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变质岩石学全册配套完整教学课件;第三篇 变质岩石学;变质岩-火成岩-沉积岩的联系与区别; 变质??石学的内容/方法/目的;变质岩研究的意义、任务和方法;变质岩研究的意义、任务和方法;第一节 变质作用和变质岩; 在地壳形成和发展、演化过程中,早先形成的岩石
(包括岩浆岩、沉积岩以及先存的变质岩)在地壳一定深
处,为适应新的地质环境和物理化学条件,在基本保持固
态的条件下发生的矿物组成、结构构造甚至化学成分的变
化称为变质作用(Metamorphism)。; * 地质环境和物化条件的改变可由地壳的构造运动、岩浆活动、区域热流变化、应力变化等引起。
** 特殊条件下可发生部分熔融产生一定量的流体相。
;关于变质作用的概念应强调以下几点:
(1) 变质作用是一种改造作用,这种改造发生在风化带和胶结带以
下,原岩经过改造后在固态下转变为一种新的岩石。 ;关于变质作用的概念应强调以下几点:
(2) 变质过程中岩石基本上保持固态,并且强调温度的递增过程,
这一点与岩浆作用不同。后者强调的是矿物从硅酸盐熔融体中
结晶,所涉及的是晶体-液态的平衡,并强调温度的下降过
程。当变质作用温度较高时,岩石可发生部分熔融,出现一定
数量的熔体,这些熔体与固态残余物之间可发生混合岩化作
用。;;; ;* 地壳一定深处的含义:是指变质作用发生于一定的温度
和压力范围,通常是T=200~800℃,P=0.02~1.5GPa。此
温度范围大致位于成岩后生作用和岩浆作用之间,压力范
围表明它要求处于地壳一定深处,即风化带之下。
* *变质作用不包括各种表生作用。;第二节 变质作用的因素;1. 温度(T )、压力(P); ; ; ; ;2.压力; (1) 静压力
负荷压力,指各个方面相等的围压,主要是由上覆岩石重量引起的,其大小随深度的增加而增大。单位帕(Pa);在 40km 范围 内与深度关系为0.0275GPa / km(P=?gh。
范围:动力变质作用和接触变质作用多在5 km 范围内,
压力低于0.1GPa;
区域变质作用 深度大于5 km,压力高于0.1GPa,
按压力大小分为不同的压力型(低压、中压、高压、超高压);作 用: 1)控制变质反应方向,影响变质反应温度
2)有利于形成分子体积小、密度大的矿物
3)改变岩石的熔点; 如橄榄石和钙长石在一定的压力下就会形成石榴子石,如下式:; (2) 定向压力
??由构造运动或岩浆作用产生的一种侧向压力,也称为动压力。; 岩石在定向压力作用下,将发生变形和破碎,使岩石产生节理、破裂面等。
组成岩石的矿物在定向压力作用下,也会发生变形、破裂、转动以及引起光学性质的改变(云母的扭折,石英的压碎、由一轴晶变为二轴晶等。),从而可导致岩石在结构构造的变化。; (3) 粒间流体压力
是指存在于岩石颗粒之间、岩石的显微裂隙及毛细孔中的流体性质,主要为水、二氧化碳、氧等。
流体压力的总和为各组分分压之和
Pf=PH2O+PCO2+PO2+…..; 变质岩中含H2O矿物、碳酸盐矿物及这些矿物包裹
体的存在,特别是流体包裹体的存在,是变质作用过程
中存在流体相的直接证据。
早先,人们认为下地壳和上地幔是缺乏流体的。然
而,近30年来变质岩和上地幔岩的流体包裹体研究证
明,即使在麻粒岩和地幔岩中流体也是广泛存在的。
对整个岩石圈而言,H2O、CO2是流体的最主要成
分,可近似看成流体相由H2O和CO2组成。; 由图17-11,不同成分流体在温度大于300~400℃可以彼此完全混溶。因此,在通常变质作用P-T条件下,流体相为均一的一相。不同成分(H2O,CO2)彼此起稀释作用。以摩尔分数表示其浓度,则
这个表达式可近似表达岩石圈中流体组成 ;在较高温压条件下, 具有较大的活性。主要作用如下:
溶剂和媒介(载体)作用。
控制变质反应方向。例如 Cc + Q ? Wo + CO2
降低岩石熔点。 长英质岩: 无水950℃, 含水640 ℃
变质反应的催化剂。例如铁橄榄石的合成实验:
2 MgO + SiO2 ? Mg2SiO4
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