变质作用第二讲.ppt

一 变质作用的概念 二 变质作用的外部因素 三 变质作用的方式 四 变质作用的类型 3)氧化一还原反应 6Fe2O3==4Fe3O4十O2 赤铁矿 磁铁矿 3、具化学活动性的流体 （1）以水为主的流体 岩石是保持完整的固态，但其中常存在少量流体相，一般其总量不超过1-2％，且随原岩变质程度的加强而减少。 流体相的成分以水和CO2为主，在变质作用的温压条件下，岩石中的某些组分如K、Na、Si、Mg、Al、Fe、Cl、F、S等也可溶解到流体相中作为流体相的组成部分。 研究表明，流体的成分与变质母岩的成分和变质程度有关。 它们在较高的温度和压力条件下，成超临界状态，具有较大活动性； 在较低温条件下，则成一般的热液，称为变质热液； 它们既可存在于矿物粒隙之间，称为间隙溶液，也可填充在裂隙中，成能自由流动的裂隙溶液。 它们所起的作用主要有以下几个方面： 1）流体溶液可以起溶剂作用； 2）水化和脱水反应是很重要的变质反应； 绢云母+绿泥石==黑云母+H2O 3）以水为主的流体相对于重熔（溶）作用也很重要。 花岗岩重熔9500C；花岗岩+水=6400C。 流体熔液主要来源于沉积原岩。变质作用达到中高温变质条件时，溶液的化学成分都已与相邻矿物之间处于平衡状态，而和原来的化学成分则有较大差异，其物性也有重大变化，即由一般的热液变成超临界的流体相，从被封闭的海水转变成为变质热液的过程中，它们成分变化的趋势是Cl-、Ca++、Sr++、Ba+和K+增加，而SO4-2、HCO3、Na+、Mg2+则减少。它们和变质反应及交代作用都关系很大，已日益引起人们的注意。 此外，在区域变质作用的后期，当热流值继续升高时，常还有深部上升的流体溶液，有时称之为“深部热液”，它们对已变质的岩石进行一系列交代作用，形成各种混合岩及花岗质岩石。 （2）氧的作用 在变质作用过程中，氧不是流体相的主要组份，但岩石中氧的活动性（或Po2的大小）和变质矿物组合有很大关系， 当氧的分压（Po2）较高时，岩石中的铁大多数成Fe3+离子，后者不能大量进入多数铁镁硅酸盐（如黑云母、铁铝榴石、堇青石等）矿物中，只有磁铁矿、绿帘石和钙铁榴石等少数矿物可含较大量Fe3+。 当氧的活动性太大时，则富含铁的硅酸盐如绿帘石等也难以出现，只有磁铁矿、赤铁矿等才是稳定矿物。 近来研究证实流体相中和泥质变质岩中黑云母、白云母、石榴石和堇青石等矿物的稳定范围及其成分中MgO／FeO比值关系很大。 当Po2低时，这些矿物会出现较早，且其MgO／FeO比值较低，即较富含铁； 相反当Po2较高时，则这些矿物出现较晚，且相同P-T条件下，MgO／FeO比值较高，即较富含镁。 （3）二氧化碳的作用 流体 (Xco2)成分对碳酸盐化与脱碳酸反应具有重要的控制作用，特别是对碳酸盐岩发育地区，局部流体中Xco2很高外，高级变质 地体形成时Xco2也很高。 所以近年来有的学者强调Xco2 在形成麻粒岩和紫苏花岗岩方 面起着决定性的作用。 自然界CO2并不能迅速逃逸。 一方面，Xco2取决于原岩及环境；Xco2愈高，脱碳酸反应的起始温度也愈高。一般情况下在同样的流体压力下硅灰石的形成温度比Xco2=1的平衡温度大约要低10—30℃。 另一方面，随着脱碳酸反应的进行，局部Xco2便会增高，反转来要求反应温度也愈来愈高，Xco2和反应互为因果。在Pt图解上反应物和生成物四相共存于Xco2=0和Xco2=1之间的一个双变反应带之中，而不是一条简单的单变反应线。 4、时间 由于变质反应往往极其缓慢，所以外界环境需要在适宜反应的条件下保持足够长的时间，（一般要几百万年），反应才得以发生。换言之，外界条件改变的速率要小于变质反应的速率，才能发生变质反应。 在108Pa、8300C下加热滑石，随着时间各种矿物的消长情况. Tc-滑石、Ant-直闪石、 En-顽火辉石、Q-石英 矿物含量 1.温度: 一般是最重要因素，它不仅控制着变质作用的发生和发展，也制约着流体的活性和岩石变形性质； 2.压力: 影响物化平衡的独立因素，有时对矿物组合起决定作用； 3.应力: 不是物化平衡的独立因素，但它是变质岩组构的最重要因素，此外还控制着变质反应的速度和规模； 4.流体:是变质作用得以实现的基本因素，但温度又是流体具有活动性的前提。 相互关系---相互促进又相互制约 四、变质作用P-T-t轨迹 1．P-T-t轨迹的概念 1977年England和Richardson在一篇论述侵蚀作用对造山带区域变质作用演化过程的影响的论文中提出的，当初称作P-T轨迹(P-T path)。以后，England和Thompson在对大陆增厚事件中