变质作用的基本概念概要.ppt

第十七章变质作用的基本概念
PreliminaryIdeasofMetamorphism变质作用是一个基本保持固体状态下的转变过程
1.变质结晶Meta.Crystallization
2.变形Deformation
3.变质分异Meta.differentiation
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变质结晶Metamorphiccrystallization1.1重结晶作用recrystallization图17-1变燧石岩粒径对距辉长岩接触带距离图解c.反应完全，粒度进一步增大，形成新的高温条件下稳定的矿物组合Cc+Wo和平衡结构渗透infiltration
裂隙溶液中
组分迁移驱动力为压力差可以在系统中带入带出的组分称为活动组分mobilecomponents
流体相是完全活动组分。通常的变质作用也会造成岩石的H2O、CO2和Fe的价态变化，岩石系统为封闭系统，从化学角度称为等化学变质作用isochemicalmetamorphism
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allochemicalmetamorphism重结晶2变形(deformation)单个晶体的扭折kinking静态重结晶(staticrecrystalizaion)：无偏应力参与的重结晶作用（通常无定向！）新颗粒首先从高应变区开始发育，通过亚颗粒的旋转及其边界迁移、消耗老颗粒而生长。重结晶颗粒比亚颗粒稍大但仍较细，颗粒形态为压扁拉长状，原始边界被破坏，显示不稳定态。进一步重结晶使颗粒粒度增大，呈矩形状而达稳定态3.变质分异（metamorphicdifferentiation图17-9高级片麻岩区四种典型的露头尺度进变形所有这些递进变形都形成相同的平行层状的片麻岩二、变质作用因素Factorsofmetamorphism1.温度(T)和压力(P)图17-9变质作用温压范围
1～8实验确定的白云母花岗岩(1～4)和拉斑玄武岩(5～8)的熔融间隔。实线表示无水添加条件，虚线表示过量水条件(引自Miyashiro,1994)。这样，对白云母花岗岩，过量水条件下的固相线和液相线分别为1、2，无水添加条件下的固相线和液相线分别为3、4；对拉斑玄武岩，过量水条件下的固相线和液相线分别为5、6，无水添加条件下的固相线和液相线分别为7、8。DG.成岩作用条件；MG.岩浆作用条件；MT.变质作用条件；NU.自然界未知的条件。变质作用条件(MT)与岩浆作用条件(MG)间有一个范围广大的P-T过渡区，在熔融曲线1～8之间1.2压力(P)图17-10作用于单位岩石的不同压力类型简图
σA.垂直直应力；σB.侧向直应力；
Pl.负荷压力；Pf.流体压力。地下一定深度岩石应力状态包括垂直方向的主应力（垂直直应力）σA和水平方向的侧向直应力σB。
当无构造作用时，σA=σB=Pl。
Pl=σgD。式中σ为岩石密度（g/m3），g=9.81cm/s2，D为深度（km），Pl=9.81σD×10-3GPa在变质作用P-T条件下，岩石经常含流体相，充填于孔隙空间和沿颗粒边界分布。Pf增大到＝Pl时即与Pl达平衡，Pf进一步增加，在系统高度封闭、不易扩散的情况下，会造成局部Pf大于Pl的情况，其差值称作流体超压，它趋向于使颗粒分离产生破裂，变质作用下流体超压不超过0.1GPa由上述讨论可知，总压力P=Pl+构造超压+流体超压。但由于构造超压和流体超压都比较小，使得在变质作用大多数情况下，我们可以假定P≈Pl≈Pf。当然在这个假定基础上根据矿物组合估计的压力会指示深度的最大值。实际深度可能有时要小3km，甚至更多一些自地表往下，P以0.029GPa/km速率随深度增加而增加。平均稳定大陆地壳厚35km，其底部压力约1.0GPa。现代和新生代造山带观察到的大陆地壳最大厚度约70km，其底部压力约2.0GPa。根据地质压力计测定，现今出露在地表变质岩大多数在压力0.1~1.0GPa、深度约3-35km范围内结晶
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2．流体成分Fluidcomposition（x）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，