17变质作用的基本概念

0.05GPa（1）和0.1Gpa（2）下 随着温度降低流体不混溶图解
4．时间（t）
变质作用时间因素通常从两个角度理解： 一是变质作用发生的地质时代，即不同时 代变质作用的特点不同，这是由地球发展的 方向性和不可逆性决定的； 二是一次变质作用自始至终所经历的时间， 不同时间变质作用的特点不同。
三、变质作用P-T-t轨迹
思 考 题
1. 区分：重结晶与变质结晶；变质分异与交代； 动态重结晶与静态重结晶；交代变质与异化学变 质；进变质与递增变质；退变质与退化变质；地 热梯度与野外变质梯度 2. 为什么说温度是变质作用最重要的因素？ 3. 说明P-T-t轨迹的概念和研究意义。 4. 综合说明变质作用分类。 5. 列表表示变质作用地质分类及各类变质作用的 地质产状、变质作用机制、因素。 6. 评述构造超压和流体超压对变质作用的影响。 7. 试述变质岩中成分层的成因。
1．1 重结晶作用
重结晶作用 在基本保持固体 状态下的矿物重新 组合－重结晶； 通过变质反应形 成新矿物－新成结 晶。
含石英大理岩的结构演化
1. 石英；2. 方解石； 3. 硅灰石;
CaCO3+SiO2=CaSiO3+ CO2
1. 2 交代作用
交代作用
固体岩石在流体作用下，组分带入、带出－－岩石总化 学成分和矿物成分发生变化。 两种方式： 渗透－压力差驱动组分迁移； 扩散－浓度差驱动组分迁移。
第十七章 变质作用的基本概念
Preliminary Ideas of Metamorphism
变质作用
在岩石圈发展和 演化过程中，由于 构造运动和岩浆作 用等内力地质作用 的影响，地球中已 存在的岩石所处的 地质环境发生了改 变，在基本保持固 态的情况下，其成 分、结构和构造等 发生变化，形成新 的岩石。这种过程 称为变质作用。
四、变质作用的地质分类
1．局部变质作用 接触热变质作用：岩体与围岩接触带，热－温度 为主导因素； 动力变质作用：断裂带，构造应力为主导因素； 冲击变质作用：陨石坑，瞬时高温高压为主导因 素； 交代变质作用：侵入体接触带和火山活动区，岩 浆热源和火山喷气中的活动组分为主导因素。
2．区域变质作用 造山变质作用：前寒武结晶基底，造山带； 温度、压力和构造应力的综合作用； 洋底变质作用：洋中脊，温度和流体为主 导因素； 埋藏变质作用：无明显变形的很低级变质 作用，无构造应力参与； 混合岩化作用：伴随部分熔融作用，熔体 与变质岩的混合。
变质作用 与沉积作用及岩浆作用的区别
内力地质作用－与风化和沉积作用的区别； 基本保持固态－与岩浆作用的区别；
研究内容：
原岩的恢复：岩浆岩－正变质岩；沉积岩－副 变质岩； 地质环境的改变－变质作用的条件，变质 作用类型； 产物－变质岩。
一、变质作用机制
变质作用机制较复杂多样，主要包括 变质结晶、变形和变质分异等三类。 1. 变质结晶作用 岩石在变质条件下的结晶作用称变 质结晶作用，主要包括重结晶作用和交 代作用。
2 、 压力 (P)
负荷压力－上覆岩石柱,各向相等的静水压力； 2.7－3.3 x 108Pa / 10Km 定向压力－构造运动产生的应力； 流体压力－粒间孔隙流体的压力。 压力有利于体积缩小的反应，形成密度大的矿物； 提高吸热反应的温度。 CaCO3+SiO2=CaSiO3+ CO2 P: 105Pa- 108Pa; T 470-600
3.变质分异
变质分异就是使原先 均匀的岩石发育成分层的变 质过程。
变质分异产生成分层的机理主 要有下列解释： 化学位梯度－组分扩散； 构造应力下重结晶； 构造置换；变形分解。
高级片麻岩区四种典型的露头尺度递进变形
二、变质作用因素
岩石变质的原因是地质环境的改变，控制变质作用的根本 因素是地质因素，如：大地构造位置（岛弧、海沟、洋中脊 等）、构造过程（沉降、隆升等）、岩浆作用等。然而，从 物理化学角度看，尽管控制变质作用的地质因素多种多样， 但都可以抽象出温度（T）、压力（P）、流体成分（x）、 时间（t）等物理化学因素。
1GPa=109Pa； 1bar=105Pa；
3、流体：主要为H2O、CO2； 流体的来源：原岩流体；变质流体－变质反 应，脱流体；岩浆流体；地幔流体；海水。
流体的影响： 有利于交代反应； 提高反应速率（催化剂）； 影响有流体参加的反应－脱水反应和脱碳酸反 应； Cc+Q=Wo+CO2 Ms+Q=Or+Sill+H2O 降低岩石熔点，促进混合岩化。
活动组分 －在系统中可以带入、带出的组分。 等化学变质作用 －除挥发分外，岩石总化学成 分不变； 异化学变质作用－岩石总化学成分发生变化。
橄榄石的蛇纹石化
(Mg,Fe)SiO4;
2. 变形作用
脆性变形－破裂，碎裂；P、T较低； 应变速率ε较高； 塑性变形－塑性流动，形状变化；P、 T 较高；应变速率ε较低；
1、温度（T）
下限：成岩作用－变质作用， 150－200oC； 上限：变质作用－岩浆作用，温度取决于岩性和流体。 来源：地热增温，地幔热流，岩浆热，放射性元素衰变， 摩擦热。
影响：温度升高－ 有利于重结晶；
有利于吸热反应； CaCO3+SiO2=CaSiO3+ CO2
提高wenku.baidu.com应速率； 有利于岩石选择性重熔； 有利于变形向塑性变形转化。
1．P-T-t轨迹的概念 变质过程中P、T随时间（t）的变化轨迹－曲线。 2、 相关概念： 峰期变质：热峰条件－P、T； 以温度划分－变质级－很低、低、中、高级； 以P/T比划分－高、中、低P/T型或压力型。 以过程划分－进变质、退变质、递增变质。
造山带的变质带剖面（a）和变质作 用P-T-t轨迹（b）