變質(zhì)巖石學2-地科孫洋

1、第二章 變質(zhì)反應任課教師：孫任課教師：孫 洋洋聯(lián)系方式：聯(lián)系方式：變質(zhì)巖巖石學變質(zhì)巖巖石學長江大學地球科學學院長江大學地球科學學院20132013年年9 9月月第二章第二章 變質(zhì)反應變質(zhì)反應第一節(jié)第一節(jié) 變質(zhì)作用的變質(zhì)作用的P-T-t軌跡軌跡第二節(jié)第二節(jié) 變質(zhì)反應的類型變質(zhì)反應的類型第三節(jié)第三節(jié) 變質(zhì)因素對變質(zhì)反應的制約變質(zhì)因素對變質(zhì)反應的制約 第四節(jié)第四節(jié) 變質(zhì)反應動力學的基本概念（了解）變質(zhì)反應動力學的基本概念（了解）第五節(jié)第五節(jié) 成巖格子、變質(zhì)帶和等變線成巖格子、變質(zhì)帶和等變線vP-T-t 軌跡（軌跡（P-T-t path）是）是“巖石在變質(zhì)作用過程中巖石在變質(zhì)作用過程中P-T條件隨時間

2、（條件隨時間（t）的變化而變化的歷程或在）的變化而變化的歷程或在P-T 圖解圖解中表示該歷程的曲線中表示該歷程的曲線” （Miyashiro, 1994）v P-T-t 軌跡概念的提出，是變質(zhì)作用理論研究的重大軌跡概念的提出，是變質(zhì)作用理論研究的重大突破，它使得人們從突破，它使得人們從動態(tài)動態(tài)的觀點，重新審視變質(zhì)巖石的觀點，重新審視變質(zhì)巖石學領(lǐng)域的一些重大問題和基本概念，是學領(lǐng)域的一些重大問題和基本概念，是標志著變質(zhì)作標志著變質(zhì)作用研究進入用研究進入地球動力學地球動力學階段的里程碑階段的里程碑 。1 1 P-T-t軌跡的概念軌跡的概念1、2、3：變質(zhì)程度增高為序的變質(zhì)帶：變質(zhì)程度增高為序的變質(zhì)

3、帶A、B、C巖石樣品在剖面上的位置（圖巖石樣品在剖面上的位置（圖a） 及其相應及其相應的的熱峰條件熱峰條件（圖（圖b）FPC：野外野外P-T曲線曲線SSG：與埋藏后陸殼熱補給平衡的：與埋藏后陸殼熱補給平衡的穩(wěn)態(tài)地熱穩(wěn)態(tài)地熱 梯度梯度Tmax：巖石樣品經(jīng)歷的最高溫度（：巖石樣品經(jīng)歷的最高溫度（熱峰溫度熱峰溫度）Pmax：巖石樣品經(jīng)歷的最大壓力：巖石樣品經(jīng)歷的最大壓力t0：巖石在埋藏停止時刻處于最大深度（壓力：巖石在埋藏停止時刻處于最大深度（壓力 為為Pmax）時的地熱梯度）時的地熱梯度t1、t2、t3：侵蝕過程中的：侵蝕過程中的瞬時地熱梯度瞬時地熱梯度D：巖石樣品：巖石樣品1、樣品、樣品2在掩埋

4、停止時刻的厚在掩埋停止時刻的厚 度差度差P：巖石樣品：巖石樣品1、2熱峰壓力差熱峰壓力差點劃線：點劃線：進變質(zhì)進變質(zhì)P-T軌跡軌跡實線：實線：退變質(zhì)退變質(zhì)P-T軌跡軌跡2大陸碰撞造山帶的大陸碰撞造山帶的P-T-t 軌跡軌跡（a）造山帶的變質(zhì)帶剖面）造山帶的變質(zhì)帶剖面圖17-12（b）變質(zhì)作用）變質(zhì)作用 P-T-t 軌跡軌跡構(gòu)造演化構(gòu)造演化兩個階段兩個階段陸殼（或巖石圈）增厚階段陸殼（或巖石圈）增厚階段侵蝕階段侵蝕階段熱演化熱演化三個階段三個階段埋藏期埋藏期加熱期加熱期 冷卻期冷卻期P-T-t軌跡包括相應的三個段落軌跡包括相應的三個段落（1）埋藏期埋藏期：逆沖、褶：逆沖、褶皺等構(gòu)造原因使皺等構(gòu)造

5、原因使地殼（或地殼（或巖石圈）縮短增厚巖石圈）縮短增厚，發(fā)生，發(fā)生構(gòu)造埋藏構(gòu)造埋藏。淺部低溫巖層。淺部低溫巖層迅速進入深部，巖石所處迅速進入深部，巖石所處壓力迅速增高，但溫度增壓力迅速增高，但溫度增加沒有這么快。這是由于加沒有這么快。這是由于環(huán)境通過熱傳導的加熱作環(huán)境通過熱傳導的加熱作用相對要慢得多而發(fā)生用相對要慢得多而發(fā)生滯滯后后。結(jié)果，使。結(jié)果，使地熱梯度迅地熱梯度迅速偏離增厚前的穩(wěn)態(tài)地熱速偏離增厚前的穩(wěn)態(tài)地熱梯度不斷降低梯度不斷降低而出現(xiàn)而出現(xiàn)熱擾熱擾動動。當。當埋藏停止時，各處埋藏停止時，各處巖層到達壓力最大值巖層到達壓力最大值Pmax，地熱梯度為，地熱梯度為t0（2）加熱期加熱期或或

6、熱松弛期熱松弛期：侵蝕作用開始階段侵蝕作用開始階段。P開開始降低，同時由于熱傳始降低，同時由于熱傳導的加熱作用繼續(xù)進行，導的加熱作用繼續(xù)進行，而出現(xiàn)熱松弛。而出現(xiàn)熱松弛。隨著隨著P降降低，低，T不斷升高，地熱梯不斷升高，地熱梯度也不斷增加度也不斷增加，向埋藏向埋藏后陸殼熱補給平衡的穩(wěn)后陸殼熱補給平衡的穩(wěn)態(tài)地熱梯度態(tài)地熱梯度SSG方向變方向變化。樣品化。樣品3到達溫度最大到達溫度最大值值Tmax，地熱梯度為，地熱梯度為t2（3）冷卻期冷卻期：熱峰過后，：熱峰過后，隨著較迅速地侵蝕，巖石隨著較迅速地侵蝕，巖石越來越接近地表，因為越來越接近地表，因為熱熱的散失量超過加入量的散失量超過加入量而出而出現(xiàn)

