分配系數理論ppt課件-資料下載頁

　　

【正文】 巖后，在所形成的一系列巖石中，這一對微量元素的含量變化將反映出這一演化過程。 （ 2）利用分配行為相反的微量元素 在熔融度為 0～ ， 分配系數明顯大于 1的 相容元素在平衡部分熔融作用 中的含量變化比較穩定 ， 變化小于強不相容元素 ； 在熔融度為 1～ ， 分配系數明顯大于 1的 相容元素在分離結晶作用中 的 含量變化 明顯 大于強不相容元素 （D→ 0） 。 實 例 考 察 ?設一種巖石含： Ce（鈰） 10 ppm (D=0，強不相容元素 ) Sr （鍶） 278 ppm (D=4，相容元素 ) ?開始發生 40％ 的平衡部分熔融； ?然后所形成的巖漿發生分離結晶作用，直至完全結晶； ?考察不相容元素和相容元素含量的變化。 40％ 的平衡部分熔融過程 ? C l/C o = 1 / [ F + D ( 1－ F ) ] 熔融度 F 變異系數 Ce D=0 C l / C o 10 5 ppm (10) 100 50 25 Sr D=4 C l / C o ppm (278) 89 100 分離結晶作用 ? Cl/Co = F D1 熔融度 F 變異系數 Ce D=0 C l / C o ppm (25) 50 Sr D=4 C l / C o ppm (100) 73 51 34 22 13 當某一源巖先部分熔融后 ， 再通過分離結晶固結成巖所形成的一系列巖石的過程 ， 將會在這一對微量元素的含量變化上反映出來 。 相容元素 （ D = 4） 和不相容元素 （ D = 0） 在兩套成因巖石中有不同的分布 。圖中百分數為熔融度 F。由于 Ce的分配系數為零 ，它在部分熔融和分離結晶作用中的濃度按 Cl/Co＝ 1/F的趨勢變化 。 （據 Hanson， 1978修改） F F 四、主要造巖礦物和副礦物對 巖漿微量元素含量的影響 （一）花崗質巖漿 ?鉀長石 ：鉀長石有高的 Sr、 Eu分配系數和低REE （ Eu 除外 ） 分 配 系 數 （ DSr ＝ ，DEu=， DREE=)， 與斜長石相似 。 但是它的 Ba分配系數 (DBa＝ )比斜長石高得多 。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 。 鉀長石的分離使熔體的 K/Rb比值明顯降低 。 ?斜長石 ： 鍶是相容元素 （ D＝ ） ， 銣是不相容元素 （D=） ， 斜長石的分離使熔體中 Sr貧化 ， Rb增高 。 鍶和銣的分配系數在斜長石中相差兩個數量級 ， 所以 斜長石的不斷分離使熔體 Rb/Sr比值急劇增大 。 斜長石的高 Eu正異常 （ D=） 造成熔體的 Eu負異常 。斜長石 Eu異常強度隨氧逸度和溫度降低而增高 。 斜長石的 K分配系數 （ D=)明顯高于 Rb， 但因其絕對值都很小 ， 所以 斜長石分離對熔體 K/Rb比值影響不大 。 除了 Sr、 Rb和 Eu之外 ， 斜長石對其它元素在熔體中的變化都影響都不大 。 如果斜長石中有較高的 K呈固溶體存在 ，Rb和 Ba的分配系數會明顯增高 （ 鉀長石： DRb＝ ， DBa＝， Philpotts et al., 1970；歪長石： DRb＝ ， DBa＝ ，Sun et al.， 1976） 。 ?黑云母 ：它具有比較平緩的稀土分配系數變化，因此， 對熔體的 REE濃度影響不大。黑云母與鉀長石是花崗巖類中主要的兩種富鉀礦物。它們的存在能對熔體中的鉀含量起緩沖作用，而使熔體保持穩定的鉀含量。 黑云母的分離將使熔體的 Rb/Sr比值降低， Sr/Ba比值增加 。 ?DRb=， DSr=， DBa= ?角閃石 ： 對熔體 Rb、 Sr、 Ba和 K含量影響不大 。 K和 Rb在角閃石中的分配系數都很小 （ DK=，DRb=） ， 所以它的分離雖然能使熔體的 K/Rb比值有所增加 ， 但幅度不大 。 角閃石的結晶主要對熔體的稀土分配有影響 。 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 。 因此 ， 角閃石的分離使熔體內的中稀土降低 。 重稀土也有較小幅度降低 ， 并產生銪正異常 。 當巖石含較高的角閃石時 （ 20％ ～30％ ） ， 對巖石的稀土元素含量有重要影響 。 ? 輝石 ：對熔體微量元素的影響類似于角閃石 。 但因為其中稀土元素的分配系數相對較低 ， 尤其是紫蘇輝石 ， 所以對REE的影響比角閃石更小 。 