第01講 變質(zhì)作用的基本概念_2012

1、巖石在基本固體狀巖石在基本固體狀態(tài)下的礦物結(jié)構(gòu)調(diào)整態(tài)下的礦物結(jié)構(gòu)調(diào)整/或或通過化學(xué)反應(yīng)形成新礦通過化學(xué)反應(yīng)形成新礦物的過程。重結(jié)晶前后，物的過程。重結(jié)晶前后，巖石總的化學(xué)成分（除巖石總的化學(xué)成分（除H2O、CO2等揮發(fā)分外）等揮發(fā)分外）基本保持不變?；颈３植蛔儭＜兓?guī)r通過純灰?guī)r通過粒度加粗而轉(zhuǎn)變?yōu)榇罄砹６燃哟侄D(zhuǎn)變?yōu)榇罄韼r巖交代作用交代作用：指指固體巖石在化學(xué)活動性流體的作用下，通過固體巖石在化學(xué)活動性流體的作用下，通過造巖組分的帶入或帶出造巖組分的帶入或帶出，而使巖石總化學(xué)成分（除而使巖石總化學(xué)成分（除H2O、CO2等揮發(fā)分外）和礦物成分發(fā)生部分或全部變化的過等揮發(fā)分外）和礦物成分發(fā)生部分

2、或全部變化的過程。巖石在交代過程中，其體積基本保持不變。程。巖石在交代過程中，其體積基本保持不變。重要概念：重要概念： 異化學(xué)作用異化學(xué)作用交代作用交代作用 等化學(xué)作用等化學(xué)作用重結(jié)晶作用重結(jié)晶作用 交代作用也可在成巖階段發(fā)生。發(fā)生在變質(zhì)條件下的交代作用稱為交代作用也可在成巖階段發(fā)生。發(fā)生在變質(zhì)條件下的交代作用稱為變質(zhì)變質(zhì)交代作用交代作用?；顒咏M分活動組分：可帶入帶出，其含量與發(fā)生交代的體系的原：可帶入帶出，其含量與發(fā)生交代的體系的原始成分無關(guān)，交代前后的濃度（含量）發(fā)生改變，以始成分無關(guān)，交代前后的濃度（含量）發(fā)生改變，以H，F(xiàn)，Cl , S 和堿金屬元素和堿土金屬和堿金屬元素和堿土金屬/大

3、半徑親石離子常見；大半徑親石離子常見；惰性組分惰性組分：基本不發(fā)生帶入帶出，其含量僅與發(fā)生交代：基本不發(fā)生帶入帶出，其含量僅與發(fā)生交代的體系的原始成分有關(guān)，交代前后組分的濃度（含量）的體系的原始成分有關(guān)，交代前后組分的濃度（含量）不發(fā)生改變，以重金屬元素或超場強(qiáng)元素常見；不發(fā)生改變，以重金屬元素或超場強(qiáng)元素常見；交代機(jī)制交代機(jī)制發(fā)生交代作用的組分是如何運(yùn)移的？發(fā)生交代作用的組分是如何運(yùn)移的？l滲透（滲透（infiltration）：組分受壓力差驅(qū)動，隨溶液流動，從：組分受壓力差驅(qū)動，隨溶液流動，從高壓域向低壓域遷移，主要發(fā)生在裂隙溶液中高壓域向低壓域遷移，主要發(fā)生在裂隙溶液中;l擴(kuò)散（擴(kuò)散（d

4、iffusion）：組分受濃度差驅(qū)動，從高濃度域向低：組分受濃度差驅(qū)動，從高濃度域向低濃度域遷移，主要發(fā)生在粒間孔隙溶液中；粒間孔隙溶液中濃度域遷移，主要發(fā)生在粒間孔隙溶液中；粒間孔隙溶液中某種活動組分濃度或某種活動組分濃度或化學(xué)位梯度化學(xué)位梯度 是運(yùn)移和交代的主要動力；是運(yùn)移和交代的主要動力；l流體在交代過程中起著物質(zhì)搬運(yùn)遷移的流體在交代過程中起著物質(zhì)搬運(yùn)遷移的媒介媒介 和交代反應(yīng)和交代反應(yīng)催催化劑化劑 的雙重作用的雙重作用 原先均勻的巖石受變質(zhì)作用而成為具有成分分原先均勻的巖石受變質(zhì)作用而成為具有成分分“層層” 現(xiàn)象（現(xiàn)象（Raymond, 1995），結(jié)果使巖石的），結(jié)果使巖石的構(gòu)造構(gòu)造

