巖漿作用過程的鑒別在火成巖及其有關礦產成因研究中經常遇到的問題是所研究的巖石或巖套是部分熔融形成的還是經分離結晶作用產生的？它們與源巖或母巖漿的關系如何？利用分離結晶和平衡部分熔融作用模型公式的性質有可能加以鑒別

微量元素地球化學模型的應用一、部分熔融與分離結晶作用的甄別

1、利用不相容元素和極不相容元素親巖漿元素M

總體分配系數明顯小于1（0.4~0.1），如HREE、Zr、Hf超親巖漿元素H

總體分配系數近于0（明顯小于0.2~0.05）,如Ta、Th、La、

Ce（LREE）

微量元素地球化學模型的應用一、部分熔融與分離結晶作用的甄別

在分離結晶作用中(Cl=Col×F(k-1))：∵CMl≈CMol/F

CHl≈CHol/F∴CHl/CMl=CHol/CMol＝常數在CHl/CMl對CHl作圖的圖解中，樣品投影點呈水平分布

微量元素地球化學模型的應用一、部分熔融與分離結晶作用的甄別

Cl——液相中元素濃度Cos——源巖固相元素濃度F——液相分數k——分配系數CHl——液相中極不相容元素濃度CHos

——源巖固相極不相容元素濃度kM——不相容元素的分配系數CMl——液相中不相容元素濃度CMos源巖固相極不相容元素濃度

微量元素地球化學模型的應用一、部分熔融與分離結晶作用的甄別

在批式熔融作用中(Cl/Cos=1/[F+k(1－F)

])：∵kH

(1－F)≈0∴CHl≈CHos

/F∵kM*F≈0∴CMl≈CMos/(kM

+F)

所以有：CHl/CMl

=(CHos/F)/[CMos

/(kM+F)]=(CHos/F)×(kM+F)/CMos=(CHl*kM+CHos)/CMos

=CHl(kM

/CMos

)+CHos

/CMos

在CHl/CMl對CHl作圖的圖解中，樣品投影點沿斜率為kM/CMos的直線分布

微量元素地球化學模型的應用一、部分熔融與分離結晶作用的甄別

微量元素地球化學模型的應用一、部分熔融與分離結晶作用的甄別

在F值為0～0.5的范圍內，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，變化小于極不相容元素在F值為1～0.5的范圍內，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極不相容元素（D→0）因此，當某一源巖先部分熔融后，再通過分離結晶固結成巖而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

微量元素地球化學模型的應用2、利用分配行為相反的微量元素一、部分熔融與分離結晶作用的甄別

實

例

考

察設一種巖石含：Ce（鈰）10ppm(D=0，強不相容元素)Sr（鍶）278ppm(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

微量元素地球化學模型的應用2、利用分配行為相反的微量元素一、部分熔融與分離結晶作用的甄別

40％的平衡部分熔融過程Cl/Co=1/[F+D(1－F)]

微量元素地球化學模型的應用2、利用分配行為相反的微量元素一、部分熔融與分離結晶作用的甄別

F值0.10.150.20.30.4CeD=0Cl/Co106.6753.332.5ppm(10)10066.75033.325SrD=4Cl/Co0.270.280.290.320.36ppm(278)75.677.880.689100分離結晶作用Cl/Co=FD-1

微量元素地球化學模型的應用2、利用分配行為相反的微量元素一、部分熔融與分離結晶作用的甄別

F值0.90.80.70.60.5CeD=0Cl/Co1.111.251.431.672.0ppm(25)27.831.335.841.850SrD=4Cl/Co0.730.510.340.220.13ppm(100)7351342213因此，當某一源巖先部分熔融后，再通過分離結晶固結成巖而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）在兩套成因不同巖石中的分布。圖中百分數為F值。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。

微量元素地球化學模型的應用2、利用分配行為相反的微量元素一、部分熔融與分離結晶作用的甄別

定量模擬巖石成因安山巖成因（Gill，1981）巖漿混合作用模型巖漿混合作用是兩種或者兩種以上母體巖漿源，經過巖漿混合作用形成一種新的均勻的巖漿過程，稱為巖漿混合作用巖漿混合作用的質量方程的通式為：

AX+BXY+CY+D=0（雙曲線方程）其中：X和Y為坐標變量，可以分別為元素和元素比值，A、B、C和D均為系數，系數B決定了雙曲線的曲率，當B=0時，方程簡化為線性方程

AX+CY+D=0

巖漿混合作用模型元素比值對元素比值圖—雙曲線令Y=Q/a,X=P/b,例如K/Rb對Rb/Sr、87Sr/86Sr對143Nd/144Nd作圖等，混合前兩個初始巖漿用做分母的元素分別為(a1,b1)和（a2,b2）時，令r=a1b2/a2b1，式

AX+BXY+CY+D=0（雙曲線方程）中各參數為：

A=a2b1Y2-a1b2Y2;B=a1b2-a2b1=a2b1（r-1）

C=a1b2X2Y1-a2b1X1Y2巖漿混合作用模型元素比值對元素比值圖巖漿混合作用模型元素比值對元素圖—仍為雙曲線令Y=Q,X=P/b,例如K/Rb對Sr、87Sr/86Sr對Sr作圖等，混合前兩個初始巖漿用做分母的元素分別為(a1,b1)和（a2,b2）時，b1=b2=1，這時r=a1b2/a2b1=a1/a2，

AX+BXY+CY+D=0仍為雙曲線方程式中各參數為：

A=a2Y2-a1Y1;B=a1-a2=a2（r-1）

C=a2X1-a1X2,D=a1X2Y1-a2X1Y2

巖漿混合作用模型元素對元素圖—為直線令Y=Q,X=P,例如Rb對Sr、K對Rb作圖等，混合前兩個初始巖漿的元素分別為(Q1,P1)和（Q2,P2）時，a1=a2=b1=b2=1，這時r=a1b2/a2b1=a1/a2=1，

式AX+BXY+CY+D=0B=0，為直線方程式中各參數為：

A=Y2-Y1;B=0

C=X1-X2,D=X2Y1-X1Y2

如果直接用兩個原始濃度表示：Cmi=C1ia+C2i(1-a)其中：Cmi—元素i混合后濃度

C1i和C2i分別為元素i混合前濃度

a-為兩個源混合的質量分數2003.3.25ContinentalArcMagmatismFigure17-1.MapofwesternSouthAmericashowingtheplatetectonicframework,andthedistributionofvolcanicsandcrustaltypes.NVZ,CVZ,andSVZarethenorthern,central,andsouthernvolcaniczones.AfterThorpeandFrancis(1979)Tectonophys.,57,53-70;Thorpeetal.(1982)InR.S.Thorpe(ed.),(1982).Andesites.OrogenicAndesitesandRelated