7、冷卻期。在冷卻期，巖現(xiàn)冷卻期。在冷卻期，巖石石上升減壓的同時溫度下上升減壓的同時溫度下降，地熱梯度繼續(xù)增加降，地熱梯度繼續(xù)增加，向穩(wěn)態(tài)的熱梯度發(fā)展。例向穩(wěn)態(tài)的熱梯度發(fā)展。例如巖石樣品如巖石樣品3在上升的某個在上升的某個時刻瞬時地熱梯度為時刻瞬時地熱梯度為t3。這。這一階段開始，溫度下降緩一階段開始，溫度下降緩慢，隨著越接近地表，溫慢，隨著越接近地表，溫度下降越快，地熱梯度也度下降越快，地熱梯度也更接近穩(wěn)態(tài)地熱梯度。更接近穩(wěn)態(tài)地熱梯度。 v由上述可看出，變質(zhì)作用是一個由上述可看出，變質(zhì)作用是一個動態(tài)動態(tài)過程。過程。在變質(zhì)作在變質(zhì)作用過程中，巖石的用過程中，巖石的P-T條件，地熱梯度都不是靜止不變

8、的，條件，地熱梯度都不是靜止不變的，而是隨時間的改變而不斷變化，這是而是隨時間的改變而不斷變化，這是P-T-t 軌跡思想的核軌跡思想的核心。心。v這些軌跡中，這些軌跡中，P、T、x等條件由變質(zhì)礦物和礦物包裹體等條件由變質(zhì)礦物和礦物包裹體記錄記錄，時間，時間t由專門的定年方法由專門的定年方法測定。測定。熱峰條件熱峰條件：巖石在變質(zhì)作用過程中經(jīng)歷的最高溫度狀態(tài)時的條件，：巖石在變質(zhì)作用過程中經(jīng)歷的最高溫度狀態(tài)時的條件，包括熱峰溫度、熱峰壓力等。也稱為包括熱峰溫度、熱峰壓力等。也稱為頂峰變質(zhì)條件頂峰變質(zhì)條件，由，由變質(zhì)巖礦物變質(zhì)巖礦物組合組合所記錄。所記錄。 由圖可看出，熱峰條件顯然不等于由圖可看出

9、，熱峰條件顯然不等于埋藏停止、巖石處于最大深度時刻的埋藏停止、巖石處于最大深度時刻的條件。可以證明在碰撞造山帶巖石熱條件。可以證明在碰撞造山帶巖石熱峰壓力僅為所經(jīng)歷的最大壓力的峰壓力僅為所經(jīng)歷的最大壓力的50-80%。同樣，兩樣品熱峰條件之差也。同樣，兩樣品熱峰條件之差也不等于兩樣品處于最大深度時刻的條不等于兩樣品處于最大深度時刻的條件之差。如兩樣品熱峰壓力之差（件之差。如兩樣品熱峰壓力之差（P）不能代表二者埋藏停止時刻的深度差不能代表二者埋藏停止時刻的深度差（D）。由于礦物組合是變質(zhì)巖最重）。由于礦物組合是變質(zhì)巖最重要特征，而礦物組合記錄的是熱峰條要特征，而礦物組合記錄的是熱峰條件，因此，件

10、，因此，熱峰溫度熱峰溫度是非常重要的。是非常重要的。3 3 幾個有關(guān)的基本概念幾個有關(guān)的基本概念v變質(zhì)級變質(zhì)級 主要指示變質(zhì)作用的熱峰溫度主要指示變質(zhì)作用的熱峰溫度：很低級、低級、中級、高級分：很低級、低級、中級、高級分別與很低溫、低溫、中溫、高溫相當別與很低溫、低溫、中溫、高溫相當 。v野外野外P-T曲線曲線在在P-T圖解上，各變質(zhì)帶巖石樣品礦物圖解上，各變質(zhì)帶巖石樣品礦物組合相應的組合相應的一組熱峰條件的連線一組熱峰條件的連線叫作叫作野外野外P-T曲線、視地熱梯度曲線、視地熱梯度或或野外變質(zhì)野外變質(zhì)梯度梯度，一個變質(zhì)地區(qū)不同變質(zhì)帶的巖，一個變質(zhì)地區(qū)不同變質(zhì)帶的巖石樣品，在不同時刻到達熱峰，

11、野外石樣品，在不同時刻到達熱峰，野外P-T曲線是穿時的。曲線是穿時的。v變質(zhì)作用變質(zhì)作用P/T比類型比類型高高P/T型（高壓型）：型（高壓型）：20/km中中P/T型（中壓型）：型（中壓型）：2040/km低低P/T變質(zhì)（低壓型）：變質(zhì)（低壓型）：4080/km很低很低P/T型（很低壓型）：型（很低壓型）：80/km通常以通常以視地熱梯度視地熱梯度劃分劃分v進變質(zhì)：進變質(zhì)：巖石在熱峰前溫度隨時間而增加過程中發(fā)巖石在熱峰前溫度隨時間而增加過程中發(fā)生的變質(zhì)結(jié)晶作用生的變質(zhì)結(jié)晶作用單個巖石單個巖石P-T條件隨條件隨時間時間變化變化由由P-T-t 軌跡的進變質(zhì)段落（圖中點劃線）描述。軌跡的進變質(zhì)段落（

12、圖中點劃線）描述。v遞增變質(zhì)遞增變質(zhì)：是一個是一個變質(zhì)地區(qū)地表一定方變質(zhì)地區(qū)地表一定方向熱峰溫度連續(xù)有規(guī)向熱峰溫度連續(xù)有規(guī)律地增加的變質(zhì)作用律地增加的變質(zhì)作用變質(zhì)地區(qū)變質(zhì)地區(qū)空間空間上上的熱峰溫度的增加由的熱峰溫度的增加由野外野外P-T曲線描述。曲線描述。v退化變質(zhì)退化變質(zhì)：用于兩個不同過：用于兩個不同過程：程：上面定義的退變質(zhì)上面定義的退變質(zhì)；復變質(zhì)中，比老的變質(zhì)事件溫復變質(zhì)中，比老的變質(zhì)事件溫度低的較年青的變質(zhì)重結(jié)晶事度低的較年青的變質(zhì)重結(jié)晶事件，新老兩事件屬于不同的造件，新老兩事件屬于不同的造山幕山幕v 該術(shù)語在描述中有應用方便該術(shù)語在描述中有應用方便的優(yōu)點，因為通常不容易確定的優(yōu)點，因

