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/或或通過化學反應形成新礦通過化學反應形成新礦物的過程。重結(jié)晶前后，物的過程。重結(jié)晶前后，巖石總的化學成分（除巖石總的化學成分（除H2O、CO2等揮發(fā)分外）等揮發(fā)分外）基本保持不變。基本保持不變。純灰?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活動性流體的作用下，通過固體巖石在化學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，而使巖石總化學成分（除而使巖石總化學成分（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： 異化學作用異化學作用交代作用交代作用 等化學作用等化學作用重結(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。活動組分活動組分：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元素常見；不發(fā)生改變，以重金屬元素或超場強元素常見；交代機制交代機制發(fā)生交代作用的組分是如何運移的？發(fā)生交代作用的組分是如何運移的？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擴散（擴散（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位梯度化學位梯度 是運移和交代的主要動力；是運移和交代的主要動力；l流體在交代過程中起著物質(zhì)搬運遷移的流體在交代過程中起著物質(zhì)搬運遷移的媒介媒介 和交代反應和交代反應催催化劑化劑 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)分異嚴格來說應指封閉體系內(nèi)的組分調(diào)整，以便于與分異嚴格來說應指封閉體系內(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)生成分層機理的一些現(xiàn)象變質(zhì)分異產(chǎn)生成分層機理的一些現(xiàn)象（1）擴散反應帶）擴散反應帶 （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；當液體相呈為

6、主體；當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，常具有極強的交代能力，習稱極強的交代能力，習稱具具化學活動性的流體化學活動性的流體； 流體中的成分可直接參加巖石的形成（變質(zhì)反應），成為流體中的成分可直接參加巖石的形成（變質(zhì)反應），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)為組分運移提供載體，或為組分運移提供載體，或媒質(zhì)媒質(zhì)促進礦物的溶促進礦物的溶解速率、促進深熔作用而混合巖化和降低脆解

7、速率、促進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荷壓力（負荷壓力（Pl ）：指向地球中心）：指向地球中心流體壓力（流體壓力（Pf ） 偏偏 應應 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）：熱力學壓力，可以寫入熱力學方程中，其）：熱力學壓力，可以寫入熱力學方程中，其數(shù)值的增高，可導致摩爾體積小，密度大的高壓礦物生成。數(shù)值的增高，可導致摩爾體積小，密度大的高壓礦物生成。負荷壓力負荷壓力（Pl）：）：Pl = gD Pl (GPa) = 9.81 D(Km)10-3定向應力定向應力 （Pd）偏應力（非靜水壓力）偏應力

8、（非靜水壓力） = A- B平均應力（具靜水壓力性質(zhì)）平均應力（具靜水壓力性質(zhì)） =（ A+ B）/2構(gòu)造超壓構(gòu)造超壓=平均應力平均應力-負荷壓力（負荷壓力（ 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