高等微量元素地球化学课件：岩浆作用过程的鉴别.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,岩浆作用过程的鉴别,在火成岩及其有关矿产成因研究中经常遇到的问题是,所研究的岩石或岩套是部分熔融形成的还是经分离结晶作用产生的？,它们与源岩或母岩浆的关系如何？,利用分离结晶和平衡部分熔融作用模型公式的性质有可能加以鉴别,微量元素地球化学模型的应用,一、部分熔融与分离结晶作用的甄别,1,、,利用不相容元素和极不相容元素,亲岩浆元素,M,总体分配系数明显小于,1,（,0.40.1,），如,HREE,、,Zr,、,Hf,超亲岩浆元素,H,总体分配系数近于,0,（明显小于,0.20.05,）,如,Ta,、,Th,、,La,、,Ce,（,LREE,）,微量元素地球化学模型的应用,一、部分熔融与分离结晶作用的甄别,在分离结晶作用中,(,C,l,=,C,ol,F,(,k-1,),),：,C,Ml,C,Mol,/,F,C,Hl,C,Hol,/,F,C,Hl,/,C,Ml,=C,Hol,/C,Mol,常数,在,C,Hl,/,C,Ml,对,C,Hl,作图的图解中，样品投影点呈水平分布,微量元素地球化学模型的应用,一、部分熔融与分离结晶作用的甄别,C,l,液相中元素浓度,C,os,源岩固相元素浓度,F,液相分数,k,分配系数,C,Hl,液相中极不相容元素浓度,C,Hos,源岩固相极不相容元素浓度,k,M,不相容元素的,分配系数,C,Ml,液相中不相容元素浓度,C,Mos,源岩固相极不相容元素浓度,微量元素地球化学模型的应用,一、部分熔融与分离结晶作用的甄别,在批式熔融作用中,(,C,l,/C,os,=,1,/,F+k,(1,F,),),：,k,H,(1,F,)0,C,Hl,C,Hos,/,F,k,M,*F,0,C,Ml,C,Mos,/(,k,M,+,F,),所以有：,C,Hl,/,C,Ml,=(,C,Hos,/,F,)/,C,Mos,/(,k,M,+,F,),=(,C,Hos,/,F,)(,k,M,+,F,)/,C,Mos,=,(,C,Hl,*k,M,+C,Hos,)/,C,Mos,=,C,Hl,(,k,M,/,C,Mos,)+,C,Hos,/,C,Mos,在,C,Hl,/,C,Ml,对,C,Hl,作图的图解中，样品投影点沿斜率为,k,M,/,C,Mos,的直线分布,微量元素地球化学模型的应用,一、部分熔融与分离结晶作用的甄别,微量元素地球化学模型的应用,一、部分熔融与分离结晶作用的甄别,在,F,值为,0,0.5,的范围内，分配系数明显大于,1,的相容元素在平衡部分熔融作用中的含量变化比较稳定，变化,小于,极不相容元素,在,F,值为,1,0.5,的范围内，分配系数明显大于,1,的相容元素在分离结晶作用中的含量变化明显,大于,极不相容元素（,D,0,）,因此，,当某一源岩先部分熔融后，再通过分离结晶固结成岩而形成的一系列岩石的过程将会在这一对微量元素的含量变化上反映出来,微量元素地球化学模型的应用,2,、利用分配行为相反的微量元素,一、部分熔融与分离结晶作用的甄别,实,例,考,察,设一种岩石含：,Ce,（铈）,10 ppm(D=0,，强不相容元素,),Sr,（锶）,278 ppm(D=4,，相容元素,),开始发生,40,的平衡部分熔融,然后所形成的岩浆发生分离结晶作用，直至完全结晶,考察不相容元素和相容元素含量的变化,微量元素地球化学模型的应用,2,、利用分配行为相反的微量元素,一、部分熔融与分离结晶作用的甄别,40,的平衡部分熔融过程,C l/C o=,1,/,F+D,(1,F,),微量元素地球化学模型的应用,2,、利用分配行为相反的微量元素,一、部分熔融与分离结晶作用的甄别,F,值,0.1,0.15,0.2,0.3,0.4,Ce,D=0,C l/C o,10,6.67,5,3.33,2.5,ppm,(10),100,66.7,50,33.3,25,Sr,D=4,C l/C o,0.27,0.28,0.29,0.32,0.36,ppm,(278),75.6,77.8,80.6,89,100,分离结晶作用,Cl/Co,=,F,D-,1,微量元素地球化学模型的应用,2,、利用分配行为相反的微量元素,一、部分熔融与分离结晶作用的甄别,F,值,0.9,0.8,0.7,0.6,0.5,Ce,D=0,C l/C o,1.11,1.25,1.43,1.67,2.0,ppm,(25),27.8,31.3,35.8,41.8,50,Sr,D=4,C l/C o,0.73,0.51,0.34,0.22,0.13,ppm,(100),73,51,34,22,13,因此，当某一源岩先部分熔融后，再通过分离结晶固结成岩而形成的一系列岩石的过程将会在这一对微量元素的含量变化上反映出来相容元素（,D=4,）和不相容元素（,D=0,）在两套成因不同岩石中的分布。