13、為通常不容易確定在實際變質(zhì)巖中發(fā)生了上述兩在實際變質(zhì)巖中發(fā)生了上述兩種之中哪一種過程。種之中哪一種過程。 v退變質(zhì)退變質(zhì)：巖石在熱峰后伴隨溫度降低發(fā)生的變質(zhì)重結(jié)晶作巖石在熱峰后伴隨溫度降低發(fā)生的變質(zhì)重結(jié)晶作用用，如圖中實線上的變質(zhì)結(jié)晶作用。，如圖中實線上的變質(zhì)結(jié)晶作用。第二章第二章 變質(zhì)反應變質(zhì)反應第一節(jié)第一節(jié) 變質(zhì)作用的變質(zhì)作用的P-T-t軌跡軌跡第二節(jié)第二節(jié) 變質(zhì)反應的類型變質(zhì)反應的類型第三節(jié)第三節(jié) 變質(zhì)因素對變質(zhì)反應的制約變質(zhì)因素對變質(zhì)反應的制約 第四節(jié)第四節(jié) 變質(zhì)反應動力學的基本概念（了解）變質(zhì)反應動力學的基本概念（了解）第五節(jié)第五節(jié) 成巖格子、變質(zhì)帶和等變線成巖格子、變質(zhì)帶和等變線1

14、 1 基本概念基本概念v變質(zhì)反應變質(zhì)反應：巖石在變質(zhì)過程中最主要的變化是：巖石在變質(zhì)過程中最主要的變化是礦物礦物成分的變化成分的變化，而礦物成分變化都是通過，而礦物成分變化都是通過特定的化學特定的化學反應反應實現(xiàn)的。這種發(fā)生在變質(zhì)作用條件下的實現(xiàn)的。這種發(fā)生在變質(zhì)作用條件下的化學反化學反應應稱作變質(zhì)反應稱作變質(zhì)反應。v研究變質(zhì)反應，不僅可以理解巖石變質(zhì)過程中礦物研究變質(zhì)反應，不僅可以理解巖石變質(zhì)過程中礦物成分變化過程，而且可以獲得變質(zhì)條件信息。成分變化過程，而且可以獲得變質(zhì)條件信息。P-T-t 軌跡中的軌跡中的P-T 條件，可以通過研究變質(zhì)反應來估計條件，可以通過研究變質(zhì)反應來估計。變質(zhì)反應作

15、為變質(zhì)反應作為地質(zhì)溫壓計地質(zhì)溫壓計有重要的研究意義有重要的研究意義 。 c. 反應完全，粒度進反應完全，粒度進一步增大，形成新的一步增大，形成新的高溫條件下穩(wěn)定的礦高溫條件下穩(wěn)定的礦物組合物組合Cc+Wo和平衡和平衡結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)a.低溫下低溫下Cc+Q平衡結(jié)構(gòu)平衡結(jié)構(gòu) 石英石英方解石方解石b. 溫度超越溫度超越Cc+Q=Wo+ CO2反應溫度時，粒度增反應溫度時，粒度增大的同時大的同時Q與與Cc反應，反應，形成形成Wo反應邊。在反應邊。在Wo集合體內(nèi)有少量集合體內(nèi)有少量Q殘留，不平衡結(jié)構(gòu)殘留，不平衡結(jié)構(gòu)發(fā)生變質(zhì)反應，導致礦物成分和結(jié)構(gòu)變化發(fā)生變質(zhì)反應，導致礦物成分和結(jié)構(gòu)變化硅灰石硅灰石 a b c

16、1 1 基本概念基本概念書寫變質(zhì)反應方程式原則書寫變質(zhì)反應方程式原則v高溫礦物組合寫在右側(cè)，低溫礦物組合寫在高溫礦物組合寫在右側(cè)，低溫礦物組合寫在左側(cè)；左側(cè)；v正向反應正向反應：升溫過程從左向右的反應；：升溫過程從左向右的反應；v逆向反應逆向反應：降溫過程自右至左的反應。：降溫過程自右至左的反應?；瘜W反應在平衡時的化學反應在平衡時的基本熱力學方程基本熱力學方程為：為：d (G)=0=VdPSdT G反應的吉布斯自由能的變化反應的吉布斯自由能的變化 S反應的熵變反應的熵變 V反應的摩爾體積變化反應的摩爾體積變化dP/dT=S/V （Clausius-Clapeyron方程）方程） 式中式中dP/

17、dT 為為P-T 圖解上的圖解上的反應曲線斜率反應曲線斜率 因此，只要我們知道反應的熵變和反應的摩爾體積變化，因此，只要我們知道反應的熵變和反應的摩爾體積變化，就可以計算出反應在就可以計算出反應在P-T 圖解上的斜率。圖解上的斜率。 正向反應正向反應S一般為正值，所以斜率正負取決于一般為正值，所以斜率正負取決于V 3 3 變質(zhì)反應的類型變質(zhì)反應的類型變變質(zhì)質(zhì)反反應應類類型型固體固體- -固體反應固體反應有流體相存在的反應有流體相存在的反應連續(xù)與不連續(xù)反應連續(xù)與不連續(xù)反應同質(zhì)多相變體反應同質(zhì)多相變體反應固溶體的出溶固溶體的出溶礦物有序狀態(tài)的轉(zhuǎn)變礦物有序狀態(tài)的轉(zhuǎn)變純固相間的反應純固相間的反應水化和

18、脫水反應水化和脫水反應碳酸化和脫碳酸碳酸化和脫碳酸水水+ +二氧化碳二氧化碳氧化還原氧化還原反應反應3.1 3.1 固體固體固體反應固體反應特點特點：v反應物與生成物均為固體；反應物與生成物均為固體；v受溫度、壓力控制受溫度、壓力控制溫壓指示計溫壓指示計；vP-T圖解為直線。圖解為直線。 固體固體- -固體反應固體反應同質(zhì)多相變體反應同質(zhì)多相變體反應固溶體的出溶固溶體的出溶礦物有序狀態(tài)的轉(zhuǎn)變礦物有序狀態(tài)的轉(zhuǎn)變純固相間的反應純固相間的反應3.1 3.1 固體固體固體反應固體反應v同質(zhì)多相變體的轉(zhuǎn)變同質(zhì)多相變體的轉(zhuǎn)變多形轉(zhuǎn)變多形轉(zhuǎn)變：化學組成化學組成相同相同的固體，在不同的熱力學條件下，常會的固體

