變質(zhì)作用基本概念

變質(zhì)作用的基本概念

圖17-9P2591--白云母花崗巖在過量水條件下的固相線2--白云母花崗巖在過量水條件下的液相線

3--白云母花崗巖在無水添加條件下的固相線4--白云母花崗巖在無水添加條件下的液相線

5--拉斑玄武巖在過量水條件下的固相線6--拉斑玄武巖在過量水條件下的液相線

7--拉斑玄武巖在無水添加條件下的固相線8--拉斑玄武巖在無水添加條件下的液相線巖漿作用與變質(zhì)作用的過渡關(guān)系白云母花崗巖在過量水條件下的固相線白云母花崗巖在過量水條件下的液相線圖17-9P2591--白云母花崗巖在過量水條件下的固相線2--白云母花崗巖在過量水條件下的液相線

3--白云母花崗巖在無水添加條件下的固相線4--白云母花崗巖在無水添加條件下的液相線

5--拉斑玄武巖在過量水條件下的固相線6--拉斑玄武巖在過量水條件下的液相線

7--拉斑玄武巖在無水添加條件下的固相線8--拉斑玄武巖在無水添加條件下的液相線巖漿作用與變質(zhì)作用的過渡關(guān)系白云母花崗巖在無水添加條件下的固相線白云母花崗巖在無水添加條件下的液相線圖17-9P259

可見：1）流體的加入可以顯著降低部分熔融的起始溫度

2）在流體的作用下巖漿作用與變質(zhì)作用之間的界線將顯著偏向低溫方向巖漿作用與變質(zhì)作用的過渡關(guān)系白云母花崗巖在過量水條件下的固相線白云母花崗巖在過量水條件下的液相線白云母花崗巖在無水添加條件下的固相線白云母花崗巖在無水添加條件下的液相線圖17-9P259

可見：1）基性巖的部分熔融和完全熔融均難于酸性巖

2）流體作用異常顯著地降低了基性巖的熔融溫度巖漿作用與變質(zhì)作用的過渡關(guān)系拉斑玄武巖在過量水條件下的固相線拉斑玄武巖在過量水條件下的液相線拉斑玄武巖在無水添加條件下的固相線拉斑玄武巖在無水添加條件下的液相線一、變質(zhì)作用

定義(definition)

指巖石為適應(yīng)物理化學(xué)條件的變化,在基本保持固態(tài)條件下發(fā)生的礦物組成,結(jié)構(gòu)構(gòu)造和化學(xué)組成等方面的調(diào)整.***注意點(pointstoconsider)

1)基本保持固態(tài)(subsolidus),但是不排除有少量的流體相(如熔體)2)變質(zhì)作用發(fā)生時的物化條件不同于地表條件,也不同于地表以下的成巖環(huán)境.3)變質(zhì)以前的巖石稱為原巖(protolith),變質(zhì)以后的巖石稱為變質(zhì)巖(metamorphicrock)

二、變質(zhì)作用方式

1.變質(zhì)結(jié)晶（metamorphiccryatallization）

2.變形(deformation)3.變質(zhì)分異(metamorphicdifferentiation)變質(zhì)作用的方式

1.變質(zhì)結(jié)晶（metamorphiccryatallization）

2.變形(deformation)3.變質(zhì)分異(metamorphicdifferentiation)

定義:巖石在變質(zhì)條件下的結(jié)晶作用稱變質(zhì)結(jié)晶作用（metamorphiccrystallization）?！镏亟Y(jié)晶作用(recrystallization)

等化學(xué)變質(zhì)作用：變質(zhì)前后巖石的總化學(xué)成分不發(fā)生改變的變質(zhì)作用★交代作用(metasomatism)

異化學(xué)變質(zhì)作用：變質(zhì)前后巖石的總化學(xué)成分發(fā)生改變的變質(zhì)作用礦物重新組合變質(zhì)反應(yīng)1．1重結(jié)晶作用重結(jié)晶作用（recrystallization）

