第章微量元素地球化学岩浆作用模型.ppt

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1、4.2岩浆作用过程中微量元素分配演化的定量模型2021/9/714.2.1岩浆形成过程中部分熔融的定量模型4.2.2岩浆结晶过程中结晶作用模型2013/10/11自然体系如岩浆作用中，元素在不同相间的分配并非是静态的分配，而是动态演进式的分配。例如橄榄石自玄武岩浆中结晶(Ni在橄榄石与熔体间的分配系数≈14)，随着晶体内部结晶Ni将在晶体核心富集，同时使与之平衡的熔体中Ni浓度降低当晶体外层依次结晶时，尽管Ni的分配系数不变，但是在熔体中Ni浓度愈来愈低的情况下进行分配的，结果不仅橄榄石晶体核心到边缘Ni浓度逐渐变低，而且熔体中的Ni

2、也随橄榄石晶出而愈益贫化。22013/10/11岩浆作用指岩浆形成、演化和固结成岩的一系列作用。岩浆作用过程中，往往经历部分熔融作用、同化混染、岩浆混合和结晶作用等过程。微量元素在矿物和熔体之间的分配可能导致在岩浆作用过程中微量元素的浓度变化达几个数量级。因此，微量元素分配的定量研究可以用来作为岩浆演化高度灵敏的指示剂。32013/10/11如果在开放体系中，岩浆分异通过以下两种过程进行:与其它固体混染物的同化作用(Assimilationofaninitiallysolidcontaminant)两种以上成分不同的岩浆的混合作用(M

3、ixingoftwoormorecontrastingmagmas)42013/10/11岩浆作用2021/9/75源区部分熔融原始岩浆快速上升喷出地表火山岩结晶分异同化混染侵入上升的地幔柱头软流圈岩石圈地幔中下地壳2013/10/11研究微量元素在岩浆过程中的分配演化规律，仅仅依靠简单的分配定律显然不够，还必须研制出适用于表征地质体系各类作用过程微量元素行为的数学模型。径过努力，地球化学已径有了模拟多种岩浆作用过程中元素分配演化的定量模型。最常用的为分离结晶和部分熔融过程模型。这些模型都是以微量元素在晶体相与熔体相之间的分配系数为基

4、础的。62013/10/114.2.1岩浆形成过程中部分熔融的定量模型微量元素一般原则也可用于岩浆部分熔融，说明随熔融进行Tr在形成岩浆中富集或贫化的趋势。三种端元模式:①批次或平衡熔融(batchmelting):部分熔融过程中熔体与残余固相发生连续再平衡，直到熔体移出-平衡部分熔融。②分馏熔融(fractionalmelting):部分熔融产生的无限小量熔体连续地自残余相移出。③收集熔融(collectionmelting):部分熔融产生的熔体连续自残余相移出，聚集于一个岩浆房中，经充分混合最后得出一种平均成分。72013/10/

5、114.2.1岩浆形成过程中部分熔融的定量模型1.平衡部分熔融2.定量模型假设3.定量模型2021/9/782013/10/111.平衡部分熔融岩浆形成最常见和最可能的就是平衡部分熔融（equilibriummelting），在整个部分熔融过程中，熔体与残留固体始终保持平衡，直到熔体离去，这种熔融又称批次熔融、平衡熔融或一次熔融。94.2.1岩浆形成过程中部分熔融的定量模型2013/10/11①在整个部分熔融过程中微量元素在固相和液相之间的总分配系数始终保持不变；②整个熔融过程中残余固相中各矿物相对形成熔体的贡献比例保持不变。2021

6、/9/7102.定量模型2个假设2013/10/11推导出批次熔融定量模型:(5.1)CiL-元素i在形成熔体中的浓度，Ci0-i在原始固相中的浓度，D0-熔融开始时i在母岩矿物集合体与熔体之间的总分配系数，F-形成熔体占母岩重量百分数，反映部分熔融程度(0到1熔融程度增大)。P-元素在被熔参加熔体的那些矿物与熔体间的总分配系数。3.定量模型112013/10/11如果熔融过程中原始固相中某一矿物质量百分数Wi0等于熔融后残余固相中该矿物的重量百分数Wi和进入到熔体中该矿物相的重量百分数Pi，Wi0＝Wi＝Pi，则D0＝D＝P，即如果

7、各种矿物相的熔化是按照它们在母岩中的标准比例进行，熔化过程中式D＝中的Wi保持不变，或形成的熔体与母岩具有相同成分，P＝D0，式(5.1)简化为:或D0代替了P，为模式批次熔融模型(modalmelting)。(5.2)(5.3)122013/10/11地壳中要确定一种岩浆形成的源岩及其矿物成分一般很困难，式(5.1)的应用受到很大限制。但部分熔融的残余固相往往可在岩石深源包体中找到，所以赫尔托根和吉贝尔斯(1976)考虑在方程式中只包含可能为母岩的Tr浓度，熔体自残余体移出时残余固相的矿物成分以及部分熔融程度。证明熔体移出时Tr在残

8、余固体与熔体之间的总分配系数D由下式给出：D＝(D0－PF)/(1-F)(5.4)代入式(5.1)得：Cil/Ci0＝1/[D(1－F)+F](5.5)132013/10/11CiL/COi＝1/[D(1－F)+F]公式