【正文】 巖后，在所形成的一系列巖石中，這一對(duì)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(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(qiáng)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(qiáng)不相容元素 （D→ 0） 。 實(shí) 例 考 察 ?設(shè)一種巖石含： Ce（鈰） 10 ppm (D=0，強(qiáng)不相容元素 ) Sr （鍶） 278 ppm (D=4，相容元素 ) ?開始發(fā)生 40％ 的平衡部分熔融； ?然后所形成的巖漿發(fā)生分離結(jié)晶作用，直至完全結(jié)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(shù) 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(jié)晶作用 ? Cl/Co = F D1 熔融度 F 變異系數(shù) 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(dāng)某一源巖先部分熔融后 ， 再通過分離結(jié)晶固結(jié)成巖所形成的一系列巖石的過程 ， 將會(huì)在這一對(duì)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?jǐn)?shù)為熔融度 F。由于 Ce的分配系數(shù)為零 ，它在部分熔融和分離結(jié)晶作用中的濃度按 Cl/Co＝ 1/F的趨勢(shì)變化 。 （據(jù) Hanson， 1978修改） F F 四、主要造巖礦物和副礦物對(duì) 巖漿微量元素含量的影響 （一）花崗質(zhì)巖漿 ?鉀長(zhǎng)石 ：鉀長(zhǎng)石有高的 Sr、 Eu分配系數(shù)和低REE （ Eu 除外 ） 分 配 系 數(shù) （ DSr ＝ ，DEu=， DREE=)， 與斜長(zhǎng)石相似 。 但是它的 Ba分配系數(shù) (DBa＝ )比斜長(zhǎng)石高得多 。鉀長(zhǎng)石會(huì)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(zhǎng)石那樣快 。 鉀長(zhǎng)石的分離使熔體的 K/Rb比值明顯降低 。 ?斜長(zhǎng)石 ： 鍶是相容元素 （ D＝ ） ， 銣?zhǔn)遣幌嗳菰?（D=） ， 斜長(zhǎng)石的分離使熔體中 Sr貧化 ， Rb增高 。 鍶和銣的分配系數(shù)在斜長(zhǎng)石中相差兩個(gè)數(shù)量級(jí) ， 所以 斜長(zhǎng)石的不斷分離使熔體 Rb/Sr比值急劇增大 。 斜長(zhǎng)石的高 Eu正異常 （ D=） 造成熔體的 Eu負(fù)異常 。斜長(zhǎng)石 Eu異常強(qiáng)度隨氧逸度和溫度降低而增高 。 斜長(zhǎng)石的 K分配系數(shù) （ D=)明顯高于 Rb， 但因其絕對(duì)值都很小 ， 所以 斜長(zhǎng)石分離對(duì)熔體 K/Rb比值影響不大 。 除了 Sr、 Rb和 Eu之外 ， 斜長(zhǎng)石對(duì)其它元素在熔體中的變化都影響都不大 。 如果斜長(zhǎng)石中有較高的 K呈固溶體存在 ，Rb和 Ba的分配系數(shù)會(huì)明顯增高 （ 鉀長(zhǎng)石： DRb＝ ， DBa＝， Philpotts et al., 1970；歪長(zhǎng)石： DRb＝ ， DBa＝ ，Sun et al.， 1976） 。 ?黑云母 ：它具有比較平緩的稀土分配系數(shù)變化，因此， 對(duì)熔體的 REE濃度影響不大。黑云母與鉀長(zhǎng)石是花崗巖類中主要的兩種富鉀礦物。它們的存在能對(duì)熔體中的鉀含量起緩沖作用，而使熔體保持穩(wěn)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(duì)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(shù)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(jié)晶主要對(duì)熔體的稀土分配有影響 。 在中 、 酸性巖漿中 ，REE對(duì)角閃石是相容元素 ， 并且在 Gd～ Er之間有最高的分配系數(shù) 。 因此 ， 角閃石的分離使熔體內(nèi)的中稀土降低 。 重稀土也有較小幅度降低 ， 并產(chǎn)生銪正異常 。 當(dāng)巖石含較高的角閃石時(shí) （ 20％ ～30％ ） ， 對(duì)巖石的稀土元素含量有重要影響 。 ? 輝石 ：對(duì)熔體微量元素的影響類似于角閃石 。 但因?yàn)槠渲邢⊥猎氐姆峙湎禂?shù)相對(duì)較低 ， 尤其是紫蘇輝石 ， 所以對(duì)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(shù) ， 以及高的重稀土分配系數(shù) 。 當(dāng)它以顯著的量與熔體分離時(shí) ， 造成熔體明顯的重稀土虧損 ， 并產(chǎn)生銪正異常 。 REE在石榴子石中的分配系數(shù)變化極大 。 