大陸地殻と海洋地殻(MORBで代表)の平均化学組成を原始マントル値で正規化し、各元素の見かけのバルク分配係数の関数としてプロットすると、驚くべき単純で補完的な濃度パターンが形成されていることがわかった。 大陸地殻では、最大濃度は原始マントル値の50-100倍のオーダーであり、これは最も非相溶性の高いCs、Rb、Ba、Thの元素で達成されたものである。 平均的な海洋地殻では、最大濃度は原始マントルの値の10倍程度に過ぎず、中程度の非相溶元素であるNa、Ti、Zr、Hf、Y、中~重希土類によって達成される。
この関係は、最初の原始マントルから最初に大陸、次に海洋地殻を抽出する単純な2段階モデルによって説明される。 このモデルはMORBにおける特徴的な濃度極大を再現する。 また、両段階で抽出された有効な凝集体メルト分率に関する定量的な制約が得られた。
平均的なMORBで推定される比較的低い溶融度は,Na2O濃度と押出深度の相関,およびMORB中のCa,Sc,Alの正規化濃度(⋍ 3)がZr,Hf,HREEの濃度(⋍ 10)よりはるかに低いことと整合的であった. Ca, Al, Sc は斜方輝石と相性が良く、この鉱物によって残留マントルに優先的に保持される。 これは凝集体メルト分率が十分に低く、clinopyroxeneが消費されない場合にのみ可能である。
好石材元素の相溶性の増加順序は、2つの独立した方法で定義することができる。 (1)大陸地殻における規格化濃度の減少順序、(2)海洋玄武岩における濃度の相関関係、である。 その結果,Nb,Ta,Pbを除いては驚くほど類似しており,矛盾したバルク分配係数,異常な濃度や標準偏差が得られた。
NbとTaが大陸地殻生成時に比較的大きな分配係数を持ち,海洋地殻生成時に小さな分配係数を持つとすればその異常は説明可能である. 一方、Pbは大陸性地殻生成時の係数が非常に小さく、海洋性地殻生成時の係数が大きい。 このことは,これらの元素がMORBやOIBと島弧やほとんどの大陸内火山を区別するための地球化学的識別図に有用である理由である。
この結果は,以前に提案した地殻-マントル分化モデルと一致している. NbとTaは大陸地殻の形成過程で残留マントルに優先的に保持され、濃縮される。 大陸地殻の大部分を分離した後、マントルの残留部分は再均質化され、現在のMORBとOIB源の内部不均質性はその後、海洋地殻とマントルのみが関与するプロセスで生成されたものである。
Pbの異常な挙動は,いわゆる「鉛のパラドックス」,すなわち,海洋性玄武岩ではUとThがPbよりも非互換であるのに,枯渇した現在のマントルでは(Pb同位体から推定される)U/PbおよびTh/Pb比が高くなることの原因である. これは,大陸地殻の形成時にPbがUやThよりも非互換であり,海洋地殻の形成時にUやThよりも非互換であったとすれば説明できる
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