指巖石在基本保持固體狀態(tài)下的礦物重新組合和通過化學(xué)反應(yīng)形成新礦物的過程。重結(jié)晶前后，巖石總化學(xué)成分（除H2O、CO2等揮發(fā)分外）保持不變(即巖石為封閉系統(tǒng))。只涉及礦物形狀、大小、空間位置變化而無新礦物的生成.重新組合使得同種礦物顆粒粒度增大，相對大小均勻，顆粒外形規(guī)則。在理想的單礦物巖石中，三連點結(jié)構(gòu)，即相鄰顆粒間的晶面夾角為120o，是結(jié)構(gòu)最穩(wěn)態(tài)的表現(xiàn)，也是化學(xué)平衡的表現(xiàn)。Exp.1礦物重新組合Fig.1輝長巖體周圍的變燧石巖中,粒度與距巖體距離之間的關(guān)系

Fig.2含石英大理巖的結(jié)構(gòu)隨溫度的演化a.低溫下Cc+Q平衡結(jié)構(gòu)；b.溫度超越Cc+Q=Wo+CO2↑反應(yīng)溫度時，粒度增大的同時Q與Cc反應(yīng)，形成Wo反應(yīng)邊。在Wo集合體內(nèi)有少量Q殘留，不平衡結(jié)構(gòu)；c.反應(yīng)完全，粒度進(jìn)一步增大，形成新的高溫條件下穩(wěn)定的礦物組合Cc+Wo和平衡結(jié)構(gòu)Exp.2變質(zhì)反應(yīng)石英方解石硅灰石補(bǔ)充一：變質(zhì)反應(yīng)的基本類型:固-固反應(yīng)有流體參加的反應(yīng)★多形轉(zhuǎn)變★固溶體出溶★純固相之間的反應(yīng)

(連續(xù)反應(yīng)與不連續(xù)反應(yīng))★H2O,CO2參與的反應(yīng)★化學(xué)活動性流體參與的反應(yīng)方解石+石英=硅灰石+CO2白云母+石英=鉀長石+夕線石+H2O石墨＝金剛石石英＝柯石英方解石＝硅灰石＋石英條紋長石的生成反應(yīng)補(bǔ)充二：連續(xù)反應(yīng)和不連續(xù)反應(yīng)

根據(jù)反應(yīng)物與生成物之間的關(guān)系，變質(zhì)反應(yīng)可分為不連續(xù)反應(yīng)和連續(xù)反應(yīng)兩類。不連續(xù)反應(yīng)：偏離了平衡條件，不是反應(yīng)物消失（生成物穩(wěn)定）就是反應(yīng)物穩(wěn)定（生成物消失）。連續(xù)反應(yīng)或滑動反應(yīng)：在雙變區(qū)中，成分不斷調(diào)整，反應(yīng)的P-T條件取決于巖石成分。

硬玉+石英=鈉長石不連續(xù)反應(yīng)石榴石+H2O=綠泥石+石英連續(xù)反應(yīng)1.2交代作用（metasomatism/replacement）定義：指固體巖石在化學(xué)活動性流體作用下通過組分帶入帶出而使巖石總化學(xué)成分（除H2O、CO2等揮發(fā)分外）和礦物成分發(fā)生變化的過程。巖石在交代過程中為一開放系統(tǒng),但系統(tǒng)保持體積不變。

交代作用的方式:

滲透（infiltration）:組分在壓力差驅(qū)動下，借助溶液的流動，從壓力高處向壓力低處遷移。

擴(kuò)散（diffusion）:

組分在濃度差驅(qū)動下，從濃度高處向濃度低處遷移。二、變質(zhì)作用方式

1.變質(zhì)結(jié)晶（metamorphiccryatallization）

2.變形(deformation)：巖石在應(yīng)力作用發(fā)生形變應(yīng)變。

3.變質(zhì)分異(metamorphicdifferentiation)

形變類型:彈性變形:永久變形:應(yīng)變在應(yīng)力施加時立即發(fā)生，應(yīng)力撤消時，巖石立即恢復(fù)至原先未變形狀態(tài)

脆性變形(brittledeforma-tion)塑性變形(plasticdeformation)當(dāng)應(yīng)變增加并超越彈性極限時巖石產(chǎn)生不可恢復(fù)的變形。晶內(nèi)塑性變形

晶界塑性變形

恢復(fù)作用動態(tài)重結(jié)晶作用靜態(tài)重結(jié)晶作用直線滑移

雙晶

扭折

位錯蠕變壓溶

顆粒邊界滑移塑性變形機(jī)制Figure23-27.Proposedmechanismsforthedevelopmentoffoliations.AfterPasschierandTrouw(1996)Microtectonics.Springer-Verlag.

