变质作用与变质岩讲义.ppt

此外， 在高级变质中还可出现部分熔融——主要属于岩浆作用范畴 在很低级变质（埋藏变质）中甚至可出现压实作用——主要属于沉积作用范畴 固态下成核多为在有成核剂存在下的非均匀成核。成核剂可以是一个先成的固体颗粒界面或某一变形构造等； 固态下晶体生长受表面能驱使，通过粒度增大和均匀化、颗粒界面平直化（多边形化）而不断降低表面能，以达到表面能最低的结构稳定状态。 1.1 重结晶作用 recrystallization 岩石在基本保持固体状态下的矿物重新组合和通过化学反应形成新矿物的过程。重结晶前后，岩石总化学成分不变（除H2O、CO2等挥发成分外，属于封闭系统） 多矿物岩的重结晶 发生变质反应，导致矿物成分和结构变化，涉及化学平衡。如含石英大理岩的晶体生长过程。 a:在低温条件下，由于方解石（Cc）＋石英（Q）是稳定的，所以二者之间没有反应发生，它们构成一个矿物组合或矿物共生，方解石和石英独自生长，包括粒度变大，颗粒界面变平直，形成该条件下的平衡结构 b:当温度升高，一旦超越反应Cc＋Q=Wo（硅灰石+CO2的反应温度， Cc ＋Q就变得不稳定。在粒度增大的同时，Q与Cc 反应，形成Wo反应边，在Wo集合体内有少量Q残留，由于反应不彻底．结构未达平衡。 c:进一步发生反应，当反应完全后, Q消失，形成新的高温条件下达平衡的稳定矿物组合Cc ＋Wo，粒度也进一步增大，形成新的平衡结构 1.2 交代作用 （metasomatism或replacement）  渗透infiltration 裂隙溶液中 组分迁移驱动力为 压力差 伴随交代作用，K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Si4+等金属阳离子也成为活动组分可带入带出时，岩石系统是开放系统，这种使岩石总化学成分除H2O、CO2等挥发分外，其它组分也发生变化的变质作用称为 异化学变质作用 allochemical metamorphism 2 变形 (deformation) 偏应力施加于岩石，当应变很小时，岩石显示弹性行为（elastic behavior），这意味应变在应力施加时立即发生，应力撤消时，岩石立即恢复至原先末变形状态。 而当应变增加至超越弹性极跟，岩石就会产生永久变形（deformation）。此时视环境条件不同有不同的变形行为： 变形晶体有大量位错，储集了变形施加的应变能，因而不稳定而力图通过重结晶以消除应变能恢复到稳定的无应变状态。这种伴随变形而发生的重结晶称为动态重结晶，包括恢复和重结晶两个阶段； 而无偏应力参与的重结晶作用称静态重结晶，它们都属于重结晶范畴。 变质作用最低温度是由成岩作用向变质作用的转化的记录，其与许多因素，如压力（深度）、流体相的有无、流体相的成分、岩石受温度支配的时间长短等有关，通常为150－200℃，但可以到300℃或更高。 变质作用高温限由变质作用与岩浆作用的转化限定。然而，二者之间有一个范围广大的PT过渡区。这是因为熔融温度下仅与压力有关，而且更多地取决于岩石成分和流体的存在与否以及流体成分。 然而，一些在俯冲带或大陆碰撞带及其附近变质的岩石，看来似乎在100km或更深的地幔深度结晶。指示如此超高压（ultrahigh-pressure）条件的矿物是柯石英（Coe）和金刚石（Dia）。它们在约3.0GPa以上的压力下稳定 流体中还溶解有K、Na、Ca、Si等造岩组分和Fe、Cu、Ag等成矿组分，在开放系统条件下，岩石在流体作用下发生元素带入带出与环境发生物质交换，造成岩石的化学成分变化，并可形成矿床。因此，流体对交代作用和成矿作用起促进作用。 另一方面，流体作为催化剂可大大提高变质反应（包括交代反应）的速率。在没有流体参予的干系统中，反应难以发生或难以反应完全。 第三节 变质作用P-T-t轨迹 多年来造山带变质岩石的研究和变质作用热模拟表明，变质作用是一个动态过程。岩石在变质作用过程中， P-T-x条件下是静止不变的，而是随着时间（t）的变化而不断改变着。 （2）加热期或热松弛期：侵蚀作用开始阶段。P开始降低，同时由于热传导的加热作用继续进行，而出现热松弛。随着P降低，T不断升高，地热梯度也不断增加，向埋藏后陆壳热补给平衡的稳态地热梯度SSG方向变化。样品3到达温度最大值Tmax，地热梯度为t2。 当然，变质作用过程中，除P、T外，流体成分也在不断变化，描述这种复杂变化的曲线称为P-T-x-t 轨迹。 此外，还有描述P-T变化与变形（D）关系的P-T-D-t 轨迹等。 这些轨迹中，P、T、x等条件由变质矿物和矿物包裹体记录，时间t由专门的定年方法测定。