19、，在不同的熱力學條件下，常會形成形成晶體結(jié)構(gòu)不同晶體結(jié)構(gòu)不同的同質(zhì)異構(gòu)體，這種現(xiàn)象的同質(zhì)異構(gòu)體，這種現(xiàn)象叫同質(zhì)多晶或同質(zhì)多相現(xiàn)象。叫同質(zhì)多晶或同質(zhì)多相現(xiàn)象。3.1 3.1 固體固體固體反應固體反應v 多形轉(zhuǎn)變實例多形轉(zhuǎn)變實例紅柱石（紅柱石（And）、藍晶石（）、藍晶石（Ky）和夕線）和夕線石（石（Sil）Al SiO 多形變體之間的反應多形變體之間的反應vP-T曲解上三條反曲解上三條反應線相交于一應線相交于一點點三相點三相點v三條反應三條反應線線上相應上相應的兩相共生的兩相共生v三條反應線將三條反應線將P-T空間分為三個空間分為三個區(qū)區(qū)，每，每區(qū)僅一相穩(wěn)定區(qū)僅一相穩(wěn)定反應的巖石學意義反應的巖石

20、學意義v And、Ky、Sil是富是富Al礦物礦物Al SiO ，他們在，他們在巖石中出現(xiàn)說明巖石中出現(xiàn)說明巖石富巖石富鋁（變泥質(zhì)巖）。鋁（變泥質(zhì)巖）。v And出現(xiàn)說明巖石形出現(xiàn)說明巖石形成于低溫條件，成于低溫條件，Ky出現(xiàn)出現(xiàn)說明高壓條件，說明高壓條件，Sil的出的出現(xiàn)則指示高溫條件現(xiàn)則指示高溫條件 。 多形轉(zhuǎn)變實例多形轉(zhuǎn)變實例-SiO2 多形多形v 從變質(zhì)條件估計的角度看, 石英在正常的地殼條件下僅僅經(jīng)歷一個相變. v 這種相變包括鍵角旋轉(zhuǎn), 結(jié)構(gòu)鏈變化, 并且是非退火的反應.v 在正常的溫度和壓力條件下,所有的石英是a-石英.v 在平衡條件計算中, 石英是必須考慮的.Coe（柯石英）（

21、柯石英）=Q和和Dia（金剛石）（金剛石）=Gra（石墨）（石墨）。Coe和和Dia的出現(xiàn)都說明巖石形的出現(xiàn)都說明巖石形成于成于3.0Gpa（100Km）以上的超高壓條件，是很好的超高壓指示礦物。）以上的超高壓條件，是很好的超高壓指示礦物。3.1 3.1 固體固體固體反應固體反應v固溶體的出溶固溶體的出溶：高溫時固溶體礦物為均一的：高溫時固溶體礦物為均一的一相，一相，當溫度降低到固溶體分解曲線之下當溫度降低到固溶體分解曲線之下，就會分解為成分不同的兩相。就會分解為成分不同的兩相。v出溶的兩相往往呈頁片狀、條紋狀交生體，出溶的兩相往往呈頁片狀、條紋狀交生體，也可最終分解為兩個礦物單晶。也可最終分

22、解為兩個礦物單晶。固溶體的出溶固溶體的出溶 exsolution0.2GPa0.2GPa下條紋長石下條紋長石固溶體分解曲線固溶體分解曲線v 高溫時固溶體礦物為均高溫時固溶體礦物為均一的一相，當溫度降低到一的一相，當溫度降低到固溶體分解曲線之下固溶體分解曲線之下，就，就會分解為成分不同的兩相，會分解為成分不同的兩相，稱為稱為出溶出溶。出溶的兩相往。出溶的兩相往往呈往呈頁片狀、條紋狀交生頁片狀、條紋狀交生體體，也可最終分解為兩個，也可最終分解為兩個礦物單晶。變質(zhì)巖中常見礦物單晶。變質(zhì)巖中常見的的條紋長石條紋長石、具斜方輝石、具斜方輝石頁片的頁片的單斜輝石單斜輝石及及暈長石暈長石都是固溶體出溶結(jié)果都

23、是固溶體出溶結(jié)果固溶體分解曲線固溶體分解曲線perthite 在變質(zhì)巖中往往見不到成在變質(zhì)巖中往往見不到成分均勻的鈉質(zhì)斜長石分均勻的鈉質(zhì)斜長石(An），這些鈉質(zhì)斜長石多出），這些鈉質(zhì)斜長石多出溶形成鈉長石（溶形成鈉長石（An）和鈣）和鈣質(zhì)奧長石（質(zhì)奧長石（An）兩相顯）兩相顯微交生體微交生體-暈長石暈長石。有時還。有時還可形成鈉長石和鈣質(zhì)奧長石可形成鈉長石和鈣質(zhì)奧長石的單獨顆粒。暈長石固溶體的單獨顆粒。暈長石固溶體分解曲線可作為分解曲線可作為地質(zhì)溫度計地質(zhì)溫度計。不過壓力的影響也是明顯的：不過壓力的影響也是明顯的：壓力降低，溶線向低溫方向壓力降低，溶線向低溫方向收縮收縮 。 不同壓力下的暈長石

24、固溶體不同壓力下的暈長石固溶體分解分解曲線曲線3.1 3.1 固體固體固體反應固體反應v礦物有序狀態(tài)的轉(zhuǎn)變礦物有序狀態(tài)的轉(zhuǎn)變：長石中的：長石中的A1-Si、某些、某些鐵鎂礦物中的鐵鎂礦物中的Mg-Fe、高鎂方解石和白云石中、高鎂方解石和白云石中的的Ca-Mg均存在占位有序度。均存在占位有序度。v這種礦物有序度的狀態(tài)，在變質(zhì)作用中也會這種礦物有序度的狀態(tài)，在變質(zhì)作用中也會發(fā)生變化。發(fā)生變化。3.1 3.1 固體固體固體反應固體反應v純固相之純固相之間的反應間的反應：指化學成指化學成分不同的分不同的固相之間固相之間相互反應相互反應形成新的形成新的固相礦物。固相礦物。NaAlSi2O6+SiO2=N

25、aAlSi3O8Jd Q Ab該反應有較平緩的正斜率，是較好的地質(zhì)壓該反應有較平緩的正斜率，是較好的地質(zhì)壓力計。礦物組合力計。礦物組合Jd+Q的出現(xiàn)是高壓的標志的出現(xiàn)是高壓的標志3.2 3.2 有流體相參加的反應有流體相參加的反應特點特點：v有流體相的參加，變質(zhì)反應中起重要作用的流體相主有流體相的參加，變質(zhì)反應中起重要作用的流體相主要是要是H2O、CO2、O2 ；v其控制因素除了其控制因素除了T、P外，體系的流體相的外，體系的流體相的xH2O、xCO2、fO2等起著重要的作用等起著重要的作用 ；v在在P-T圖解上，有流體相參加的反應是斜率不斷變化圖解上，有流體相參加的反應是斜率不斷變化的曲線的

