重结晶作用

重结晶作用

重结晶作用是变质作用的一种主要方式，但对其含义有不同理解，有些人把变质作用过程中原岩基本保持固态条件下的矿物结晶作用叫重结晶作用，并通过以此和岩浆和溶液中的矿物晶出作用项区别，根据这种概念，重结晶作用即包括原岩中某些矿物个体形态、大小和空间位置的变化，也包括原有矿物通过化学反应转变成新矿物的作用，这两类作用方式虽然在变质岩形成过程中经常伴生，但其控制因素所涉及的物理化学原理颇不相同，多数学者引用冶金学概念，重结晶作用主要是同种矿物的溶解，组分迁移和再次沉淀结晶，而不形成新的矿物。如石灰岩中隐晶质方解石在变质作用过程中随温度升高可转变成较粗大的方解石晶体，使原岩成为大理岩，这种作用主要和矿物颗粒表面能有密切的关系。同种矿物粒度愈小者所具有的表面能愈高，所以在相同的温度压力条件下，较小的颗粒稳定性较差，溶解度较大，易于被溶解。相应组分经迁移后自行聚聚成同种矿物较大的晶体。或在原来较大的颗粒表面继续生长使它变的越来越粗，通过这一过程原来粒度很细或粗细不均匀的岩石就会变成粒度相对较粗较均匀的岩石。另一方面当原岩为具有碎屑结构的岩石（砂岩、粉砂岩等）时，在外形不规则的矿物颗粒表面，棱角最鲜明的部位所具有的表面能较高，最易被溶解，如有凹面存在时则此处表面能最低，最有利别出溶解的组分在此处沉积和生长，所以随着重结晶作用的进行，同种矿物颗粒的外形渐趋相似，如在石英岩和变粒岩中，石英和长石都近似浑圆它形粒状。原来的碎屑结构被改造而消失，所以重结晶作用总的特点是同种矿物中，通过组分的溶解和重新沉淀使其颗粒不断加大，相对大小逐渐均匀化，颗粒外形也变的较规则。原岩中矿物重结晶的强度和速度受许多因素控制，首先是和原岩本身的矿物成分及组构有关，如碳酸盐类沉积岩和硅质岩常比砂质和粉砂质易于重结晶；其次组分较简单的岩石比组分复杂的岩石易于重结晶，单矿物的变质岩由时粒度较粗；此外如原岩含极细的碳质、铁质等粉末状杂质时。长辉阻碍主要造岩矿物的重结晶作用。所以在大理岩和片岩类岩层中，常发现碳质较高的夹层粒度较细，就是与此有关。

原岩的结构构造对重结晶作用的进程有时也有很明显的影响，特别是在中低温变质环境中常常发现成分相同的沉积岩中，粒度较细者重结晶作用明显。石英等矿物的碎屑结构大部分被改造，而粒度相对较粗的原岩中，则变余碎屑结构或砾状结构等可不同程度的被保存。影响重结晶作用的外部因素主要是具化学活动性的流体相，温度和压力等等。

H2O和CO2为主的流体相对重结晶作用关系极大，因在此过程中首先是组分从矿物颗粒表面转入间隙溶液中，再通过扩散作用迁移到正在生长着的矿物颗粒表面，在这过程中流体溶液起到了重要的溶剂作用。地质实验证明原始物质中不含任何流体溶液，组分的迁移十分缓慢，以致实际上不能发生明显的重结晶现象，虽然自然界岩石中完全不含流体溶液的情况极少，但不同岩层中H2O和CO2的含量不同对重结晶强度有很大影响，碳酸盐岩石易于众结晶可能于CO2含量较高有关，它们可以来源于变质反应过程中某些碳酸盐分解。温度的增高会大大增加重结晶作用的速度，因为一切作用都需要消耗能量，热能的增加可加速硅酸岩在间隙溶液中的溶解，还可增加这这组分在溶液中扩散的速度和距离，所以有利于重结晶作用的进行，并形成较粗颗粒，实际上在沉积岩的后生成岩过程中，重结晶作用即已开始，表现为胶体脱水及碳酸盐开始重结晶等现象，但硅酸盐矿物的全面重结晶现象则是真正发生变质作用的标志。两者之间存在这种差异的主要原因，就在于变质作用是在较高温度下进行的，所以出现矿物全面重结晶现象。

应力也能促进重结晶作用，首先原岩中矿物如遭受碎裂成较细颗粒时，它们的表面能增大，所以较易于重结晶虽然最终矿物粒度不一定比原来粗，但原岩结构则完全改变，其次由于应力引起的变形过程中，矿物内部出现许多裂纹及晶格构造错位现象，这些地方有利于新晶核的生长，有时候经错位后的几部分之间可镶合而成一个新晶体的胚胎，接着生长成较大晶体，这种脱应力的重结晶作用可大大降低形成新晶核所需的能量。从而促使岩石中普遍出现重结晶作用，此外重结晶作用过程中应力的存在还会的新形成矿物的形态、内部构造及相邻矿物之间的界面特点等都有重大影响。

在变质岩中变晶结构的粒度可以作为判断变质温度相对高地的标志，其它条件向同时，温度愈高，保持时间越长，则重结晶所形成的矿物颗粒应愈粗，但野

外实际情况决定重结晶强度的情况很复杂，在同一地区，要把变晶粒度和温度相联系必需查明有关因素，如常发现相邻大理岩层中有些粒度很粗，有些则较致密。有如高温麻粒岩地区，有些麻粒岩和黑云母变粒岩粒度很细，这些情况说明把变晶粒度作为判断变质温度的重要标志是不合适的。重结晶及变质结晶所形成矿物颗粒的形态及其与相邻矿物之间的界面特征主要受它们表面张力相对大小所控制。在具有等向习性的同种矿物颗粒之间，由于表面彼此张力相同，当同时生长干涉的结果，界面应为平面，在薄片中接触界线应为直线，在大理岩等接近单矿物的岩石中，常常三个矿物颗粒的边界线交于一点，彼此交角120°，见图典型的平衡变晶结构，在飞均向的同种矿物颗粒之间，或不同矿物颗粒之间，由于表面张力相对大小不同，所以接触面是曲面，表面张力较大的矿物界面凸出，表面张力较小的相邻矿物界面内凹，表面张力差别愈大时，界面的曲度也大。这一情况进一步发展，可导致基本同时重结晶或变质结晶的两种矿物呈包裹关系，即表面张力小的矿物可将表面张力相对大的多的矿物包裹。如以石英为主同时含少量辉石的岩石在其形成过程中，由于辉石和石英之间相对表面张力大于石英本身颗粒之间的表面张力，所以石英成较大颗粒彼此直接接触，而辉石则成较小颗粒分散在几个石英颗粒之间。