二、變質(zhì)作用方式

1.變質(zhì)結(jié)晶（metamorphiccryatallization）

2.變形(deformation)

3.變質(zhì)分異(metamorphicdifferentiation)：使原先均勻的巖石發(fā)育成分層的變質(zhì)過程（Raymond,1995）變質(zhì)分異產(chǎn)生成分層的機(jī)理主要有下列三種解釋（1）成分層代表擴(kuò)散反應(yīng)帶（2）成分層的發(fā)育是構(gòu)造重結(jié)晶的結(jié)果（3）成分層是強(qiáng)烈壓扁（塑性變形）的結(jié)果

變質(zhì)分異作用實質(zhì)上是微觀尺度的離子擴(kuò)散。不同元素離子的遷移能力存在差異，從而導(dǎo)致在空間上元素結(jié)合和礦物成核生長能力的差異。擴(kuò)散的發(fā)生可以發(fā)生在:化學(xué)上不相容的兩種巖石之間（濃度梯度自發(fā)引起)一個均勻巖石中由于溫度梯度產(chǎn)生的粒間溶液中活動組分化學(xué)位梯度引起。局部應(yīng)力場（如剪切）控制的物質(zhì)溶解和再沉淀（擴(kuò)散流動）。三、變當(dāng)質(zhì)作用利因素溫度班（Te蠻mp洗er沃at秤ur頌e）壓力（Pr樸es慣su牲re）化學(xué)活濾動性流智體（act簽ive顧fl折uid聚s）時間倡（tim油e）原巖趙性質(zhì)(歇bu腳lk個c書om脆po佛si惡ti膨on惠)差異應(yīng)壁力(de用via導(dǎo)tor屯ic喪str武ess錘)變質(zhì)作糠用=復(fù)雜油化學(xué)歡體系好內(nèi)的浪物理蜻化學(xué)米反應(yīng)+/爆-變形1.溫度(T)和壓討力(P)1.1溫度（T）溫度升踢高有利愧于吸熱潔反應(yīng)(如脫吃水反洽應(yīng))，溫度礙降低反蓬應(yīng)向放恥熱方向熔進(jìn)行。溫度升高還討可改變解巖石的毛變形行刃為，從蟲脆性變舌形向塑嘉性變形貞轉(zhuǎn)化。溫度靜升高卻還會塔通過叢脫水沖反應(yīng)岸、脫些碳酸語反應(yīng)嗎形成拍變質(zhì)謙熱液鎖作為費催化耽劑、按搬運徑劑和銅熱媒攪介對餅變質(zhì)詳作用麥?zhǔn)┘语嬘绊懓Y。溫度升副高還會臟導(dǎo)致部農(nóng)分熔融翁而發(fā)生學(xué)混合巖長化。變質(zhì)作念用溫壓漫范圍1.2壓力(P)壓力的欄標(biāo)準(zhǔn)國昌際單位責(zé)為Pa(帕斯沸卡)、GP愁a(裕=1斯09學(xué)Pa最)，地質(zhì)哀上也常傍用bar惱(巴)和Kb鞋ar暫(=毛10途3b逗ar選)。它溉們之店間的粥關(guān)系球為：1b債ar持=1揭05砍Pa河,1區(qū)Kb刃ar袋=0艙.1么GP搭a.概念靜水家壓力(h價yd鐘ro戰(zhàn)st校at傘ic級p勢re擇ss優(yōu)ur偵e)負(fù)荷壓力(li秋tho西sta坊tic糠pr泊ess貫ure棉)定向縱壓力(d欺ir凳ec駛te水d碗pr誤es虜su壩re肢)流體殲壓力(f倒lu疏id蠢p板re祖ss訂ur瞎e)1km厚的葛巖石新柱產(chǎn)魯生的刻壓力協(xié)增值清估算感：花崗銹巖：P=2治700嶼kg紅m-3·9.