微量元素地球化学岩浆作用模型PPT课件
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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。
202103/120/3110
4 .部分熔融过程中
微量元素的行为
2
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。
2013/10/11
2013/10/11
4
岩浆作用
火山岩
快速上升
喷
出
结晶分异
地 表
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
202103/120/3110
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☞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。
中岩式具有D＝相in1同Wi •KD成i中分的，WPi保＝持D不0，变式，(5或.1)形简成化的为熔: 体与母
☞或
C
l i
C
0 i
1 [D0 F(1 D0 )]
C
l i
C
0 i
1 [D0(1 F ) F )]
(5.2) (5.3)
百度文库
☞mDe0l代tin替g)了。P， 为模式批次熔融模型(modal
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也随橄榄石晶出而愈益贫化。
2013/10/11
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。
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。
☞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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4.2.1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:
F部分熔融程度：F=0，熔融开始，
F=1, 熔融结束
D残余固相与熔体间的分配系数
此式即为常用的批次熔融的定量模型。
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CiL/COi＝1/[D(1－F)+F]
表明当熔体自残余体移出时， Cil/Ci0(给定微量元 素在熔体中的浓度与在母岩中原始浓度的比率)只 依赖于该元素在残余固体与熔体间的总分配系数 D及部分熔融程度F。
证明熔体移出时Tr在残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) 代入式(5.1)得：
(5.4)
Cil/Ci0＝1/[D(1－F)+F] (5.5)
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CiL/COi＝1/[D(1－F)+F]
公式中各参数含义：
CiL熔体中某元素浓度
COi母体或母岩中某元素浓度
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4.2.1 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
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➢1. 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（equilibrium melting），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。
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• 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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3. 定量模型
☞推导出批次熔融定量模型:
C
l i
C
0
i
1
D0 F(1 P )
(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，
4.2 岩浆作用过程中微量元素分配
演化的定量模型
➢4.2.1 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
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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
3
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)
两种以上成分不同的岩浆的混合作用(Mixing of two or more contrasting magmas)
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。
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☞如果熔融过程中原始固相中某一矿物质量百分数
W和Wii进0＝等入P于i，到熔则熔融D体后0＝中残D该余＝矿固P物，相相即中的如该重果矿量各物百种的分矿重数物量P相百i，的分W熔数i0＝化Wi 是按照它们在母岩中的标准比例进行，熔化过程
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☞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。
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4 .部分熔融过程中
微量元素的行为
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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。
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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岩浆作用
火山岩
快速上升
喷
出
结晶分异
地 表
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
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。
中岩式具有D＝相in1同Wi •KD成i中分的，WPi保＝持D不0，变式，(5或.1)形简成化的为熔: 体与母
☞或
C
l i
C
0 i
1 [D0 F(1 D0 )]
C
l i
C
0 i
1 [D0(1 F ) F )]
(5.2) (5.3)
百度文库
☞mDe0l代tin替g)了。P， 为模式批次熔融模型(modal
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也随橄榄石晶出而愈益贫化。
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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。
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。
☞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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4.2.1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:
F部分熔融程度：F=0，熔融开始，
F=1, 熔融结束
D残余固相与熔体间的分配系数
此式即为常用的批次熔融的定量模型。
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CiL/COi＝1/[D(1－F)+F]
表明当熔体自残余体移出时， Cil/Ci0(给定微量元 素在熔体中的浓度与在母岩中原始浓度的比率)只 依赖于该元素在残余固体与熔体间的总分配系数 D及部分熔融程度F。
证明熔体移出时Tr在残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) 代入式(5.1)得：
(5.4)
Cil/Ci0＝1/[D(1－F)+F] (5.5)
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CiL/COi＝1/[D(1－F)+F]
公式中各参数含义：
CiL熔体中某元素浓度
COi母体或母岩中某元素浓度
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4.2.1 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
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➢1. 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（equilibrium melting），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。
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• 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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3. 定量模型
☞推导出批次熔融定量模型:
C
l i
C
0
i
1
D0 F(1 P )
(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，
4.2 岩浆作用过程中微量元素分配
演化的定量模型
➢4.2.1 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
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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
3
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)
两种以上成分不同的岩浆的混合作用(Mixing of two or more contrasting magmas)
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。
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☞如果熔融过程中原始固相中某一矿物质量百分数
W和Wii进0＝等入P于i，到熔则熔融D体后0＝中残D该余＝矿固P物，相相即中的如该重果矿量各物百种的分矿重数物量P相百i，的分W熔数i0＝化Wi 是按照它们在母岩中的标准比例进行，熔化过程
2013/10/11
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☞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。