图中百分数为,F,值由于,Ce,的分配系数为零，它在部分熔融和分离结晶作用中的浓度按,Cl,/,Co,1/,F,的趋势变化,微量元素地球化学模型的应用,2,、利用分配行为相反的微量元素,一、部分熔融与分离结晶作用的甄别,定量模拟岩石成因,安山岩成因（,Gill,，,1981,）,岩浆混合作用模型,岩浆混合作用是两种或者两种以上母体岩浆源，经过岩浆混合作用形成一种新的均匀的岩浆过程，称为岩浆混合作用,岩浆混合作用的质量方程的通式为：,AX,+,BXY,+,CY,+,D,=0,（双曲线方程）,其中：,X,和,Y,为坐标变量，可以分别为元素和元素比值，,A,、,B,、,C,和,D,均为系数，系数,B,决定了双曲线的曲率，当,B=0,时，方程简化为线性方程,AX,+,CY,+,D,=0,岩浆混合作用模型,元素比值对元素比值图,双曲线,令,Y=Q/a,X=P/b,例如,K/Rb,对,Rb/Sr,、,87,Sr/,86,Sr,对,143,Nd/,144,Nd,作图等，混合前两个初始岩浆用做分母的元素分别为,(a,1,b,1,),和（,a,2,b,2,）时，,令,r=a,1,b,2,/a,2,b,1,，,式,AX,+,BXY,+,CY,+,D,=0,（双曲线方程）中各参数为：,A=a,2,b,1,Y,2,-a,1,b,2,Y,2,;B=a,1,b,2,-a,2,b,1,=a,2,b,1,（,r-1,）,C=a,1,b,2,X,2,Y,1,-a,2,b,1,X,1,Y,2,岩浆混合作用模型,元素比值对元素比值图,岩浆混合作用模型,元素比值对元素图,仍为双曲线,令,Y=Q,X=P/b,例如,K/Rb,对,Sr,、,87,Sr/,86,Sr,对,Sr,作图等，混合前两个初始岩浆用做分母的元素分别为,(a,1,b,1,),和（,a,2,b,2,）时，,b,1,=b,2,=1,，,这时,r=a,1,b,2,/a,2,b,1,=a,1,/a,2,，,AX,+,BXY,+,CY,+,D,=0,仍为双曲线方程,式中各参数为：,A=a,2,Y,2,-a,1,Y1;,B=a,1,-a,2,=a,2,（,r-1,）,C=a,2,X,1,-a,1,X,2,D=a,1,X,2,Y,1,-a,2,X,1,Y,2,岩浆混合作用模型,元素对元素图,为直线,令,Y=Q,X=P,例如,Rb,对,Sr,、,K,对,Rb,作图等，混合前两个初始岩浆的元素分别为,(Q,1,P,1,),和（,Q,2,P,2,）时，,a1=a2=b,1,=b,2,=1,，,这时,r=a,1,b,2,/a,2,b,1,=a,1,/a,2,=1,，,式,AX,+,BXY,+,CY,+,D,=0 B=0,，为直线方程,式中各参数为：,A=Y,2,-Y1;,B=0,C=X,1,-X,2,D=X,2,Y,1,-X,1,Y,2,如果直接用两个原始浓度表示：,C,m,i,=C,1,i,a+C,2,i,(1-a),其中：,C,m,i,元素,i,混合后浓度,C,1,i,和,C,2,i,分别为元素,i,混合前浓度,a-,为两个源混合的质量分数,2003.3.25,Continental Arc Magmatism,Figure 17-1.,Map of western South America showing the plate tectonic framework,and the distribution of volcanics and crustal types.NVZ,CVZ,and SVZ are the northern,central,and southern volcanic zones.After Thorpe and Francis(1979),Tectonophys.,57,53-70;Thorpe,et al,.(1982)In R.S.Thorpe(ed.),(1982).,Andesites.Orogenic Andesites and Related Rocks,.John Wiley and Harmon,et al.,(1984),J.Geol.,Soc.London,141,803-822.Winter(2001)An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology.Prentice Hall.,定量模拟岩石成因,安山岩成因,定量模拟岩石成因,安山岩成因,。