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词条 变质反应
释义

变质反应(metamorphic reaction)是变质作用过程中形成新矿物的化学反应。变质反应的主要特点是,有关反应是在岩石基本上保持固态条件下进行的,而且新矿物的形成和原有矿物的分解同时发生。

简介

温度、负荷压力和流体压力是控制变质反应的主要因素。根据反应物和生成物的性质可将变质反应分为如下类型:①固体反应,包括同质多象转变、固溶体出溶、固相之间反应等;②脱挥发分反应,包括脱水反应和脱碳酸反应;③氧化还原反应。

正文

变质作用的方式之一。变质岩是原有岩石在变质作用中,由于物理化学条件的变化而形成的岩石。从热力学观点看,这些岩石是多相体系变化的产物,把这些变化涉及的化学反应,叫做变质反应。有下列两类反应。

脱挥发分反应,按挥发分,又分为下列2类:

①脱水反应。

在变质作用中,由于温度的升高,原岩中某些矿物所含的水在矿物晶体格架中变为不稳定而释出,使矿物变为含水少的或不含水的矿物。如原岩中的高岭石和石英,在温度升高到300℃时,发生化学反应,形成叶蜡石和自由水分子。其反应式为

反应受温度和流体压力(p1)的控制,当p1=pS(岩压)时,反应随温度的增高向右进行,使高岭石失水,形成含水少的叶蜡石。若流体压力增高,则不利于叶蜡石的形成。温度达到400℃时,发生下列反应:

形成不含水的红柱石和石英。反应的脱水程度主要受温度的控制,因此它可以作为划分变质程度的标志(见图)。图中两条脱水反应曲线的斜率很陡,几乎平行压力轴,因此矿物相的转变主要取决于温度的变化。

在变质反应中,还区分出不连续反应和连续反应。前者指在变质反应中,形成新相(矿物)的反应,这时温度和压力是唯一的一对强度因素,形成一条单变反应曲线,在单变反应曲线的两侧各自有一组矿物相是稳定的。后者指在变质反应中,温度和压力变化可使矿物的成分发生连续变化。当反应趋向于另一边时,新生成的矿物是由于反应矿物的组分发生部分迁移所形成,但反应矿物组合本身仍可继续存在。因此在一定温度和压力区间内,反应矿物和生成矿物可以同时存在。

②脱碳酸反应。

碳酸盐岩石在变质过程中释放出CO2,如

但在一般情况下,碳酸盐岩的反应常为H2O和CO2的混合气相反应,即

可以单独成为反应平衡中的强度因素。

固体反应,在反应过程中没有挥发分参加。又可进一步划分为以下类型。①同质多象转变,如 Al2SiO5的3个变体的转变:红柱石匑蓝晶石匑夕线石,石英匑鳞石英, α-石英匑β-石英等反应。②有序-无序反应:微斜长石匑正长石,在此反应中某些元素(如Al)在低温时为有序,高温时变为无序。③混合反应:如高温时钠长石和正长石混合形成均匀的碱性长石固溶体,冷却时出溶成为两相交生。④固相之间的反应:如钠长石→硬玉+石英,在变质岩中这类反应是判别温度和压力条件的重要标志,因为它们不受挥发分(如H2O、CO2等)化学位的影响。

除上述反应外,还有氧化还原反应、交代反应、重结晶反应等。

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更新时间:2025/3/22 14:55:24