26、曲線 。 有流體相存在的反應有流體相存在的反應水化和脫水反應水化和脫水反應碳酸化和脫碳酸碳酸化和脫碳酸水水+ +二氧化碳二氧化碳氧化還原氧化還原反應反應分類及分類及x 對平對平衡溫度的影響衡溫度的影響After Greenwood (1967). In P. H. Abelson (ed.), Researches in Geochemistry. John Wiley. New York. V. 2, 542-567. Winter (2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall. (1)脫

27、水反應脫水反應 A=B+H2O(2)脫碳酸反應脫碳酸反應 A=B+CO2(3)脫水脫水-脫碳酸反應脫碳酸反應 A=B+H2O+CO2 T-x平衡曲線為平衡曲線為 上凸形上凸形(5)碳酸鹽化碳酸鹽化-脫水反應脫水反應A+CO2=B+H2O T-x平衡曲線為平衡曲線為S形形(4)水化水化脫碳酸反應脫碳酸反應A+H2O=B+CO2 T-X 平衡曲線為反平衡曲線為反S形形3.2 3.2 有流體相參加的反應有流體相參加的反應v水化和脫水反應水化和脫水反應：含水礦物常發(fā)生的礦物相的變化：含水礦物常發(fā)生的礦物相的變化 。 KAl2AlSi3O10(OH)2+SiO2=KAlSi3O8+Al2SiO5+H2O

28、 MS(白云母）白云母） Q Or(正長石）正長石） Als(鋁硅酸鹽）鋁硅酸鹽） 中級變質(zhì)組合中級變質(zhì)組合 高級變質(zhì)組合高級變質(zhì)組合最重要的脫水反應之一，高級變質(zhì)與中級變質(zhì)的臨界反應最重要的脫水反應之一，高級變質(zhì)與中級變質(zhì)的臨界反應 反應式中鋁硅酸鹽（反應式中鋁硅酸鹽（Als），視反應壓力條件可以是），視反應壓力條件可以是Ky（高壓）、（高壓）、Sil（中壓）或（中壓）或And（低壓）（低壓） 該反應該反應不僅受不僅受T、P 控制，而且流體成分控制，而且流體成分xH2O也是很重要的控制因素也是很重要的控制因素。當當xH2O=0時，平衡溫度最低，反應時，平衡溫度最低，反應P-T 曲線具負斜率，

29、且接近直線。隨曲線具負斜率，且接近直線。隨著著xH2O增加，平衡溫度增高，平衡曲線逐漸變?yōu)檎甭是€，增加，平衡溫度增高，平衡曲線逐漸變?yōu)檎甭是€，xH2O=1時，時，平衡溫度最高，曲線斜率和曲率最大。而且平衡溫度最高，曲線斜率和曲率最大。而且xH2O對平衡溫度的影響隨壓對平衡溫度的影響隨壓力增高而明顯增大。當力增高而明顯增大。當P=1.0GPa條件下，條件下，xH2O=1時的平衡溫度比時的平衡溫度比xH2O=0時的平衡溫度高時的平衡溫度高400。反應反應Ms+Q=Or+Als+H2O的的P-T-X 圖解圖解 P=1.0GPa下的下的T-X 圖解圖解 由于地殼流體中由于地殼流體中H2O是是大

30、量的，所以在通常大量的，所以在通常的成因分析中，把的成因分析中，把流流體相近似看作純水相體相近似看作純水相, 即考慮脫水平衡時，即考慮脫水平衡時，僅僅考慮圖解中考慮圖解中xH2O=1條條件下的件下的P-T曲線曲線，把脫，把脫水反應水反應作為地質(zhì)溫壓作為地質(zhì)溫壓計應用計應用。在這種情況。在這種情況下，通常脫水反應具下，通常脫水反應具有正斜率。有正斜率。3.2 3.2 有流體相參加的反應有流體相參加的反應3.2 3.2 有流體相參加的反應有流體相參加的反應v碳酸鹽化和脫碳酸反應碳酸鹽化和脫碳酸反應：含碳酸鹽巖石常發(fā)生的礦物：含碳酸鹽巖石常發(fā)生的礦物相的變化相的變化 。 CaCO3+SiO2=CaS

31、iO3+CO2 Cc Q Wo（硅灰石）（硅灰石）CaMg(CO3)2+2SiO2=CaMgSi2O6+2CO2 Dol(白云石白云石) Q Di(透輝石透輝石) 中級變質(zhì)與高級中級變質(zhì)與高級變質(zhì)的臨界反應變質(zhì)的臨界反應低級變質(zhì)與中級低級變質(zhì)與中級變質(zhì)的臨界反應變質(zhì)的臨界反應Cc +Q組合在低組合在低中級變質(zhì)條件下穩(wěn)定，中級變質(zhì)條件下穩(wěn)定，Dol +Q組合在低級變質(zhì)條件下穩(wěn)定組合在低級變質(zhì)條件下穩(wěn)定富鈣巖石富鈣巖石中中Di出現(xiàn)標志中級變質(zhì)出現(xiàn)標志中級變質(zhì)開始，而開始，而Wo是富鈣巖石高級變質(zhì)的指示礦物是富鈣巖石高級變質(zhì)的指示礦物圖圖18-5 Cc+Q=Wo+CO2（實線）和（實線）和Dol+Q

32、=Di+CO2（虛線）的（虛線）的P-T-X圖（左）和圖（左）和P=0.3GPa下的下的T-X圖（右）圖（右）特點：都特點：都不僅受不僅受T、P，而且受，而且受xCO2控制控制。當。當xCO2=0，反應平衡溫度最低，平衡曲線為負斜率的，反應平衡溫度最低，平衡曲線為負斜率的直線。隨直線。隨xCO2增加，平衡溫度增高，平衡曲線斜率變?yōu)檎甭是€，增加，平衡溫度增高，平衡曲線斜率變?yōu)檎甭是€，xCO2=1時，平衡溫度最高，時，平衡溫度最高，曲線斜率和曲率最大（但如脫水反應一樣，在高壓下變?yōu)樨撔甭剩?。如曲線斜率和曲率最大（但如脫水反應一樣，在高壓下變?yōu)樨撔甭剩Ｈ鐇H2O對脫水反應的影響對脫水反應的

