Les compositions chimiques moyennes de la croûte continentale et de la croûte océanique (représentée par MORB), normalisées aux valeurs du manteau primitif et tracées en fonction du coefficient apparent de partage en vrac de chaque élément, forment des modèles de concentration étonnamment simples et complémentaires. Dans la croûte continentale, les concentrations maximales sont de l’ordre de 50 à 100 fois les valeurs du manteau primitif, et elles sont atteintes par les éléments Cs, Rb, Ba et Th les plus fortement incompatibles. Dans la croûte océanique moyenne, les concentrations maximales ne sont que de l’ordre de 10 fois les valeurs du manteau primitif, et elles sont atteintes par les éléments modérément incompatibles Na, Ti, Zr, Hf, Y et les ETR intermédiaires à lourds.
Cette relation est expliquée par un modèle simple, en deux étapes, d’extraction de la croûte continentale puis océanique à partir du manteau initialement primitif. Ce modèle reproduit le maximum de concentration caractéristique dans les MORB. Il permet d’obtenir des contraintes quantitatives sur les fractions de fusion agrégées effectives extraites au cours des deux étapes. Celles-ci s’élèvent à environ 1,5 % pour la croûte continentale et à environ 8-10 % pour la croûte océanique.
Les degrés de fusion comparativement faibles déduits pour le MORB moyen sont cohérents avec la corrélation de la concentration en Na2O avec la profondeur d’extrusion , et avec les concentrations normalisées de Ca, Sc et Al (⋍ 3) dans le MORB, qui sont beaucoup plus faibles que celles de Zr, Hf et des HREE (⋍ 10). Ca, Al et Sc sont compatibles avec le clinopyroxène et sont préférentiellement retenus dans le manteau résiduel par ce minéral. Ceci n’est possible que si la fraction fondue agrégée est suffisamment faible pour que le clinopyroxène ne soit pas consommé.
Une séquence de compatibilité croissante des éléments lithophiles peut être définie de deux manières indépendantes : (1) l’ordre des concentrations normalisées décroissantes dans la croûte continentale ; ou (2) par les corrélations de concentration dans les basaltes océaniques. Les résultats sont étonnamment similaires, sauf pour Nb, Ta et Pb, qui donnent des coefficients de partage en vrac incohérents ainsi que des concentrations et des écarts types anormaux.
Les anomalies peuvent être expliquées si Nb et Ta ont des coefficients de partage relativement importants lors de la production de la croûte continentale et des coefficients plus petits lors de la production de la croûte océanique. En revanche, Pb a un très petit coefficient pendant la production de la croûte continentale et un plus grand coefficient pendant la production de la croûte océanique. C’est la raison pour laquelle ces éléments sont utiles dans les diagrammes de discrimination géochimique pour distinguer les MORB et les OIB d’une part, des arcs insulaires et de la plupart des volcaniques intracontinentaux d’autre part.
Les résultats sont cohérents avec le modèle de différenciation croûte-manteau proposé précédemment . Nb et Ta sont préférentiellement retenus et enrichis dans le manteau résiduel pendant la formation de la croûte continentale. Après la séparation de la majeure partie de la croûte continentale, la partie résiduelle du manteau a été réhomogénéisée, et les hétérogénéités internes actuelles entre les sources MORB et OIB ont été générées ultérieurement par des processus impliquant uniquement la croûte océanique et le manteau. Au cours de cette deuxième étape, Nb et Ta sont hautement incompatibles, et leurs abondances sont anormalement élevées dans l’OIB et le MORB.
Le comportement anormal de Pb est à l’origine du « paradoxe du plomb », à savoir les rapports élevés U/Pb et Th/Pb (déduits des isotopes de Pb) dans le manteau appauvri actuel, même si U et Th sont plus incompatibles que Pb dans les basaltes océaniques. Ceci s’explique si le Pb est en fait plus incompatible que U et Th lors de la formation de la croûte continentale, et moins incompatible que U et Th lors de la formation de la croûte océanique.