第02讲 变质反应_2009.ppt

第二讲 常见变质反应类型 一 概述二 变质反应类型 一 概述1 意义 变质作用矿物演化 P T条件 P T轨迹演化趋势 地球动力学信息 2 变质反应的驱动力 G 3 变质反应图解 p t t x p x 写法 斜率 4 类型划分 1 固 固反应 相转变 出溶 纯转移 离子交换 2 脱挥发份反应 H2O CO2 氧化还原反应 3 不连续反应与连续反应 二 变质反应类型1 固 固反应1 1同质多相转变反应 类质同像 polymorphs 多型 转变影响因素 T PAl2SiO5CaCO3CSiO2 大多数多型转变反应的DS很小 这导致 两个多型相互转换的DG小 即使离平衡数十度温度时也不大 反应驱动力小 一个多型常非稳定地残留在另一个多型的稳定区内共存的两个多型可能代表非平衡态 跨平衡曲线或多期变质叠加 红柱石LP 蓝晶石M HP 矽线石M HT 三相点P 0 37 0 25GPa T 504 20oC 1 2固 固反应之出溶反应 影响因素 冷却速率 实例 碱性长石过铝钙钠斜方辉石斜方 单斜辉石高镁方解石过硅石榴石过钛石榴石过硅绿辉石 1 3固 固反应之Net TransferReactions 仅涉及固相矿物 反应物与产物之间存在成分增减 反应矿物分解 分解的成分向生成矿物一侧转移影响因素 NaAlSi2O6 SiO2 NaAlSi3O8Jd 硬玉 QtzAb 钠长石 4 Mg Fe SiO3 CaAl2Si2O8 OpxPlag Mg Fe 3Al2Si3O12 Ca Mg Fe Si2O6 SiO2GntCpxQtz 1 3固 固反应之Net TransferReactions 如果反应矿物含有挥发份 但在反应过程中被生成物完全汲取 不产生独立的流体相 也没有挥发份的损失 这种反应可以当作固 固纯转变反应来处理Mg3Si4O10 OH 2 4MgSiO3 Mg7Si8O22 OH 2Tlc 滑石 En 顽火辉石 Ath 直闪石 1 4固 固反应之离子交换反应 Reciprocalexchangeofcomponentsbetween2ormoremineralsMgSiO3 CaFeSi2O6 FeSiO3 CaMgSi2O6Annite Pyrope Phlogopite AlmandineExpressedaspureend members butreallyinvolvesMg Fe orother exchangebetweenintermediatesolutionsBasisformanygeothermobarometersCausesrotationoftie linesoncompatibilitydiagrams 2 脱挥发份反应2 1脱水反应 以涉及H2O CO2 O体系的变质反应最常见影响因素 Pf partialpressureofthevolatilespecies 挥发份分压 在P T相图上 脱水反应平衡条件受水分压PH2O控制KAl2Si3AlO10 OH 2 SiO2 KAlSi3O8 Al2SiO5 H2OMsQtzKfsSillW 1 脱水反应平衡曲线在P T相图上特征 斜率极低压缓 低压以上陡 2 平衡曲线受水流体分压控制 当PH2O 0 斜率为负3 使水流体分压降低的途径有二 1 稀释 2 降低流体总压4 可解释中级变质地段局部发育高温级矿物现象 2 1脱水反应 2 1脱水反应 Arareexception Andanotherexceptioninyourtextbook Negativesloopathighpressurecondition Lws 硬柱石Lmt 浊沸石 2 2脱碳酸反应 DecarbonationreactionsmaybetreatedinanidenticalfashionForexample thereaction CaCO3 SiO2 CaSiO3 CO2CalQtzWoWCanalsobeshownonaT XCO2diagramHasthesameformasreactionof 26 5 onlythemaximumthermalstabilityofKAl2Si3AlO10 OH 2 SiO2 KAlSi3O8 Al2SiO5 H2OMsQtzKfsSillWthecarbonatemineralassemblageoccursatpureXCO2 2 2脱碳酸反应 Summaryof5typesofdevolatilizationreactions eachwithauniquegeneralshapeonaT XdiagramType3 TmaxatXCO2determinedbythestoichiometricratioofCO2 H2Oproduced Ca2Mg5Si8O22 OH 2 3CaCO3 2SiO2TrCalQtz 5CaMgSi2O6 3CO2 H2ODi TmaxatnCO2 nH2O 3 1 2 3RedoxReactions Involvesachangeinoxidationstateofanelement6Fe2O3 4Fe3O4 O22Fe3O4 3SiO2 3Fe2SiO4 O2 Atanyparticularpressurethesebecomeoxygenbuffers 3 连续反应和不连续反应 Melt in isograd 3 ContinuousReactions DiscontinuousreactionsoccurataconstantgradeChl Ms Qtz Grt Bt H2OinKFASHF C f 2 5 6 2 1 3 ContinuousReactions Chl Ms Qtz Grt Bt H2OinKFMASHwereacontinuousreaction thenwewouldfindchlorite muscovite quartz biotite andgarnetalltogetherinthesamerockoveranintervalofmetamorphicgradeabovethegarnet inisogradThecompositionofsolidsolutionphasesvaryacrosstheinterval andtheproportionsofthemineralschangesuntiloneofthereactantsdisappearswithincreasinggrade 3 连续反应 当矿物为纯固相 纯转移反应为不连续反应 discontinuousreactions 当矿物为固溶体时 可能为连续反应 continuousreactions 非连续反应在特定压力条件下的一个温度点将反应进行完毕 反应物与生成物仅在一个点共存 连续反应将在一个较宽的温度范围内进行 产物与反应物通过调整固溶体矿物的元素比值 在一个较宽的温度范围共存 因此 在野外露头上 不连续反应导致在反应等变线 reactionisograd 两侧反应物到产物组合的变化是突变的 连续反应则使反应物与产物在一个较宽的空间内共存 第二讲思考题 1 试述变质反应的主要类型及其影响因素 举例说明之