33、影響類似，類似，xCO2對平衡溫度的影響也隨壓力的增高而顯著增大。當對平衡溫度的影響也隨壓力的增高而顯著增大。當P=0.3Gpa條件下，條件下，xCO2=1時的平時的平衡溫度比衡溫度比xCO2=0時的平衡溫度要高約時的平衡溫度要高約400。有時在成因分析時，有時在成因分析時，以以xCO2=1的反應曲線近似代表脫碳酸反應平衡條件而作為地質(zhì)的反應曲線近似代表脫碳酸反應平衡條件而作為地質(zhì)溫度計使用溫度計使用。但必須指出的是，。但必須指出的是，地殼中地殼中CO2分布是極不均勻。分布是極不均勻。Ca2Mg5Si8O22(OH)2+3CaCO3+SiO2=5CaMgSi3O6+3CO2+H2O Tr（透閃

34、石）（透閃石） Cc Q Di(透輝石透輝石)鈣質(zhì)變質(zhì)巖中常見的變質(zhì)反應，它也是低級變質(zhì)與中級變質(zhì)的臨界反應。鈣質(zhì)變質(zhì)巖中常見的變質(zhì)反應，它也是低級變質(zhì)與中級變質(zhì)的臨界反應。Tr+Cc是低溫礦物組合，而是低溫礦物組合，而Di+Tr 或或Di+Cc的出現(xiàn)是中級變質(zhì)開始的標的出現(xiàn)是中級變質(zhì)開始的標志志。xCO2=nCO2/(nCO2+ nH2O)=3/(3+1)=0.75時，平衡溫度最高時，平衡溫度最高。 反應反應Tr+3Cc+Q=5Di+3CO2+H2O的的P-T-X圖（左）和圖（左）和P=0.2GPa下的下的T-X圖（右）圖（右）3.2 3.2 有流體相參加的反應有流體相參加的反應v水和二氧化

35、碳水和二氧化碳同時存在的反應同時存在的反應：含泥的碳酸鹽巖含泥的碳酸鹽巖及含碳酸鹽礦物及含碳酸鹽礦物的其它成分的巖的其它成分的巖石常發(fā)生的礦物石常發(fā)生的礦物相變化。相變化。 3.2 3.2 有流體相參加的反應有流體相參加的反應v氧化還原反應氧化還原反應：含有變價元素的礦物存在，因：含有變價元素的礦物存在，因fO2的變的變化發(fā)生的變質(zhì)反應?；l(fā)生的變質(zhì)反應。 6Fe2O3=4Fe3O4+O2赤鐵礦赤鐵礦 磁鐵礦磁鐵礦 2Fe3O4+3SiO2=3Fe2SiO4+O2 磁鐵礦磁鐵礦 鐵橄欖石鐵橄欖石3.3 3.3 連續(xù)反應和不連續(xù)反應連續(xù)反應和不連續(xù)反應 不連續(xù)反應不連續(xù)反應 和和 連續(xù)反應連續(xù)反

36、應 discontinuous reaction continuous reaction在在P-T、P-x、T-x 等雙變量圖解上等雙變量圖解上反應物、生成物只能在單變反應反應物、生成物只能在單變反應線上共生。偏離了平衡條件，不線上共生。偏離了平衡條件，不是反應物消失（生成物穩(wěn)定）就是反應物消失（生成物穩(wěn)定）就是反應物穩(wěn)定（生成物消失）是反應物穩(wěn)定（生成物消失） 在在P-T、P-X、T-X等雙變量圖解上，等雙變量圖解上，反應物和生成物在雙變反應區(qū)內(nèi)共反應物和生成物在雙變反應區(qū)內(nèi)共存。在雙變區(qū)中，成分不斷調(diào)整，存。在雙變區(qū)中，成分不斷調(diào)整，反應的反應的P-T條件取決于巖石成分條件取決于巖石成分反

37、應只涉及成分固定的物相反應只涉及成分固定的物相反應涉及成分可變的固溶體反應涉及成分可變的固溶體反應物和生成物之間的關(guān)系突變反應物和生成物之間的關(guān)系突變反應物和生成物之間的關(guān)系漸變反應物和生成物之間的關(guān)系漸變在給定壓力和流體成分條件下，在給定壓力和流體成分條件下，反應在一個特定的溫度發(fā)生反應在一個特定的溫度發(fā)生在給定壓力和流體成分條件下，反在給定壓力和流體成分條件下，反應在一個溫度范圍內(nèi)連續(xù)發(fā)生應在一個溫度范圍內(nèi)連續(xù)發(fā)生第二章第二章 變質(zhì)反應變質(zhì)反應第一節(jié)第一節(jié) 變質(zhì)作用的變質(zhì)作用的P-T-t軌跡軌跡第二節(jié)第二節(jié) 變質(zhì)反應的類型變質(zhì)反應的類型第三節(jié)第三節(jié) 變質(zhì)因素對變質(zhì)反應的制約變質(zhì)因素對變質(zhì)反

38、應的制約 第四節(jié)第四節(jié) 變質(zhì)反應動力學的基本概念（了解）變質(zhì)反應動力學的基本概念（了解）第五節(jié)第五節(jié) 成巖格子、變質(zhì)帶和等變線成巖格子、變質(zhì)帶和等變線 第三節(jié)第三節(jié) 變質(zhì)因素對變質(zhì)反應的制約變質(zhì)因素對變質(zhì)反應的制約u 1 溫度溫度u 2 壓力壓力u 3 流體相的組成流體相的組成u 4 氧逸度氧逸度1 1 溫度溫度v溫度升高溫度升高有利于吸熱反應的進行，也有利于脫流體有利于吸熱反應的進行，也有利于脫流體相反應的進行，更有利于自由能較高的礦物組合的相反應的進行，更有利于自由能較高的礦物組合的穩(wěn)定，溫度升高還可以大大提高變質(zhì)應的速率。穩(wěn)定，溫度升高還可以大大提高變質(zhì)應的速率。v溫度同其他變質(zhì)因素一起

39、控制著變質(zhì)反應的進行。溫度同其他變質(zhì)因素一起控制著變質(zhì)反應的進行。例如，流體相的存在是十分重要的條件。如果沒有例如，流體相的存在是十分重要的條件。如果沒有流體相的存在，即使溫度很高，變質(zhì)反應也很難進流體相的存在，即使溫度很高，變質(zhì)反應也很難進行，即使能進行，反應的速率也很緩慢。行，即使能進行，反應的速率也很緩慢。T ，反應速率呈指數(shù)倍增加，反應易進行。，反應速率呈指數(shù)倍增加，反應易進行。T ，反應速率極其緩慢，反應難于進行徹底。，反應速率極其緩慢，反應難于進行徹底。低溫礦物組合低溫礦物組合 CcQ高溫礦物組合高溫礦物組合 WoCO反應方程式：反應方程式：升溫過程正向反應升溫過程正向反應降溫過程

