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严瑾仪,Aug. 25, 2023
致密的、含硫化物的辉长岩堆积的拆沉被用来解释低铜含量和大陆地壳主要元素组成的演化，但这一假设的证据是间接的。Cu是亲硫元素的典型代表，具有强亲硫性。部分熔融过程中Cu会部分释放，且硫化物占主要控制因素，铜含量在低程度部分熔融过程中保持相对稳定，硫化物存在情况下，矿物对铜的整体分配的影响可以忽略不计。
S在不同压力氧逸度下的种形。高fO2时，S在熔体中的溶解度远高于低fO2时，导致橄榄岩中S的耗损更快。一个明显的特性是S的行为不依赖于硅酸盐和氧化物矿物学，因为S完全由硫化物(或高fO2时的硫酸盐)。
Cu的Dsf/melt值为800，这意味着在熔融开始时，Cu的整体表现为中等不相容元素，但随着熔融的进行，它变得高度不相容，并被有效地从橄榄岩中移除。对于Dsf/melt>104的元素，例如铂族元素，这些元素在熔化的早期阶段表现相容，只有在达到非常高的熔化度(>30%)时才变得不相容。
在大多数弧中，Cu在分异过程中趋于相容，表现为Cu随MgO的降低而单调下降，在某些弧岩浆(主要是岛弧)中，Cu的初始行为不相容，然后随着MgO的降低而增加，直到达到最大值，之后Cu变得相容，并随着MgO的进一步降低而急剧下降。分离结晶对Cu的约束为：在岩浆分异过程中，Cu发生的分异。岩浆中Cu的消耗需要硫化物（Cu可能作为硫化物液滴包含在分馏硅酸盐矿物中)，而Cu富集需要抑制硫化物结晶，可以通过减压和增加氧逸度实现。
弧演化过程中铜循环为下图：
A)幼年玄武岩岩浆(红色箭头)将铜从地幔楔(开阔区)运输到上覆的弧岩石圈。岩浆经过分步结晶生成富铜硫化物辉石岩和角闪岩(黑色符号)。B)岩浆膨胀和岩石圈缩短(在大陆弧中常见)使弧变厚，逐渐迫使分馏作用在更深的地方发生，从而形成厚的含硫化物的辉石岩(和角闪岩)根。C)随着根变厚，它变得容易再融化。由于辉石岩和角闪岩相对于橄榄岩地幔熔点较低，它们将经历高度熔融，生成富铜的长英质岩浆，为铜斑岩提供养分。D)然而，如果基性根在其融化之前变得重力不稳定，那么富含硫化物的辉石岩储层将被循环回到地幔中。
Cu与Ag在硫化物中分配差异为：Cu和Ag的硅酸盐熔体与硫化物熔体分配系数相似、Cu相对于Ag更容易进入硫化物固溶体中。
本研究分析的样品是来自不同地质环境的太古宙后地幔橄榄岩，部分橄榄岩经历了不同程度的部分熔融和随后的渗透基性熔体橄榄岩反应。银和铜在橄榄岩中的有限分馏与MORB的数据一致；经历不同程度分数结晶的morb也显示出相对恒定的Cu/Ag比率。
总的来说，在上地幔和下洋壳条件下，橄榄岩、MORB玻璃和MORB硫化物液滴的Cu/Ag比值相似，尽管存在一些分散，但清楚地表明Cu和Ag的行为相似，并且在熔体提取、再提纯和分馏过程中，Cu从Ag中分离出来的系统分馏非常有限。在这些环境中，硫化物熔体-硅酸盐熔体分配是主要的分馏过程。
大陆弧深部岩浆结晶分异过程中有大量的结晶态硫化物从熔体中析出，并随其它结晶的矿物一起在大陆弧深部形成堆晶。幔源的Cu主要富集在这些深部堆晶中，而且这些堆晶具有比初始弧岩浆更高的Cu/Ag比值。相反，残余岩浆则不断亏损Cu，且Cu/Ag比值逐渐降低（图1）。要想形成Cu亏损且Cu/Ag比值较低的大陆地壳，这些富含Cu且Cu/Ag比值较高的深部堆晶——缺失的铜储库——需要被拆沉至地幔中，进一步表明大陆弧深部的拆沉作用是大陆地壳形成过程中不可或缺的一个环节。大陆弧深部岩浆结晶分异过程中有大量的结晶态硫化物从熔体中析出，并随其它结晶的矿物一起在大陆弧深部形成堆晶。幔源的Cu主要富集在这些深部堆晶中，而且这些堆晶具有比初始弧岩浆更高的Cu/Ag比值。相反，残余岩浆则不断亏损Cu，且Cu/Ag比值逐渐降低（图1）。要想形成Cu亏损且Cu/Ag比值较低的大陆地壳，这些富含Cu且Cu/Ag比值较高的深部堆晶——缺失的铜储库——需要被拆沉至地幔中，进一步表明大陆弧深部的拆沉作用是大陆地壳形成过程中不可或缺的一个环节。
大陆弧深部岩浆结晶分异过程中有大量的结晶态硫化物从熔体中析出，并随其它结晶的矿物一起在大陆弧深部形成堆晶。幔源的Cu主要富集在这些深部堆晶中，而且这些堆晶具有比初始弧岩浆更高的Cu/Ag比值。相反，残余岩浆则不断亏损Cu，且Cu/Ag比值逐渐降低。要想形成Cu亏损且Cu/Ag比值较低的大陆地壳，这些富含Cu且Cu/Ag比值较高的深部堆晶——缺失的铜储库——需要被拆沉至地幔中，进一步表明大陆弧深部的拆沉作用是大陆地壳形成过程中不可或缺的一个环节。
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