分离结晶作用的瑞利效应

分离结晶作用和堆积相的存在早就为人们所认识。这里主要考虑扩散对过程的平衡影响和岩浆的对流作用对于熔体和堆积相的作用。

根据地球物理热流和年代学的计算,一个岩浆房发生分异的时间跨度大约为(0.5~1)×106 年,按照上面所提到的固相中典型的元素扩散系数 10-11

—10-13cm2s-1,元素在固相中移动的平均距离是 1—10cm。这说明不可能在岩浆和整个结晶分离固相达到完全的平衡。对于一个岩浆房的大小,由火山喷发作用和深成岩的体积估计,可以达到几个立方公里。岩浆的粘度约为 108 泊松,由于熔体中的较大扩散系数(10-7cm2s-1 量级),对流所造成的岩浆成分应该是均匀的。从这个意义上讲,岩浆的分离结晶作用是一种瑞利过程, 即均匀的岩浆和不均一的固相的作用,但相反的情况仍然存在,如基性岩浆所产生的成分较均一的不分带的堆积体。在某些较小的基性岩浆(蛇绿岩) 中的成层特征被认为是晶体的重力沉淀和对流,而不代表沉淀的演化过程, 使问题复杂化。但无论如何,分馏过程是存在的。

分析堆积体中所捕获的岩浆熔体相组成和堆积体中的斑晶核的成分有可能进一步揭示固熔相之间的平衡问题。

岩浆对流可造成某些结晶相元素的再分配和再度被岩浆熔融,出现反应关系,但是只要岩浆的温度和组成不发生明显改变,这种影响是很轻微的。