微量元素在主要地质作用过程中的活动行为研究报告.ppt

微量元素地球化学Trace Element Geochemistry “Geochemistry really is for everyone!”By Fersman (1958) 3. 主要地质作用中的微量元素行为 3.1 岩浆作用中的微量元素行为 3.2 变质作用中的微量元素行为 3.3 流体作用中的微量元素行为 3.3 风化/沉积作用中的微量元素行为 1、? 岛弧玄武岩的HFSE和LILE之间的解耦现象（主要表现为LILE的富集以及Nb的亏损），洋壳在俯冲过程中的流体析出对地幔楔交代，形成富集型地幔，而岛弧玄武岩是否主要来自该富集型地幔的部分熔融？？ 2、岛弧玄武岩和洋岛玄武岩的主要差别在地球化学特征上的表现是什么？ 3.1 岩浆作用中的微量元素行为 岩浆产生的实质就是固态物质向液态转变的过程，当地壳或地幔岩石所处环境的温度升高或压力降低时，岩石就可能发生熔融，所产生的熔体与原岩分离后就形成原生岩浆； 部分熔融过程中，较早被熔融的组分称为易熔组分，较难熔融的组分称为难熔（或耐熔）组分。 岩浆形成后由于密度及压力差，因而会向上部迁移，并最终形成侵入岩或火山岩。 在岩浆成岩过程中，会发生一系列物理化学变化及和围岩之间的物质交换（主要包括分离结晶作用、同化混染及岩浆不混溶作用），而导致岩浆成分的演化，并最终形成岩石系列。 部分熔融作用（PM） 分离结晶作用（FC） 同化混染作用（A） 同化混染-分离结晶作用（AFC） 部分熔融作用（PM） 岩浆产生的实质就是固态物质向液态转变的过程 二辉橄榄岩/Lherzolite：Ol+Cpx+Opx 纯橄榄岩/Dunite和方辉橄榄岩/harzburgite: Ol+Opx+/-Cpx 部分熔融过程 部分熔融模型 批次(式)熔融Batch Melting 熔体在某一临界点被释放并向上迁移之前始终停留在原地； 平衡熔融作用； 熔融前后质量守恒！ 岩浆演化模型 ——批次熔融 公式1 CL = 熔体中微量元素i的浓度 C0 = 熔融前的源岩中微量元素i的浓度 F = 熔体的重量百分数(=熔体/(熔体+岩石)) 批次熔融 对不同Di值时，CL/CO对F变化 Di = 1.0 From Winter (2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall. Di ? 1.0 (相容元素) 熔体中元素i的浓度非常低 尤其在低度部分熔融时 (即低F值)更低 Di 1.0 (高度不相容元素) 高度富集在部分熔融产生的最初的少量熔体里 此后，随F值增加而快速降低 如果F ? 1，熔体中每个元素的浓度= 源岩中的浓度 (CL/CO ? 1) F ? 1 CL/CO ?1 文献 Allegre C.J. and Minster J.F., 1978. Quantitative Models of Trace Element Behavior in Magmatic Processes. Earth and Planetary Science Letters, 38: 1-25. 例: 玄武岩部分熔融中Rb和Sr变化 举例:玄武岩中Rb和Sr 将矿物模式比列，计算为百分含量； 计算总分配系数： DRb = 0.045 DSr = 0.848 3. 利用批次熔融模型计算不同F值时的CL/CO 4. 绘制CL/CO 对 F 图 分离熔融作用（Fractional Melting）逐渐增加的批次熔融 分离熔融作用（Fractional Melting）：熔体一旦形成，立即分离出去 分离熔融作用 Partition coefficients and Earth differentiation Partition coefficients and Earth differentiation Partition coefficients and Earth differentiation 计 算 实 例 一般认为MORB由亏损地幔部分熔融形成，如果我们知道MORB和亏损地幔微量元素含量，那么我们如何估计形成玄武岩的熔融程度。 REE compositions 利用批次熔融模型绘制该图解 结晶分离作用Crystal Fractionation 矿物在岩浆中晶出的可能过程 矿物与熔体连续再平衡，形成无环带晶体，即平衡结晶作用。 分离结晶作用，矿物和熔体之间只有表面平衡。 矿物与熔体连续再平衡 类似于平衡部分熔融作用，可以用平衡部分熔融方程式进行描述。 分离结晶作用Fractional crystallization/Rayleigh fractionat