40、逆反應降溫過程逆反應eg. 脫水反應脫水反應是正向反應，其逆向反應是是正向反應，其逆向反應是水化反應水化反應； 脫碳酸反應脫碳酸反應是正向反應，其逆反應為是正向反應，其逆反應為碳酸鹽化反應碳酸鹽化反應等等溫度是控制變質(zhì)反應的最主要因素溫度是控制變質(zhì)反應的最主要因素2.1 2.1 負荷壓力（負荷壓力（Pl）v壓力增加有利于生成摩爾體積小的礦物組合，不利壓力增加有利于生成摩爾體積小的礦物組合，不利于脫流體相反應的進行。于脫流體相反應的進行。對于具體變質(zhì)反應平衡溫對于具體變質(zhì)反應平衡溫度的影響，視反應在度的影響，視反應在P-T雙變圖上的斜率不同，作用雙變圖上的斜率不同，作用是不一樣的。是不一樣的。v

41、在在P-T圖解上，單變反應的斜率圖解上，單變反應的斜率dP/dT正值，正值，P增大，增大，會使反應的平衡溫度升高；相反，會使反應的平衡溫度升高；相反，dP/dT為負值時，為負值時，P增大會降低反應的平衡溫度。增大會降低反應的平衡溫度。 2.2 2.2 流體壓力（流體壓力（Pf）v流體壓力流體壓力Pf與負荷壓力與負荷壓力P1的關(guān)系在變質(zhì)作用中情況的關(guān)系在變質(zhì)作用中情況復雜。復雜。v 當當Pf=P1時，時，Pf并不獨立起作用，對變質(zhì)反應的效應并不獨立起作用，對變質(zhì)反應的效應同同P1 。在開放體系中。在開放體系中Pf P1 。在高級變質(zhì)條件下，。在高級變質(zhì)條件下，部分融熔的發(fā)生，消耗了一部分流體相，

42、也會出現(xiàn)部分融熔的發(fā)生，消耗了一部分流體相，也會出現(xiàn)Pf P1 ，此時，對于脫流體相反應則會大大有利。，此時，對于脫流體相反應則會大大有利。使反應的平衡溫度降低，甚至會使反應由正斜率變使反應的平衡溫度降低，甚至會使反應由正斜率變?yōu)樨撔甭?。為負斜率?3 3 流體相的組成流體相的組成v在變質(zhì)條件下，流體相很多情況是在變質(zhì)條件下，流體相很多情況是H2O和和CO2的混合的混合相。相。vXH2O或或XCO2的大小，也是控制脫的大小，也是控制脫H2O及脫及脫CO2反應的反應的獨立變量。獨立變量。例如，當硅質(zhì)石灰?guī)r受熱變質(zhì)時，會發(fā)例如，當硅質(zhì)石灰?guī)r受熱變質(zhì)時，會發(fā)生反應：生反應：CaCO3+SiO2=Ca

43、SiO3+CO24 4 氧逸度氧逸度( (fO2) )vfO2對含變價元素礦物的變質(zhì)反應效應最顯著對含變價元素礦物的變質(zhì)反應效應最顯著，對含，對含H2O的變質(zhì)反應的效應也很重要的變質(zhì)反應的效應也很重要 。v含含H2O的化學反應，當?shù)幕瘜W反應，當fO2增加時，使氧化礦物穩(wěn)定。增加時，使氧化礦物穩(wěn)定。為保持為保持fO2值不變，值不變，O2就要不斷補充。就要不斷補充。O2最大的來源最大的來源是是H2O的分解。為保持的分解。為保持XH2O就要使含就要使含H2O的礦物脫的礦物脫水，因此，水，因此，在氧化反應進行時，若在氧化反應進行時，若fO2的增大，會導的增大，會導致促進脫水反應的進行。致促進脫水反應的

44、進行。第二章第二章 變質(zhì)反應變質(zhì)反應第一節(jié)第一節(jié) 變質(zhì)作用的變質(zhì)作用的P-T-t軌跡軌跡第二節(jié)第二節(jié) 變質(zhì)反應的類型變質(zhì)反應的類型第三節(jié)第三節(jié) 變質(zhì)因素對變質(zhì)反應的制約變質(zhì)因素對變質(zhì)反應的制約 第四節(jié)第四節(jié) 變質(zhì)反應動力學的基本概念（了解）變質(zhì)反應動力學的基本概念（了解）第五節(jié)第五節(jié) 成巖格子、變質(zhì)帶和等變線成巖格子、變質(zhì)帶和等變線第四節(jié)第四節(jié) 變質(zhì)反應動力學的基本概念變質(zhì)反應動力學的基本概念v成核速率（成核速率（N）即單位體積中、單位時間內(nèi)形成即單位體積中、單位時間內(nèi)形成的新礦物相的晶核數(shù)目。的新礦物相的晶核數(shù)目。N=dn/dtv成核作用可分成核作用可分均態(tài)成核均態(tài)成核和和非均態(tài)成核非均態(tài)成

45、核兩種。兩種。v均態(tài)成核作用在均勻介質(zhì)中進行，在整體介質(zhì)中均態(tài)成核作用在均勻介質(zhì)中進行，在整體介質(zhì)中成核的可能性相同，成核的可能性相同，N=D0exp（-EA/KT）。v式中：其中式中：其中D0為速率常數(shù)，為速率常數(shù)， EA為成核激活能，相為成核激活能，相當于成核作用消耗的體系的吉布斯函數(shù)改變值，當于成核作用消耗的體系的吉布斯函數(shù)改變值，K是波爾茲曼常數(shù)，是波爾茲曼常數(shù)，T是開爾文溫度。是開爾文溫度。第四節(jié)第四節(jié) 變質(zhì)反應動力學的基本概念變質(zhì)反應動力學的基本概念v非均態(tài)成核作用非均態(tài)成核作用：在異相界面上發(fā)生，即：在異相界面上發(fā)生，即只在有只在有利的介質(zhì)中進行利的介質(zhì)中進行，例如顆粒界面和裂隙

