第01讲 变质作用的基本概念_2012

1、岩石在基本固体状岩石在基本固体状态下的矿物结构调整态下的矿物结构调整/或或通过化学反应形成新矿通过化学反应形成新矿物的过程。重结晶前后，物的过程。重结晶前后，岩石总的化学成分（除岩石总的化学成分（除H2O、CO2等挥发分外）等挥发分外）基本保持不变。基本保持不变。纯灰岩通过纯灰岩通过粒度加粗而转变为大理粒度加粗而转变为大理岩岩交代作用交代作用：指指固体岩石在化学活动性流体的作用下，通过固体岩石在化学活动性流体的作用下，通过造岩组分的带入或带出造岩组分的带入或带出，而使岩石总化学成分（除而使岩石总化学成分（除H2O、CO2等挥发分外）和矿物成分发生部分或全部变化的过等挥发分外）和矿物成分发生部分

2、或全部变化的过程。岩石在交代过程中，其体积基本保持不变。程。岩石在交代过程中，其体积基本保持不变。重要概念：重要概念： 异化学作用异化学作用交代作用交代作用 等化学作用等化学作用重结晶作用重结晶作用 交代作用也可在成岩阶段发生。发生在变质条件下的交代作用称为交代作用也可在成岩阶段发生。发生在变质条件下的交代作用称为变质变质交代作用交代作用。活动组分活动组分：可带入带出，其含量与发生交代的体系的原：可带入带出，其含量与发生交代的体系的原始成分无关，交代前后的浓度（含量）发生改变，以始成分无关，交代前后的浓度（含量）发生改变，以H，F，Cl , S 和碱金属元素和碱土金属和碱金属元素和碱土金属/大

3、半径亲石离子常见；大半径亲石离子常见；惰性组分惰性组分：基本不发生带入带出，其含量仅与发生交代：基本不发生带入带出，其含量仅与发生交代的体系的原始成分有关，交代前后组分的浓度（含量）的体系的原始成分有关，交代前后组分的浓度（含量）不发生改变，以重金属元素或超场强元素常见；不发生改变，以重金属元素或超场强元素常见；交代机制交代机制发生交代作用的组分是如何运移的？发生交代作用的组分是如何运移的？l渗透（渗透（infiltration）：组分受压力差驱动，随溶液流动，从：组分受压力差驱动，随溶液流动，从高压域向低压域迁移，主要发生在裂隙溶液中高压域向低压域迁移，主要发生在裂隙溶液中;l扩散（扩散（d

4、iffusion）：组分受浓度差驱动，从高浓度域向低：组分受浓度差驱动，从高浓度域向低浓度域迁移，主要发生在粒间孔隙溶液中；粒间孔隙溶液中浓度域迁移，主要发生在粒间孔隙溶液中；粒间孔隙溶液中某种活动组分浓度或某种活动组分浓度或化学位梯度化学位梯度 是运移和交代的主要动力；是运移和交代的主要动力；l流体在交代过程中起着物质搬运迁移的流体在交代过程中起着物质搬运迁移的媒介媒介 和交代反应和交代反应催催化剂化剂 的双重作用的双重作用 原先均匀的岩石受变质作用而成为具有成分分原先均匀的岩石受变质作用而成为具有成分分“层层” 现象（现象（Raymond, 1995），结果使岩石的），结果使岩石的构造构造

5、特征特征发生了发生了改变改变，从而形成变质岩的作用过程。变质从而形成变质岩的作用过程。变质分异严格来说应指封闭体系内的组分调整，以便于与分异严格来说应指封闭体系内的组分调整，以便于与交代作用相区别。交代作用相区别。变质分异产生成分层机理的一些现象变质分异产生成分层机理的一些现象（1）扩散反应带）扩散反应带 （封闭体系）（封闭体系）（2）构造剪切重置）构造剪切重置 （构造分异）（构造分异）（3）构造压扁（图）构造压扁（图17-8） 变质作用过程基本上在固态下进行，但岩石中通常含有变质作用过程基本上在固态下进行，但岩石中通常含有1V%的液体相。以的液体相。以H2O, CO2, 为主体；当液体相呈为

6、主体；当液体相呈超临界超临界状态状态（super-critical state）时，区分不出液体和气体，称流）时，区分不出液体和气体，称流体。含卤素和碱金属元素或大半径亲石元素的流体，常具有体。含卤素和碱金属元素或大半径亲石元素的流体，常具有极强的交代能力，习称极强的交代能力，习称具具化学活动性的流体化学活动性的流体； 流体中的成分可直接参加岩石的形成（变质反应），成为流体中的成分可直接参加岩石的形成（变质反应），成为矿物晶格的一部分；矿物晶格的一部分； 流体作为流体作为介质介质为组分运移提供载体，或为组分运移提供载体，或媒质媒质促进矿物的溶促进矿物的溶解速率、促进深熔作用而混合岩化和降低脆解

7、速率、促进深熔作用而混合岩化和降低脆-韧性变形温度韧性变形温度等等负荷压力（负荷压力（Pl ）：指向地球中心）：指向地球中心流体压力（流体压力（Pf ） 偏偏 应应 力（力（Pd ）地质环境中存在地质环境中存在3 3种类型的压力：种类型的压力： 静水压力静水压力（Ps）：热力学压力，可以写入热力学方程中，其）：热力学压力，可以写入热力学方程中，其数值的增高，可导致摩尔体积小，密度大的高压矿物生成。数值的增高，可导致摩尔体积小，密度大的高压矿物生成。负荷压力负荷压力（Pl）：）：Pl = gD Pl (GPa) = 9.81 D(Km)10-3定向应力定向应力 （Pd）偏应力（非静水压力）偏应力

8、（非静水压力） = A- B平均应力（具静水压力性质）平均应力（具静水压力性质） =（ A+ B）/2构造超压构造超压=平均应力平均应力-负荷压力（负荷压力（ Pl）则则1 1局域变质作用局域变质作用 （1 1）接触热变质作用）接触热变质作用 （2 2）断层变质作用断层变质作用 （3 3）冲击变质作用冲击变质作用 （4 4）交代变质作用）交代变质作用 （5 5）边缘混合岩化）边缘混合岩化（6 6）雷击变质作用雷击变质作用（7 7）燃烧变质作用燃烧变质作用2 2区域变质作用区域变质作用 （1 1）俯冲带变质作用俯冲带变质作用（2 2）碰撞带变质作用碰撞带变质作用 （3 3）洋底变质作用）洋底变质作用 （4 4）埋藏变质作用）埋藏变质作用 （5 5）区域混合岩化）区域混合岩化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