紫蘇輝石的分離能使熔體略富集輕稀土和造成銪正異常 ； 單斜輝石將造成熔體的重稀土虧損 ， 較小程度的重稀土虧損 ， 和弱的銪正異常 。 ?石榴子石 ：具有極低的 Rb、 Sr、 Ba、 K和輕稀土分配系數 ， 以及高的重稀土分配系數 。 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 ， 并產生銪正異常 。 REE在石榴子石中的分配系數變化極大 。 因此 ， 當石榴子石作為與熔體平衡的殘留礦物存在于巖漿源區時 ， 火成巖中的重稀土相對于輕稀土會產生明顯的虧損 。 在玄武質巖漿中 ， 因為 Lu在石榴子石中的分配系數是 La的三個數量級 （ DLu=， DLa=） ， 所以 重稀土相對于輕稀土會產生極端的虧損 。 ?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，如鋯石、磷灰石、榍石等，因此會對稀土元素分配有較大影響。 鋯石產生重稀土虧損 ， 磷灰石主要形成中稀土虧損 ，兩者都產生銪正異常； 榍石也形成中稀土虧損 ；而 獨居石和褐簾石則造成輕稀土虧損 （二）玄武質巖漿 ?在玄武質巖漿中，除了 2＋、 3＋價過渡元素和石榴子石中的重稀土之外 ， 大多數微量元素具有較低的礦物－熔體分配系數 。因為 單斜輝石 、 石榴子石 和 斜長石等 對不相容元素具有最高的分配系數，所以它們是控制基性巖熔融和結晶期間不相容元素分配的主要礦物。 ? 角閃石： 因其在低壓和高溫 （1100℃ ） 下不穩定 ， 故在玄武巖中較少出現 。 ? 橄欖石： 是地幔中最常見礦物 。它的不相容元素分配系數很低 ，對不相容元素只產生較小分餾；但它是控制 相容過渡元素 分異的主要礦物 。 ? 尖晶石： 巖石中含量通常很低 ，它對微量元素濃度的影響不大 。 ? 石榴子石： 因為 Lu在石榴子石中的分配系數是 La的三個數量級 （DLu=， DLa=） ， 所以石榴子石的分離將使 重稀土相對于輕稀土產生極端虧損 。 五、分配系數的選擇 1. 盡量選擇那些在與被研究體系的性質，尤其是 化學成份最接近條件下測定的分配系數 。 2. 經驗表明，無論是直接測定天然樣品或經實驗得到的分配系數往往偏高。因此一般可選擇較低的值 。 3. 為了避免污染，最理想的是使用 原地微量分析技術 。如用離子探針獲得的數據顯然優于全巖或全礦物分析。盡量選用不摻有與研究對象無關的其它雜質 的實驗數據。 4. 在研究多元素時（如一套 LIL、 HFS或稀土元素），不同元素分配系數之間精確的相對關系比其絕對值更重要。因此應盡量選擇那些 在相同實驗條件下一次測得的，并同時測定較多元素分配系數的數據 。 5. 研究基性巖漿時，應首選在 1200～ 1400 ℃ 條件下用天然玄武質熔體進行實驗測定獲得的分配系數 。 6. 盡量 排除那些分配系數強烈受成份或溫度影響的元素 ，如 Ni。 Thank you for your attention ! 一個花崗巖體主要由石英、鉀長石和斜長石組成。這三種礦物在巖石中的比例大致各占 1/3。已測得該巖體的 Rb、 Sr、 Ba含量分別為 30ppm、 500ppm和 600ppm。設該巖體先發生部分熔融 ,待其全部熔為巖漿后再發生分離結晶作用。在這些過程中巖石的礦物比例保持不變 ,即為實比過程。已知各元素的分配系數如下表所列。 試計算熔融度分別為 10%、 20%、 40%和 80%時這兩種過程所產生的熔體中 Rb、 Sr和 Ba的含量 ,并以表格的形式列出 。 礦物 Rb Sr Ba 鉀長石 斜長石 石 英 0 0 0 銣、鍶和鋇在礦物中的分配系數 練習 題 1. 對一種含橄欖單斜輝石巖包體的玄武巖成因進行研究。測定從出玄武巖和橄欖單斜輝石巖包體分離出來的單礦物 (單斜輝石和橄欖石 )中若干微量元素與鉀的含量分別如下 : 樣品 CeN YbN K Rb Sr 單斜輝石 15 21 橄欖石 25 玄武巖 21 12 3900 10 305 (上表中 CeN和 YbN分別為鈰和鐿含量球粒隕石標準化后的數據，其余元素含量單位為 ppm)。 計算中涉及到的玄武巖和包體礦物中元素的分配系數如下： 樣品 Ce Yb K Rb Sr 單斜輝石 橄欖石 已知橄欖單斜輝石巖包體含 80%橄欖石和 20%輝石。求 : (1)上述數據是否表明 該包體是來自玄武 巖源區的捕虜體 ? (2)在對問題 (1)求解基 礎上估算這種包體 形成時的熔融度 F (假定源區稀土元素 豐度是球粒隕石的 1— 2倍 )。 (3)估算源區的鉀 , 銣 ,鍶 含量。 練習 題 2.