该流体相的溶解度
这个修正公式是由Allegre等(1977)根据Holland的有关资料提出的。
5.3.3 混合作用定量模型
混合作用,或混染作用,在一般意义上两者是一致的,指二种以上不同组成物质的混合。从特殊意义上讲,混染是指原始岩浆吸收了外界固态物质(围岩)而使自身成分发生变化的作用,混合则是指岩浆吸收了外界熔体而使自身成分发生变化的一种作用。利用微量元素的定量混合模型探讨岩浆的形成和演化有着广泛的应用。
1.简单混合
它所描述的是来自两个不同原始岩浆的微量元素的完全混合。其方程为
岩浆所占的比例。
2.分离结晶作用前或后的混合作用 对于分离作用前的混合方程
对于分离作用后的混合方程
3.岩浆房补充的混合作用模型用来描述地幔岩部分熔融所形成的岩浆进入有分离结晶作用的岩浆房的作用,实际上它是描述同时发生岩浆混合作用和分离结晶作用的。定量方程为
Allegre等(1978)还给出许多类似的混合作用模型。4.同化混染分离结晶混合作用模型用来描述岩浆边发生分离结晶作用,边熔化围岩,使围岩由固相变为熔体相的一种综合模型。是由Depaolo(1981)提出的,称为AFC
(Assimilation and Fractional Crystallization)模式。它给出了分离结晶作用的不同阶段,残余岩浆中微量元素浓度的变化关系式。
设Mm为所研究的岩浆总质量; μ为岩浆中微量元素总质量; Cm为岩浆中微量元素的浓度; Ca为围岩中微量元素的浓度;
D为微量元素固熔相的总分配系数;
根据所设参数的物理意义,可以得到下列三个微分方程
合并上述三式可得
这是AFC模式的基本方程。一般情况下是无法得到其解的,我们来求特殊情况下的解
总质量不变。这时,方程变为
在Ca和D是常量时,对Cm积分得:
当极大混染时Ma/Mm→∞,这时Cm等于Ca/D(图5.6)。这种关系表明,岩浆分离结晶作用和围岩同化混染作用速率相等时,残余岩浆中微量元素浓度并不朝围岩浓度改变,即使围岩中微量元素浓度Ca要比岩浆中Cm低,只要微
就是它和一般混合作用的差别。
图5.6 AFC模式中岩浆元素浓度和围岩混染质量关系示意
实际,它最终导致分离结晶作用终止。 这时方程式(5.53)可改写成
变量t已被改成f,因为
对方程式(5.56)积分得
该式表示了在r<1时岩浆中微量元素浓度是如何随残余岩浆份数f而改变的。
对于强不相容元素,D《1,故Z≈1,如果f很小时,方程式(5.58)可近似简化成
式(5.59)可以和单纯的分离结晶作用模型相比,当r=0时,它和简单分离结晶作用模型相同。
对于中等不相容元素,如果r+D≈1,则Z≈0,f→1-Zlnf,式(5.58)可简化成
-Z
对于相容元素,D>1,当r较小时,Z是一个很大的负数,一旦F-Z《1时,方程式(5.58)可简化成
余岩浆份数(分离结晶程度)f无关,仅取决于r,D和Ca,接近一常值。
况。图中对比了简单分离结晶作用。由图5.7可知,当D《1(Rb,U,Th)时,随分离结晶程度增加;AFC模式