore experimentally deformed in torsion. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 130, e2024JB031033. https://doi.org/10.1029/2024JB031033
Martin, S. A., Závada, P., and Kavanagh, J. L. (2023) Plaster and magnets: Modelling magnetic fabric development in magma intrusions using scaled analogue experiments: Tectonophysics, v. 855. doi: 10.1016/j.tecto.2023.229820
Roxerová, Z., Machek, M., Kusbach, V. K., & Vávrová, A. (2023). Strain localization: Analog modeling and anisotropy of magnetic susceptibility. Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 24, e2022GC010630. doi: 10.1029/2022GC010630