5、特征特征發(fā)生了發(fā)生了改變改變，從而形成變質(zhì)巖的作用過程。變質(zhì)從而形成變質(zhì)巖的作用過程。變質(zhì)分異嚴(yán)格來說應(yīng)指封閉體系內(nèi)的組分調(diào)整，以便于與分異嚴(yán)格來說應(yīng)指封閉體系內(nèi)的組分調(diào)整，以便于與交代作用相區(qū)別。交代作用相區(qū)別。變質(zhì)分異產(chǎn)生成分層機(jī)理的一些現(xiàn)象變質(zhì)分異產(chǎn)生成分層機(jī)理的一些現(xiàn)象（1）擴(kuò)散反應(yīng)帶）擴(kuò)散反應(yīng)帶 （封閉體系）（封閉體系）（2）構(gòu)造剪切重置）構(gòu)造剪切重置 （構(gòu)造分異）（構(gòu)造分異）（3）構(gòu)造壓扁（圖）構(gòu)造壓扁（圖17-8） 變質(zhì)作用過程基本上在固態(tài)下進(jìn)行，但巖石中通常含有變質(zhì)作用過程基本上在固態(tài)下進(jìn)行，但巖石中通常含有1V%的液體相。以的液體相。以H2O, CO2, 為主體；當(dāng)液體相呈為

6、主體；當(dāng)液體相呈超臨界超臨界狀態(tài)狀態(tài)（super-critical state）時，區(qū)分不出液體和氣體，稱流）時，區(qū)分不出液體和氣體，稱流體。含鹵素和堿金屬元素或大半徑親石元素的流體，常具有體。含鹵素和堿金屬元素或大半徑親石元素的流體，常具有極強(qiáng)的交代能力，習(xí)稱極強(qiáng)的交代能力，習(xí)稱具具化學(xué)活動性的流體化學(xué)活動性的流體； 流體中的成分可直接參加巖石的形成（變質(zhì)反應(yīng)），成為流體中的成分可直接參加巖石的形成（變質(zhì)反應(yīng)），成為礦物晶格的一部分；礦物晶格的一部分； 流體作為流體作為介質(zhì)介質(zhì)為組分運(yùn)移提供載體，或為組分運(yùn)移提供載體，或媒質(zhì)媒質(zhì)促進(jìn)礦物的溶促進(jìn)礦物的溶解速率、促進(jìn)深熔作用而混合巖化和降低脆解

7、速率、促進(jìn)深熔作用而混合巖化和降低脆-韌性變形溫度韌性變形溫度等等負(fù)荷壓力（負(fù)荷壓力（Pl ）：指向地球中心）：指向地球中心流體壓力（流體壓力（Pf ） 偏偏 應(yīng)應(yīng) 力（力（Pd ）地質(zhì)環(huán)境中存在地質(zhì)環(huán)境中存在3 3種類型的壓力：種類型的壓力： 靜水壓力靜水壓力（Ps）：熱力學(xué)壓力，可以寫入熱力學(xué)方程中，其）：熱力學(xué)壓力，可以寫入熱力學(xué)方程中，其數(shù)值的增高，可導(dǎo)致摩爾體積小，密度大的高壓礦物生成。數(shù)值的增高，可導(dǎo)致摩爾體積小，密度大的高壓礦物生成。負(fù)荷壓力負(fù)荷壓力（Pl）：）：Pl = gD Pl (GPa) = 9.81 D(Km)10-3定向應(yīng)力定向應(yīng)力 （Pd）偏應(yīng)力（非靜水壓力）偏應(yīng)力

8、（非靜水壓力） = A- B平均應(yīng)力（具靜水壓力性質(zhì)）平均應(yīng)力（具靜水壓力性質(zhì)） =（ A+ B）/2構(gòu)造超壓構(gòu)造超壓=平均應(yīng)力平均應(yīng)力-負(fù)荷壓力（負(fù)荷壓力（ Pl）則則1 1局域變質(zhì)作用局域變質(zhì)作用 （1 1）接觸熱變質(zhì)作用）接觸熱變質(zhì)作用 （2 2）斷層變質(zhì)作用斷層變質(zhì)作用 （3 3）沖擊變質(zhì)作用沖擊變質(zhì)作用 （4 4）交代變質(zhì)作用）交代變質(zhì)作用 （5 5）邊緣混合巖化）邊緣混合巖化（6 6）雷擊變質(zhì)作用雷擊變質(zhì)作用（7 7）燃燒變質(zhì)作用燃燒變質(zhì)作用2 2區(qū)域變質(zhì)作用區(qū)域變質(zhì)作用 （1 1）俯沖帶變質(zhì)作用俯沖帶變質(zhì)作用（2 2）碰撞帶變質(zhì)作用碰撞帶變質(zhì)作用 （3 3）洋底變質(zhì)作用）洋底變質(zhì)作用 （4 4）埋藏變質(zhì)作用）埋藏變質(zhì)作用 （5 5）區(qū)域混合巖化）區(qū)域混合巖化Figure 21-6. Schematic model for the sequential (a c) development of a “Cordilleran-type” or active continental margin orogen. The dashed and black layers on the right represent the basaltic and gabbroic layers of