分配系數(shù)理論ppt課件-文庫吧在線文庫

　　

【正文】 體的溶度積之比。 求結(jié)晶巖石的總體分配系數(shù) 。 1???? kos FCkC (3)。這顯然更符合實際的情況。 當 D (k)《 1時？ 這兩種過程的差別主要在于 分配系數(shù)在分離結(jié)晶中呈指數(shù)形式，而平衡部分熔融時則在分母中。 d(m(C)) ＝ [C]wd(C) ∵ [C] ＝ k (C)， )(][][)()(][ lll mdwCCdkmmdkC ????整理后得： ][][)()()1(CCdmmdkwll??∴ ∵ Fmm ol?∴ （ ml) = (mo)F d(ml)=modF FdFkwCCd )1(][][ ??? ???][)( 1)1(][][CCkFo FdFkwCCd兩邊積分 )(][)][( ll mdwCkCmd ????熔融度 巖漿的質(zhì)量 初始巖漿質(zhì)量 FkwCkCo ln)1()(][ln ?? )1()(][ ?? kwo FCkC去對數(shù) 不滲透 巖漿房的熱液分異 （平衡過程） 在平衡的熱液分異過程中，初始巖漿中元素的減少量等于熱液中的量： （ Como) (C l ml) = w (moml) [C] 根據(jù) [C]＝ k（ C）的條件，推導可得： [C]＝ k (Co) / [ F + kw ( 1F ) ] )1()(][ ?? kwFCkC o[C]＝ k (Co) / [ F + kw ( 1F ) ] 虛線： 實線： 平 衡 非 平 衡 元素在含水 10％ 巖漿熱液分異中的 富集度 [C]／ (Co) k = [C] / (C) 在 k＝ 10時 ,因為 kw=1,元素在熱液相中的濃度不變；當 k10時 ， 元素在熱液中的濃度隨固結(jié)度增高而降低 。 因此 ， 一旦礦物從熔體中結(jié)晶與熔體隔離 ， 元素在固體礦物中就很難均勻分布而與殘余巖漿達到平衡 。取決于不同的邊界條件，估算的地幔臨界瑞利數(shù)約為 1,000～ 5,000，大致為 103數(shù)量級。 *元素在晶體中的典型擴散系數(shù) d為 1011～ 1013cm2/s 部分熔融： 在部分熔融過程中 ， 因為元素在熔體中的擴散較快 ， 并且在巖漿房中可能存在對流 ， 所以熔體往往是均質(zhì)的 。所以元素在深熔作用期間也應當達到平衡。 ?在分離結(jié)晶作用中 ( Cl = Co,lF (k1) )： ∵ CMl ≈ CMo,l/F, CHl ＝ CHo,l/F ∴ CHl/CMl ＝ CHo,l/CMo,l ＝ 常數(shù) 因此，在 CHl/CMl對 CHl作圖的圖解中，樣品投影點呈水平分布。 （ 2）利用分配行為相反的微量元素 在熔融度為 0～ ， 分配系數(shù)明顯大于 1的 相容元素在平衡部分熔融作用 中的含量變化比較穩(wěn)定 ， 變化小于強不相容元素 ； 在熔融度為 1～ ， 分配系數(shù)明顯大于 1的 相容元素在分離結(jié)晶作用中 的 含量變化 明顯 大于強不相容元素 （D→ 0） 。鉀長石會造成熔體有很高的 Sr/Ba比值 ， 并且使熔體中的 Rb/Sr增加 ， 但增加的速率不像斜長石那樣快 。 如果斜長石中有較高的 K呈固溶體存在 ，Rb和 Ba的分配系數(shù)會明顯增高 （ 鉀長石： DRb＝ ， DBa＝， Philpotts et al., 1970；歪長石： DRb＝ ， DBa＝ ，Sun et al.， 1976） 。 在中 、 酸性巖漿中 ，REE對角閃石是相容元素 ， 并且在 Gd～ Er之間有最高的分配系數(shù) 。 當它以顯著的量與熔體分離時 ， 造成熔體明顯的重稀土虧損 ， 并產(chǎn)生銪正異常 。 ? 橄欖石： 是地幔中最常見礦物 。如用離子探針獲得的數(shù)據(jù)顯然優(yōu)于全巖或全礦物分析。已測得該巖體的 Rb、 Sr、 Ba含量分別為 30ppm、 500ppm和 600ppm。求 : (1)上述數(shù)據(jù)是否表明 該包體是來自玄武 巖源區(qū)的捕虜體 ? (2)在對問題 (1)求解基 礎(chǔ)上估算這種包體 形成時的熔融度 F (假定源區(qū)稀土元素 豐度是球粒隕石的 1— 2倍 )。 試計算熔融度分別為 10%、 20%、 40%和 80%時這兩種過程所產(chǎn)生的熔體中 Rb、 Sr和 Ba的含量 ,并以表格的形式列出 。 5. 研究基性巖漿時，應首選在 1200～ 1400 ℃ 條件下用天然玄武質(zhì)熔體進行實驗測定獲得的分配系數(shù) 。 