巖漿作用中微量元素的定量模型本節介紹巖漿作用中微量元素的定量模型。這些模型可以用來預測巖漿演化過程中微量元素的含量變化，并為我們理解地球內部的演化提供重要的線索。作者：引言微量元素在巖漿過程中的行為是復雜而重要的，它們可以提供關于巖漿演化、源區性質和地質環境的重要信息。為了更深入地理解微量元素在地球化學中的作用，需要建立定量模型來預測和解釋它們的含量和分布規律。本章將介紹一些常用的微量元素定量模型，這些模型可以幫助我們更好地理解巖漿作用中微量元素的行為和意義。微量元素的地球化學行為地球化學循環微量元素在地球系統中不斷循環，參與各種地球化學過程，例如巖漿活動、風化、沉積等。元素存在形式微量元素在巖石、礦物和水體中以不同的化學形態存在，例如離子、氧化物、硫化物等。元素地球化學性質微量元素的地球化學性質，例如離子半徑、電負性、相容性等，影響其在巖漿、沉積和變質過程中的行為。微量元素在巖漿過程中的行為11.熔融與結晶巖漿巖的形成過程中，微量元素會發生熔融和結晶作用。22.分配系數微量元素在熔體和礦物之間的分配，影響其在巖漿中的濃度。33.巖漿分化巖漿演化過程中，微量元素會發生分餾和富集，影響巖漿的成分。44.混合和混染巖漿混合和混染，導致微量元素的重新分配，影響最終巖漿的成分。微量元素分配系數定義分配系數D是指在特定溫度和壓力條件下，微量元素在熔體和固相之間的分配比例。公式D=Cm/Cf，其中Cm為礦物中微量元素的濃度，Cf為熔體中微量元素的濃度。意義分配系數反映了微量元素在巖漿過程中的行為，對巖漿演化和微量元素地球化學研究具有重要意義。分配系數的影響因素溫度溫度升高，微量元素進入熔體更容易，分配系數降低。壓力壓力升高，微量元素進入熔體更難，分配系數升高。組分熔體組分、礦物組分、氧化態等因素都會影響分配系數。D值與溫度關系分配系數D值與溫度之間存在密切的關系，溫度變化會影響微量元素在熔體和固相之間的分配行為。在較高溫度下，微量元素更容易進入熔體，D值較低。反之，在較低溫度下，微量元素更傾向于進入固相，D值較高。10溫度影響溫度升高，D值下降。100元素差異不同元素的溫度敏感性不同。1000復雜性溫度影響因素復雜，需要進一步研究。D值與壓力關系壓力對分配系數（D值）的影響存在爭議，但一些研究表明壓力增加可能導致D值增加。壓力增加可以促進微量元素在熔體中的溶解度，從而導致D值增加。D值與組分關系巖石礦物組分對微量元素分配系數有顯著影響。例如，同一元素在不同礦物中的分配系數差異很大，而同一礦物中，不同元素的分配系數也存在明顯差異。礦物組分分配系數變化FeO含量影響元素在橄欖石和輝石中的分配系數SiO2含量影響元素在石英和長石中的分配系數Al2O3含量影響元素在黑云母和角閃石中的分配系數微量元素含量預測模型1批次熔融模型巖漿體以固態形式熔融2連續熔融模型巖漿體以液態形式熔融3分餾結晶模型巖漿體結晶過程中4混合和混染模型巖漿體之間相互混合微量元素含量預測模型能夠幫助地質學家了解巖漿演化過程，并預測巖漿巖的成分。這些模型可以應用于地球化學研究，幫助我們更好地理解地球內部的物質循環和演化。批次熔融模型批次熔融模型是一種簡單的巖漿演化模型，它模擬巖漿源區發生熔融過程，逐步釋放熔融體。1假設巖漿源區發生單次熔融，所有熔融體都被移除，留下殘留體。2過程源區逐漸熔融，熔融體與殘留體分離。3結果形成不同熔融程度的巖漿體，反映源區的成分變化。該模型可用于分析巖漿源區的成分、熔融程度和演化過程。連續熔融模型假設熔融過程是連續進行的。熔體不斷從源區流出。模型描述熔融過程伴隨成分變化。隨著熔融程度增加，殘余固相中的微量元素含量逐漸升高。公式使用分配系數和熔融程度來描述微量元素在熔體和固相之間的分配。公式可用來預測熔體和殘余固相中微量元素的含量。應用適用于解釋巖漿巖系列中微量元素的演化趨勢。可以幫助我們理解巖漿的起源和演化過程。分餾結晶模型1分餾結晶過程巖漿冷卻結晶，不同礦物先后結晶，微量元素分配到不同礦物中，導致巖漿和殘余熔體中微量元素的濃度發生變化，這一過程稱為分餾結晶。2模型假設假設巖漿系統是一個封閉系統，沒有物質流入或流出，只有結晶和熔融過程發生，并假設每個礦物都有一個固定的分配系數。3模型應用用于預測巖漿結晶過程中微量元素的分配情況，以及巖漿演化過程中微量元素的變化趨勢。混合和混染模型1混合模型兩種或多種巖漿相互混合，形成新的巖漿，改變元素含量。2混染模型巖漿與周圍巖石相互作用，發生化學反應，改變巖漿成分。3影響因素巖漿性質、混染程度、巖石類型等因素影響最終成分。最簡單的熔融模型1假設固體源巖中只存在一種礦物2平衡熔體與固體之間達到平衡3單一元素考慮單個微量元素的分配4溫度熔融過程溫度不變最簡單的熔融模型是假設固體源巖中只存在一種礦物，熔體與固體之間達到平衡，且只考慮單個微量元素的分配。該模型假設熔融過程溫度不變，便于進行數學推導。