46、處、氣液，例如顆粒界面和裂隙處、氣液包裹體界面上，外來雜質(zhì)的加入等。包裹體界面上，外來雜質(zhì)的加入等。v其各相成核的機率是不相同的，其成核速率的影其各相成核的機率是不相同的，其成核速率的影響因素就更復雜，主要有響因素就更復雜，主要有應力的作用、晶體顆粒應力的作用、晶體顆粒界面的形態(tài)、晶體內(nèi)部缺陷的狀態(tài)、雜質(zhì)的種類界面的形態(tài)、晶體內(nèi)部缺陷的狀態(tài)、雜質(zhì)的種類及多少及多少等因素。等因素。第四節(jié)第四節(jié) 變質(zhì)反應動力學的基本概念變質(zhì)反應動力學的基本概念v晶體生長速率（晶體生長速率（G）：單位時間內(nèi)晶體粒度的增加。：單位時間內(nèi)晶體粒度的增加。G=dr/dtv變質(zhì)結(jié)晶過程中變質(zhì)結(jié)晶過程中T、t及晶體粒度可綜合

47、考慮。及晶體粒度可綜合考慮。 v成核速率開始隨溫度按指數(shù)率增加，然后按指數(shù)率隨成核速率開始隨溫度按指數(shù)率增加，然后按指數(shù)率隨溫度增加而減小。溫度增加而減小。v只要超過某一只要超過某一“臨界溫度臨界溫度” ，晶體粒度隨時間而增，晶體粒度隨時間而增加。只要超過某一加。只要超過某一“臨界溫度臨界溫度”，晶體生長速率隨溫，晶體生長速率隨溫度而增加。度而增加。v不同礦物的成核能力及晶體生長能力不同雜質(zhì)對晶體不同礦物的成核能力及晶體生長能力不同雜質(zhì)對晶體成核及生長都有影響。成核及生長都有影響。第四節(jié)第四節(jié) 變質(zhì)反應動力學的基本概念變質(zhì)反應動力學的基本概念v固相反應的特點固相反應的特點：在較低的：在較低的T

48、下，固體中質(zhì)點也可下，固體中質(zhì)點也可能擴散遷移并且擴散的速度隨溫度的升高以指數(shù)能擴散遷移并且擴散的速度隨溫度的升高以指數(shù)率增長。固相之間可以進行反應，在界面上生成率增長。固相之間可以進行反應，在界面上生成新相的厚度（新相的厚度（x）與反應時間（）與反應時間（t）成正比關(guān)系。）成正比關(guān)系。 x=klnt+c 其中：其中：k為積分常數(shù)，為積分常數(shù)，c為厚度常數(shù)為厚度常數(shù)第四節(jié)第四節(jié) 變質(zhì)反應動力學的基本概念變質(zhì)反應動力學的基本概念v固相反應的特點固相反應的特點：泰曼認為固態(tài)物質(zhì)間的反應是：泰曼認為固態(tài)物質(zhì)間的反應是直接進行的，氣相或液相沒有或不起重要作用；直接進行的，氣相或液相沒有或不起重要作用；

49、固相反應開始的溫度遠低于反應物的熔融或體系固相反應開始的溫度遠低于反應物的熔融或體系的低共熔溫度；當反應物之一存在多形轉(zhuǎn)變時，的低共熔溫度；當反應物之一存在多形轉(zhuǎn)變時，則轉(zhuǎn)變溫度也是反應開始明顯加快的溫度。則轉(zhuǎn)變溫度也是反應開始明顯加快的溫度。第四節(jié)第四節(jié) 變質(zhì)反應動力學的基本概念變質(zhì)反應動力學的基本概念v固相反應的特點固相反應的特點：目前認為固相反應是固體參與：目前認為固相反應是固體參與直接化學反應并起化學變化，同時至少在固體內(nèi)直接化學反應并起化學變化，同時至少在固體內(nèi)部或外部的一個過程中起控制反應的作用。這時，部或外部的一個過程中起控制反應的作用。這時，控制速度不僅限于化學反應，還包括擴散

50、等物質(zhì)控制速度不僅限于化學反應，還包括擴散等物質(zhì)遷移和傳熱等過程，也包括有氣遷移和傳熱等過程，也包括有氣液相參加的反液相參加的反應。應。第四節(jié)第四節(jié) 變質(zhì)反應動力學的基本概念變質(zhì)反應動力學的基本概念v固相反應機理固相反應機理：相界面的化學反應和固相內(nèi)物質(zhì)相界面的化學反應和固相內(nèi)物質(zhì)遷移兩個過程。遷移兩個過程。v相界面上的化學反應一般經(jīng)歷三個過程：第一、相界面上的化學反應一般經(jīng)歷三個過程：第一、反應物之間的混合接觸并產(chǎn)生表面效應。第二、反應物之間的混合接觸并產(chǎn)生表面效應。第二、化學反應，并形成新相的晶核。第三、晶核逐漸化學反應，并形成新相的晶核。第三、晶核逐漸長大，但結(jié)構(gòu)上仍是不完整的具有很多缺

51、陷，隨長大，但結(jié)構(gòu)上仍是不完整的具有很多缺陷，隨著溫度升高，這些晶格缺陷得到校正和調(diào)整而最著溫度升高，這些晶格缺陷得到校正和調(diào)整而最終導致新礦物相的形成。終導致新礦物相的形成。第四節(jié)第四節(jié) 變質(zhì)反應動力學的基本概念變質(zhì)反應動力學的基本概念v固相反應機理固相反應機理：相界面的化學反應和固相內(nèi)物質(zhì)相界面的化學反應和固相內(nèi)物質(zhì)遷移兩個過程。遷移兩個過程。v反應物通過產(chǎn)物層的擴散：當在兩個反應顆粒間反應物通過產(chǎn)物層的擴散：當在兩個反應顆粒間形成新一層新礦物后，進一步的反應將依賴于一形成新一層新礦物后，進一步的反應將依賴于一種或幾種反應物通過新相層的擴散作用而得以繼種或幾種反應物通過新相層的擴散作用而得以繼續(xù)。這種物質(zhì)的遷移擴散可能通過晶體內(nèi)部晶格，續(xù)。這種物質(zhì)的遷移擴散可能通過晶體內(nèi)部晶格，表面、晶面或晶體裂隙進。表面、晶面或晶體裂隙進。第四節(jié)第四節(jié) 變質(zhì)反應動力學的基本概念變質(zhì)反應動力學的基本概念v變質(zhì)反應的速度變質(zhì)反應的速度：反應速率反應速率 k=d/dt ；反應速率恒等于反應進度（反應速率恒等于反應進度（）隨時間（）隨時間（t）的改）的改變率變率 反應進度的改變反應進度的改變 d =dni/vi 式中：式中： dni為為i物質(zhì)的量的改變；物質(zhì)的量的改變； vi為為i物質(zhì)在反應式中的計量系數(shù)。物質(zhì)在反應式中的計