五、分配系數(shù)的選擇 1. 盡量選擇那些在與被研究體系的性質(zhì)，尤其是 化學成份最接近條件下測定的分配系數(shù) 。 ?其它副礦物 ：即使它們的含量較低，但因為在中酸性巖漿中都有較高的 REE分配系數(shù)，如鋯石、磷灰石、榍石等，因此會對稀土元素分配有較大影響。 ? 輝石 ：對熔體微量元素的影響類似于角閃石 。 黑云母的分離將使熔體的 Rb/Sr比值降低， Sr/Ba比值增加 。 斜長石的高 Eu正異常 （ D=） 造成熔體的 Eu負異常 。圖中百分數(shù)為熔融度 F。 在 CHl/CMl對 CHl圖解 中 ， 平衡部分熔融的樣品投影點 沿斜率為 kM /CMo,s的直線分布 。這兩種礦物中的 Mn（低含量時）和 Ti的分布也呈直線關(guān)系，表明巖體已達到平衡。 在這段時間內(nèi)固體礦物和熔體應早已達到平衡 。C） 元素的擴散系數(shù)大約為 107cm2/s*， 所以巖漿熔體的成份基本上是均勻的 。 當浮力足以克服粘性阻力 ， 而剛剛可能使流體產(chǎn)生對流時的瑞利數(shù)稱為臨界瑞利數(shù)Rac。 在 1100～ 1200186。 ?Cl/Co = F D1 分離結(jié)晶作用 ?Cl/Co = 1 / [ F + D (1－ F) ] 平衡部分熔融 相容元素 兩類不相容元素： 小半徑高電荷的 高場強元素 （ HFS， High Field Strength)－ REE， Th， U， Zr， Hf， Nb， Ta。通過對分配系數(shù)公式的整理和與上述同樣方法定義熔融度，不難導出微量元素在完全平衡條件下結(jié)晶或熔融時分配的公式： Cl / Co = 1 / [ F + k ( 1－ F ) ] 在非實比過程的情況下，公式變?yōu)? Cl / Co = 1 / [ k + F ( 1－ D ) ] 其中 D代表當熔融度為 F 時被熔融掉的礦物組合的總體分配系數(shù)。在整個熔融進程中，固相礦物的比例不變，從而總體分配系數(shù)也不改變。 設(shè)測定含基質(zhì)的斑晶得到的為元素 i的 表觀分配系數(shù)[k]is/l， 它 和實際分配系數(shù) kis/l的關(guān)系為： [k]is/l = kis/l (1 a) + a 式中 a 為被捕獲熔體的量 l’與有關(guān)礦物固體的量 s之比，即l’/s。 Xn分別為礦物 a, b, …n在巖石中的比例分數(shù)。 為了與分配系數(shù)相區(qū)別 ， 以下用 D表示復合分配系數(shù) ，其定義為： 下標 cr：攜帶元素 ,即可被微量元素置換的常量元素； tr：置換常量元素的微量元素；下標 s和 l分別表示固 、 液相； ktrs/l和 kcrs/l分別為有關(guān)微量元素和常量元素在固／液相中的簡單分配系數(shù) 。 固溶體的許多常量組份混合行為符合拉烏爾定律 ， 如橄欖石中的鎂橄欖石和鐵橄欖石組份；而亨利定律則常用來描述微量元素 ， 如橄欖石中的鎳 。這類溶液稱為 理想溶液 。 CFSEt = (2/5)Δt N(t2g)－ (3/5) Δt N(eg) 立方體晶體 場分裂參數(shù) 四面體晶體 場分裂參數(shù) 八面體晶體 場分裂參數(shù) 八面體位置優(yōu)先能－ OSPE 優(yōu) 先 能 元素進入早期結(jié)晶礦物的順序 二價離子： Ni(Cr)(Cu)CoFeMn≥Ga, Zn。 隱蔽 （ Camouflage）： (3) 若兩種離子的半徑相似，但電荷不同，則具較高電荷者優(yōu)先從液相進入固相。 Z＝ 40 化學元素的太陽系豐度 元素在太陽 系中的分布 (%) 1 2 3 （約 1%） 鎵在華南某黑云母花崗巖造巖礦物中的分配 （ 1） 測定巖體中各礦物百分含量 (A) （ 2） 測定各礦物中某元素的百分含量（ B） （ 3） 求出巖體中某元素在某礦物中的量（ A B） （ 4） 求出巖體某元素的平均含量（ C） （ 5） 某礦物中某元素的量占巖體該元素總量的百分數(shù)（ X） X (%) = (A B) / C 礦物 鉀長石 斜長石 石英 黑云母 巖石的礦物含量 % 礦物的鎵含量 % 1克巖石中某礦物含鎵 (克 ) 各礦物含鎵的比例 % 巖石的鎵含量 % 有關(guān)元素分配的幾個 基本規(guī)律和概念 戈爾德施密特三法則 Goldschmidt’s three rules （巖漿、熱液過程） (1) 若兩種離子具有相同的半徑和電價 ， 則它們進入特定晶格位置的能力也相等 。 ( 10－