中国科学院大学,岩石地球化学考题预测+复习要点+目录 - 图文 联系客服

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l

用 ci除方程两边,得:

olslci/ ci = F + (1-F) (ci/ci)

sl

由于ci/ci 就是元素i的总体分配系数Di,因此得到:

ol

ci/ ci = F + (1-F)Di

将方程两边上下掉换,得到:

lo

ci / ci =1/[ F + (1-F)Di]=1/[ Di + (1- Di)F]

说明:上述过程的一个假设条件是,残留相中的矿物种类和比例(例如:a,b,c三种矿物)与源岩的矿物种类和比例相同。或者说,在熔融过程中,源岩的矿物组分等比例地进入熔体。

如果源岩的矿物组分不是等比例地进入熔体,严格说来,部分熔融的微量元素方程应该是: lo

ci / ci =1/[ Di + (1- Pi)F]

这里,Di是微量元素i在源岩与熔体间的分配系数, Pi是微量元素i在残留相与熔体间的分配系数 平衡部分熔融过程微量元素的变化规律

对平衡部分熔融过程中,微量元素的变化情况作如下简单的分析: lo

ci / ci =1/[ F + (1-F)Di]=1/[ Di + (1- Di)F]

lolo

如果Di = 1,则: ci/ ci = 1; 如果Di ?? 1,则: ci/ ci ? 1/F

平衡部分熔融过程微量元素变化的主要特征

不相容元素在溶体中富集,分配系数越小,富集程度越高;部分熔融程度越低,富集程度越高;不相容元素在残留体中亏损,分配系数越小,亏损程度越高;相容元素在溶体中的含量低于源岩,分配系数越大,亏损程度越高。

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(2)结晶过程 对结晶过程的理解

岩浆演化的基本过程,倾向于导致岩浆全部结晶,即100%变成结晶相;矿物结晶过程中,矿物表面与残余岩浆之间可以一直保持平衡;但是,矿物内部与残余岩浆脱离接触,难以继续保持平衡。因此,平衡结晶过程很少实现。实际的结晶过程是一种保持表面平衡的过程,接近分离结晶过程。在岩浆结晶过程中存在矿物结晶次序的差别,一些矿物先结晶,一些矿物后结晶,如鲍文反应序列所示。由于重力等作用,先结晶的矿物可能发生堆积,与残余岩浆分离。这也会造成分离结晶作用。岩浆分离结晶的程度,取决于岩浆的类型和粘度、结晶的速度等条件。

分离结晶过程的定量模型

设结晶的矿物与残余岩浆保持表面平衡,因此,结晶过程符合Rayligh分馏定律。

lRs

微量元素i在残余岩浆、瞬时结晶相,平均结晶相中的浓度分别记为: ci、ci、ci

。 根据Rayligh分馏定律,得到下列方程:

分离结晶过程微量元素的变化规律

分离结晶过程中微量元素变化的主要特征

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lo

当D??1,这样的元素称为超岩浆元素H。上式变为:cH/cH= 1/F。超岩浆元素H在残余岩浆中的浓度主要与o l

结晶程度有关,可以作为结晶分异程度的指示:F = cH/cH

lo

如果D ? 1,上式变为:ci/ci= 1即元素i在岩浆中和结晶相中的浓度都没有大的变化。

当D ? 0.2-0.5,元素在岩浆结晶的大部分阶段(除了岩浆结晶的最晚期)的变化都非常平稳,也可以用来指示岩浆演化的进程。

(3)分离部分熔融模型

熔体一产生就很快离开熔融区,而移至别处汇聚。在熔融区,与残留相平衡共存的熔体始终只是新近产生小部分。这样的过程,称为分离部分熔融过程。现在的上地幔接近分离部分熔融的残留相。对于这一过程,微量元素i在l

新生成溶体中的浓度ci与部分熔融程度F的关系,采用微分方程的方法,得到下列方程:

当P = D时,上式简化为:

对这一方程所揭示的过程作简单的分析:

对于不相容元素i,如果D??1,例如在0.01以下,即使部分熔融程度较低,例如F?0.1,元素i在新生溶体中的含量也急剧下降。

地幔在地质历史上经历了普遍的部分熔融,因此,现在的地幔应该主要是亏损地幔, D??1的不相容元素含量极

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低。

如果地幔的哪个部位强不相容元素含量高,则该区地幔一定经历了另外的过程,如流体交代、地壳混染,等。

(4)混合模型

在岩石圈(壳幔)体系中,岩浆的发生和演化过程,都有可能存在不同来源物质的混合。最常见的,就是幔源岩浆与地壳物质的混合。 (5)其他模型

同化混染和分离结晶作用联合模型(AFC)

热的岩浆同化冷的围岩需要消耗大量的热能,这将会使岩浆的温度快速下降,导致结晶作用,同时结晶作用又会释放出结晶潜热,为同化作用补充热能,一般认为,岩浆房中的岩浆演化,是同化混染作用和分享结晶作用同时进行的,这就是所谓的AFC模式(Assimilation and Fractional Crystallization)

18.稀土元素地球化学,稀土元素分配型式及类型,在火成岩成因研究中应用。

(郭敬辉,现代地球化学课件2012上)

19.放射成因同位素:基本原理,视年龄, 模式年龄、等时线年龄及方法、初始同位素比值、εNd值,μ 值,?Os值的含义及应用,多元混合作用;

基本原理,ε

Nd

值,μ 值,?Os值的含义及应用见笔记本。

放射成因同位素 放射性同位素的原子核很不稳定,会不间断地、自发地放射出射线,直至变成另一种稳定同位素,这就是所谓“核衰变”。放射性同位素在进行核衰变的时候,可放射出α射线、β射线、γ射线和电子俘获等,但是放射性同位素在进行核衰变的时候并不一定能同时放射出这几种射线。由放射性同位素衰变产生的具有相同质子,不同中子的元素称之为放射性成因同位素,是由放射性同位素通过衰变后形成的稳定产物。

视年龄 又称表面年龄。是用同位素地质年龄测定方法直接测定的矿物或岩石的年龄。它既可能是原岩年龄,也

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