批次熔融模型的推導批次熔融模型是描述巖漿演化過程中微量元素變化的重要工具。該模型假設巖漿在熔融過程中不發生與地幔的物質交換，熔融過程是封閉的。1定義初始條件確定熔融前源區的微量元素含量（C0）2假設物質守恒熔融前后總的微量元素質量不變3引入分配系數描述微量元素在固相和液相之間的分配比例4推導公式基于物質守恒定律，推導出微量元素含量隨熔融程度變化的公式批次熔融模型的推導基于物質守恒定律，即熔融前后總的微量元素質量不變，并且引入分配系數來描述微量元素在固相和液相之間的分配比例。通過推導公式，可以預測巖漿演化過程中微量元素含量的變化趨勢。分配系數與熔融程度的關系熔融程度是指巖石中熔融礦物的比例，分配系數隨熔融程度的變化而變化。當熔融程度較低時，分配系數通常較高，這意味著微量元素更傾向于留在熔體中。隨著熔融程度的增加，分配系數會逐漸降低，微量元素更傾向于進入固體礦物相。物質守恒與質量平衡11.總量不變微量元素在巖漿演化過程中總量不變，但分布會發生變化。22.質量平衡微量元素在不同相之間的分配遵循質量平衡原理。33.相互制約微量元素的分配系數與熔融程度密切相關，二者相互制約。連續熔融模型的推導初始熔體假設初始熔體中微量元素含量為C0，熔融程度為F0。剩余固體設剩余固體中微量元素含量為Cs，熔融程度為Fs。物質守恒熔體和剩余固體中微量元素總量保持不變。微量元素分配系數微量元素在熔體和固體之間的分配系數為D。模型推導根據上述條件，我們可以得到連續熔融模型的推導公式。分餾結晶模型的推導結晶巖漿冷卻過程中，礦物逐漸結晶析出。分離結晶礦物密度較高，沉降至巖漿底部。演化巖漿成分發生改變，富集不相容元素。混合和混染模型的推導1混合模型兩種不同成分的巖漿混合。2混染模型巖漿與圍巖發生反應。3方程式通過質量守恒和元素分配系數推導。混合模型假設兩種巖漿混合，形成新的巖漿。混染模型則是指巖漿與圍巖發生反應，發生元素交換，從而改變巖漿的成分。這兩種模型的推導方法類似，都是通過質量守恒和元素分配系數來進行推導。模型的應用實例1模型應用實例1：利用批次熔融模型計算玄武巖的微量元素含量。玄武巖樣品中含有大量橄欖石和輝石，其原始巖漿中的微量元素含量可以根據模型進行計算，并與實際測量結果進行比較。通過計算，可以驗證模型的準確性，并分析巖漿演化過程。模型的應用實例2微量元素含量預測模型在巖漿巖研究中應用廣泛。可以根據實際測得的巖漿巖微量元素含量，推斷巖漿源區特征，并預測巖漿演化過程。模型可以幫助地質學家更準確地理解巖漿活動過程，并預測巖漿巖的形成機制。微量元素在巖漿作用中的信息巖漿源區信息微量元素的含量和配分模式可以揭示巖漿源區的性質和演化歷史。巖漿分化信息微量元素在巖漿分化過程中的變化規律可以指示巖漿演化過程中的結晶分異、熔融分異和混合作用等。巖漿作用環境微量元素的含量和配分模式可以反映巖漿作用的環境，例如壓力、溫度、氧逸度等。巖漿巖成因微量元素的地球化學特征可以幫助區分不同成因的巖漿巖，例如地幔源巖漿巖和地殼源巖漿巖。巖漿分化信息微量元素含量變化巖漿分化過程中，微量元素含量會發生顯著變化。一些元素會隨著巖漿結晶而富集，而另一些則會隨著巖漿的演化而消耗。例如，Rb、Ba、Sr等元素通常在巖漿分化過程中富集，而Ni、Cr、Co等元素則會隨著巖漿的演化而消耗。元素比率變化通過分析微量元素比率的變化，可以推斷巖漿分化的過程和程度。例如，Zr/Hf比率可以用來區分巖漿分化的不同階段，而Sr/Y比率可以用來判斷巖漿的源區和演化路徑。源區信息巖石學信息巖石學信息可以用來推斷巖漿源區巖石的類型和成分。例如，通過分析玄武巖中橄欖石和輝石的成分，可以推斷出源區的巖石可能是地幔橄欖巖。微量元素信息微量元素的信息可以用來識別巖漿源區的性質和演化歷史。例如，某些微量元素的豐度和比值可以指示源區巖石的年代、溫度和壓力等信息。地球化學信息地球化學信息可以幫助我們了解巖漿源區的地質環境和構造背景。例如，通過分析巖漿中不同元素的豐度，可以判斷巖漿源區是位于大陸地殼還是大洋地殼，或者位于俯沖帶還是洋中脊等。結論與討論模型應用定量模型可以幫助預測微量元素在巖漿過程中的行為,為巖漿演化研究提供重要信息。局限性模型存在局限性,需要結合其他地球化學數據進行驗證和修正。未來研究未來研究需要進一步完善模型,提高其預測精度,為地球化學研究提供更可靠的工具。參考文獻鄭永飛,劉敦一,等.巖石地球化學.北京:科學出版社,2006.孫衛東.火成巖地球化學.北京:地質出版社,2010.Rollinson,H.R.Usinggeochemicaldata:Evaluation,presentation,interpretation.London:Longman,1993.Pearce,J.A.Traceelementmodelingofmagmaprocesses.In:Traceelem