放射性同位素地球化学2概念.ppt

类地行星的形成 Jason Morgan‘s Plume Model Upwelling from thermal boundary layer at the base of the mantle 再循环模式Recycling Model(Hofmann White, 1982) Mantle plume dynamics is well understood:Instability of hot boundary layer at the base of the mantle (or from the 660 km discontinuity). Hot, low density materal rises in a narrow cylinder, typically forming a large ?mushroom head“ as it rises. Plume Dynamics(Lin van Keken) Thermo-chemical Plumes(Farnetani Samuel) Plume experiment in your kitchen 25 Major Hotspots 板块构造与火成岩成因 1. 洋中脊玄武岩MORB 2. 陆内裂谷 3. 岛弧火山岩IAV、IAB 4. 活动大陆边缘 简单混合模式 二元混合 通用二元混合方程 Vollmer（1976）和Langmuir等（1978）先后给出了二元混合体系微量元素浓度的通用表达式。该式理论上可适用于任何元素和同位素。对任何一个二组份混合体系，其方程为 Ax＋Bxy＋Cy＋D＝0 （5.62） 其中x，y是横坐标、纵坐标的变量，可以是元素或元素的比值。当端元1和端元2上的坐标即比值为（x1，y1）（x2，y2）时系数可表示为： 其中，ai为yi的分母值，bi为xi的分母值 A＝a2b1y2-a1b2y1 B＝a1b2－a2b1 ； C＝a2b1x1-a1b2x2 D＝a1b2x2y1－a2b1x1y2 r＝a1b2/a2b1 ， r为与系数B有关的数值，反映了混合双曲线的曲率，曲率的函数。当r＝1时为直线方程。 比值-比值，此时为为一双曲线，系数为 A＝a2b1y2-a1b2y1 B＝a1b2－a2b1r＝a1b2/a2b1 C＝a2b1x1-a1b2x2 D＝a1b2x2y1－a2b1x1y2 比值-元素，如设x轴为元素，则b＝1，这时： A＝a2y2－a1y1 B＝a1－a2? r＝a1/a2 C＝a2x1－a1x2 D＝a1x2y1－a2x1y1 当r≠1时，仍为一条受B控制的双曲线 元素-元素，a＝b＝1， A＝y2－y1 B＝0???? r＝1 C＝x1－x2 D＝x2y1－x1y2 此时，为一直线方程。 混合作用模型的应用 判断混合过程 在板块俯冲带，地壳与上地幔岩石的氧含量差异不明显，Sr差别较大。导致源区混合Sr-O同位素混合轨迹线为下凹型；相反，当地幔部分熔融的岩浆上升受到地壳混染时，地壳物质的Sr一般低于岩浆，形成上凸型双曲线。因此可应用Sr-O同位素体系有效判断混合过程。 大量的MORB和OIB同位素组成调查显示，并不存在简单的二元混合关系 Zindler等(1982)提出，由亏损MORB、含富集物质的MORB及初始(pristine chondritic)地幔代表的三个地幔端元，其混合作用构成了大洋环境玄武岩的岩浆源区。该三端元在Nd-Sr-Pb同位素体系中构成的面，称为地幔平面(mantle plane)。但White(1985)发现，在地幔平面之上或之下均存在其它的大洋环境玄武岩分布。 Hart等(1986)认为，地幔平面只是地幔端元混合的一个投影面。通过对大量MORB和OIB的Nd-Sr和Pb-Sr同位素组成分析，确定出四个地幔端元，分别为DMM(洋中脊亏损地幔端元)、EMI和EMII(富集I和富集II型地幔端元)及HIUM(高U/Pb地幔端元)。其中，将 Nd-Sr图中低143Nd/144Nd的边界称为“低Nd分布(‘LoNd array’)”，代表了HIMU与EMI地幔端元间的混合分布。 由于低Nd分布表现为混合直线，说明混合端元间具相似的Nd-Sr-Pb比值和密切相关的成因环境，因此变种关系不象是循环地壳与地幔端元间的关系，而应与大陆岩石圈地幔的发生过交代富集事件有关。 Sr-Pb体系中的地幔端元 为避免二维同位素组成对判别地幔端元可能带来的主观偏差，Allegre等(1987)和Hart等(1992)对大量BORB和OIB的87Sr/86Sr、143Nd/144Nd、206Pb/204P