差8m座s-2·10進(jìn)00兵m=2鴿64追×1憐05Pa=醒264激bar玄武巖：P=3俱000維kg至m-3·9.8旁ms-2·10譯00塌m=29耳4×1跑05Pa=捎294蜻bar橄欖巖：P=匹33小00支kg鼠m-3·9.8勇ms-2·10早00冷m=3秘23晚×1駱05Pa=趁323抽bar洋殼（辦以5km厚計）精底部的震負(fù)荷壓個力約為0.惱15井GP康a。陸殼的(平均厚街度33k睡m計)底部的攻負(fù)荷壓元力約為1.0賓GPa。增厚陸葬殼(以70-斑80k移m計)，底慶部的醬負(fù)荷碼壓力糧可達(dá)2G窄pa左右。作用于識單位巖倚石的不凍同壓力痛類型簡永圖偏應(yīng)力平均杠應(yīng)力構(gòu)造超出壓流體插超壓超高壓俯沖錘帶或雜大陸沾碰撞襪帶及歡其附居近變計質(zhì)的丙巖石之，看爺來似派乎在100到km或更支深的離地幔曠深度滲結(jié)晶贈。指旦示如宅此超高壓（ult悲rah抵igh盤-pr蹈ess智ure）條攝件的堪礦物爺是柯噸石英溜（Co竟e）和金景剛石（Dia）。涉它們呈在約3.例0G及Pa以上跟的壓雅力下恭穩(wěn)定嗽（圖17-鵲9）。2．流竄體成哲分（x）變質(zhì)巖仙中含H2O礦物榜（云給母、申角閃秧石等療）、遍碳酸屯鹽礦絹物及惰這些肝礦物紋包裹釋體的獻(xiàn)存在騰，特血別是熟流體較包裹勾體的潤存在黑，是火變質(zhì)制作用川過程乒中存螺在流役體相梯的直侵接證妙據(jù)。變質(zhì)作例用P—T條件敢通常真大于沾臨界門點（CP），跡因此衰流體揚相呈超臨倍界狀襖態(tài)（sup伐er-架cri蛙tic搏al扛sta窗te）。排在這仿種狀如態(tài)下葡，區(qū)止分不帆出流播體和熄氣體姓。0.0屈5GP葬a（1）和0.膠1G傅pa（2）下屯隨著桿溫度膽降低執(zhí)流體座不混卵溶圖帆解3．時間膛（t）變質(zhì)疼作用念時間勻因素睛通常錫從兩鐵個角例度理虹解：犯一是茅變質(zhì)半作用巴發(fā)生盼的地憐質(zhì)時愧代，琴即不網(wǎng)同時沃代變鋒質(zhì)作直用的牙特點尺不同戒，這價是由膛地球祖發(fā)展油的方拔向性兔和不襪可逆碗性決翻定的漠；二退是一欄次變蠶質(zhì)作庭用自幕始至羅終所膨經(jīng)歷蹈的時償間，柄不同掘時間丹變質(zhì)址作用土的特津點不藥同，益關(guān)于暗這一伍點下幸面進(jìn)系一步好闡述們。一個東基本序保持躲固體瞎?fàn)顟B(tài)呈下的鼻轉(zhuǎn)變?yōu)⑦^程巖石是酸如何在返這種狀傭態(tài)下實納現(xiàn)礦物貌成分、水結(jié)構(gòu)構(gòu)扇造甚至憲化學(xué)成討分變化據(jù)的呢？購這就是殘變質(zhì)作乖用機(jī)制牢問題。舌與巖漿腰作用、累沉積作靠用相比個，變質(zhì)坑作用機(jī)稀制較復(fù)央雜多樣幅，主要幻玉包括變跨質(zhì)結(jié)晶仰、變形柳和變質(zhì)裂分異等3類。彈此外況，在皮高級卷變質(zhì)朗中還茂可出姓現(xiàn)部忍分熔虎融，鑄在埋取藏變救質(zhì)中坦甚至這可出漏現(xiàn)壓班實作挽用，洞它們剪主要臥分屬濃于巖善漿作心用和呆沉積陡作用掏范疇版，故選不在忘此敘鼓述。三、變淺質(zhì)作用P-T寧-t軌跡1．P-T已-t軌跡的并概念2．大揚陸碰隊撞造再山帶顆的P-殺T-草t軌跡（1）埋藏銜期：（2）加勁熱期案或熱受松弛裙期：（3）冷含卻