【精】微量元素地球化学岩浆作用模型
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• 岩浆形成最常见和最可能的就是平衡部 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
分熔融（equilibrium melting），在整个 瑞利分馏定律（Rayleigh fractionation law）
CiL/COi＝1/持[D(1－平F)+F]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。
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2. 定量模型2个假设
• ① 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。
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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础的。
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岩浆形成过程中部分熔融的定量模型
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也随橄榄石晶出而愈益贫化。
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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。
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础的。 原因：微量元素在晶体中的扩散要比在熔体中慢得多，使得微量元素在晶体边缘和晶体核部的分布不均一，导致晶体边缘与熔体能达
部分熔融过程中，熔体与残留固体始终保 到平衡，而晶体内部则不能与熔体平衡，形成的晶体具环带状构造。
① 当F →0（ cL/co→1/D ） 如果知道某Tr在低度部分熔融岩浆中浓度和D值， 据方程估计该元素在源区中浓度。
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。
☞C -元素i在形成熔体中的浓度，C -i在原始固相中的浓度， 假定有一含斜长石45%， 单斜辉石37%， 橄榄石18%的辉长岩源岩经历部分熔融， 用批次熔融模型计算当F=0.
绘制每种元素的Cl/LCovs.
0
微量元素一般原则i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i贫化的趋势。
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3. 定量模型
☞推导出批次熔融定量模型: 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。
ciL 残余熔体中元素浓度
D＝(D0－PF)/(1-F)
(5.
② 总分配系数D <1的不相容元素：
l 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
C 1 缘Ni浓度逐渐变低， 而且熔体中的Ni也随橄榄石晶出而愈益贫化。
i (5.1) ② 总分配系数D <1的不相容元素：
0 岩浆形成过程中部分熔融的定量模型
C D F(1P) 最常用的为分离结晶和部分熔融过程模型。
i 分离结晶作用元素扩散类型
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
0
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，
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(batch melting): 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(fractional melting): 部分熔融产生的无限 小量熔体连续地自残余相移出。
两种以上成分不同的岩浆的混合作用(Mixing of two or more contrasting magmas)
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岩浆作用
火山岩
快喷
速出
上 升
地 表
结晶分异 同化混染
源区部分熔融 原始岩浆
上升的地幔柱头 软流圈 岩石圈地幔 中下地壳
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☞研究微量元素在岩浆过程中的分配演化规律，仅
③ 收集熔融(collection melting): 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。
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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
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岩浆形成过程中部分熔融的定量模型
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。
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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(Assimilation of an initially solid contaminant)
4.2 岩浆作用过程中微量元素分配
演化的定量模型
➢岩浆形成过程中部分熔融的定量模型 ➢岩浆结晶过程中结晶作用模型
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➢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
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。
➢1. 平衡部分熔融 在熔体中富集，但其最大的富集浓度不能超出D =0的曲线。
② 分馏熔融(fractional melting): 部分熔融产生的无限小量熔体连续地自残余相移出。 而Tr在残余固相中的浓度(Cis)与母岩中该元素的原始浓度(Ci0)之比值(Cil/Ci0)， 可以根据Cis/Ci0＝Cil/Ci0D 这种关系式计算出来，因 为根据分配系数的定义：D＝Cis/Cil。
中Ni浓度降低
分熔融（equilibrium melting），在整个 瑞利分馏定律（Rayleigh fractionation law）
CiL/COi＝1/持[D(1－平F)+F]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。
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2. 定量模型2个假设
• ① 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。
2/01201//161/21
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础的。
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岩浆形成过程中部分熔融的定量模型
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也随橄榄石晶出而愈益贫化。
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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。
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础的。 原因：微量元素在晶体中的扩散要比在熔体中慢得多，使得微量元素在晶体边缘和晶体核部的分布不均一，导致晶体边缘与熔体能达
部分熔融过程中，熔体与残留固体始终保 到平衡，而晶体内部则不能与熔体平衡，形成的晶体具环带状构造。
① 当F →0（ cL/co→1/D ） 如果知道某Tr在低度部分熔融岩浆中浓度和D值， 据方程估计该元素在源区中浓度。
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。
☞C -元素i在形成熔体中的浓度，C -i在原始固相中的浓度， 假定有一含斜长石45%， 单斜辉石37%， 橄榄石18%的辉长岩源岩经历部分熔融， 用批次熔融模型计算当F=0.
绘制每种元素的Cl/LCovs.
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微量元素一般原则i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i贫化的趋势。
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3. 定量模型
☞推导出批次熔融定量模型: 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。
ciL 残余熔体中元素浓度
D＝(D0－PF)/(1-F)
(5.
② 总分配系数D <1的不相容元素：
l 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
C 1 缘Ni浓度逐渐变低， 而且熔体中的Ni也随橄榄石晶出而愈益贫化。
i (5.1) ② 总分配系数D <1的不相容元素：
0 岩浆形成过程中部分熔融的定量模型
C D F(1P) 最常用的为分离结晶和部分熔融过程模型。
i 分离结晶作用元素扩散类型
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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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，
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(batch melting): 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(fractional melting): 部分熔融产生的无限 小量熔体连续地自残余相移出。
两种以上成分不同的岩浆的混合作用(Mixing of two or more contrasting magmas)
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岩浆作用
火山岩
快喷
速出
上 升
地 表
结晶分异 同化混染
源区部分熔融 原始岩浆
上升的地幔柱头 软流圈 岩石圈地幔 中下地壳
2/01201//161/21
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☞研究微量元素在岩浆过程中的分配演化规律，仅
③ 收集熔融(collection melting): 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。
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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
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岩浆形成过程中部分熔融的定量模型
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。
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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(Assimilation of an initially solid contaminant)
4.2 岩浆作用过程中微量元素分配
演化的定量模型
➢岩浆形成过程中部分熔融的定量模型 ➢岩浆结晶过程中结晶作用模型
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➢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
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。
➢1. 平衡部分熔融 在熔体中富集，但其最大的富集浓度不能超出D =0的曲线。
② 分馏熔融(fractional melting): 部分熔融产生的无限小量熔体连续地自残余相移出。 而Tr在残余固相中的浓度(Cis)与母岩中该元素的原始浓度(Ci0)之比值(Cil/Ci0)， 可以根据Cis/Ci0＝Cil/Ci0D 这种关系式计算出来，因 为根据分配系数的定义：D＝Cis/Cil。