因此 ， 當(dāng)石榴子石作為與熔體平衡的殘留礦物存在于巖漿源區(qū)時(shí) ， 火成巖中的重稀土相對(duì)于輕稀土?xí)a(chǎn)生明顯的虧損 。 在玄武質(zhì)巖漿中 ， 因?yàn)?Lu在石榴子石中的分配系數(shù)是 La的三個(gè)數(shù)量級(jí) （ DLu=， DLa=） ， 所以 重稀土相對(duì)于輕稀土?xí)a(chǎn)生極端的虧損 。 ?其它副礦物 ：即使它們的含量較低，但因?yàn)樵谥兴嵝詭r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(huì)對(duì)稀土元素分配有較大影響。 鋯石產(chǎn)生重稀土虧損 ， 磷灰石主要形成中稀土虧損 ，兩者都產(chǎn)生銪正異常； 榍石也形成中稀土虧損 ；而 獨(dú)居石和褐簾石則造成輕稀土虧損 （二）玄武質(zhì)巖漿 ?在玄武質(zhì)巖漿中，除了 2＋、 3＋價(jià)過渡元素和石榴子石中的重稀土之外 ， 大多數(shù)微量元素具有較低的礦物－熔體分配系數(shù) 。因?yàn)?單斜輝石 、 石榴子石 和 斜長(zhǎng)石等 對(duì)不相容元素具有最高的分配系數(shù)，所以它們是控制基性巖熔融和結(jié)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(wěn)定 ， 故在玄武巖中較少出現(xiàn) 。 ? 橄欖石： 是地幔中最常見礦物 。它的不相容元素分配系數(shù)很低 ，對(duì)不相容元素只產(chǎn)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(duì)微量元素濃度的影響不大 。 ? 石榴子石： 因?yàn)?Lu在石榴子石中的分配系數(shù)是 La的三個(gè)數(shù)量級(jí) （DLu=， DLa=） ， 所以石榴子石的分離將使 重稀土相對(duì)于輕稀土產(chǎn)生極端虧損 。 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(xué)成份最接近條件下測(cè)定的分配系數(shù) 。 2. 經(jīng)驗(yàn)表明，無論是直接測(cè)定天然樣品或經(jīng)實(shí)驗(yàn)得到的分配系數(shù)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(shù) 。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。盡量選用不摻有與研究對(duì)象無關(guān)的其它雜質(zhì) 的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 4. 在研究多元素時(shí)（如一套 LIL、 HFS或稀土元素），不同元素分配系數(shù)之間精確的相對(duì)關(guān)系比其絕對(duì)值更重要。因此應(yīng)盡量選擇那些 在相同實(shí)驗(yàn)條件下一次測(cè)得的，并同時(shí)測(cè)定較多元素分配系數(shù)的數(shù)據(jù) 。 5. 研究基性巖漿時(shí)，應(yīng)首選在 1200～ 1400 ℃ 條件下用天然玄武質(zhì)熔體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)定獲得的分配系數(shù) 。 6. 盡量 排除那些分配系數(shù)強(qiáng)烈受成份或溫度影響的元素 ，如 Ni。 Thank you for your attention ! 一個(gè)花崗巖體主要由石英、鉀長(zhǎng)石和斜長(zhǎng)石組成。這三種礦物在巖石中的比例大致各占 1/3。已測(cè)得該巖體的 Rb、 Sr、 Ba含量分別為 30ppm、 500ppm和 600ppm。設(shè)該巖體先發(fā)生部分熔融 ,待其全部熔為巖漿后再發(fā)生分離結(jié)晶作用。在這些過程中巖石的礦物比例保持不變 ,即為實(shí)比過程。已知各元素的分配系數(shù)如下表所列。 試計(jì)算熔融度分別為 10%、 20%、 40%和 80%時(shí)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 。 礦物 Rb Sr Ba 鉀長(zhǎng)石 斜長(zhǎng)石 石 英 0 0 0 銣、鍶和鋇在礦物中的分配系數(shù) 練習(xí) 題 1. 對(duì)一種含橄欖單斜輝石巖包體的玄武巖成因進(jìn)行研究。測(cè)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(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)，其余元素含量單位為 ppm)。 計(jì)算中涉及到的玄武巖和包體礦物中元素的分配系數(shù)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(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(duì)問題 (1)求解基 礎(chǔ)上估算這種包體 形成時(shí)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 )。 (3)估算源區(qū)的鉀 , 銣 ,鍶 含量。 練習(xí) 題 2.