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引起变质作用的因素
来源:地大热能 2014-04-24
  变质作用(metamorphism)是指原已存在的各种岩石,由于受构造运动、岩浆作用及地热流变化等内力地质作用的影响,使其所处的地质环境及物理化学条件发生改变,为了适应这种变化,在基本保持固态的情况下,岩石的结构、构造、成分等发生了一系列变化,进而形成新的岩石的地质过程。变质作用所形成的新岩石称为变质岩。
  变质岩主要分布于构造运动剧烈的地带或岩浆岩体的周围。组成地壳最古老的岩石,通常是变质岩。对它们的研究将有助于揭示地球早期的演变史,也对寻找变质矿产有重大意义。根据原岩不同,变质岩可分为正变质岩和副变质岩;由岩浆岩经变质作用而成的变质岩称正变质岩;由沉积岩经变质作用而成的变质岩称副变质岩。通常变质岩以其所含特有的变质矿物和变质构造与其他岩类相区别。
  引起变质作用的主要因素是温度、压力和化学活动性流体,它们在变质作用过程中通常是相互联系、共同作用的。
  1.温度  温度是地内热状态的直接标志。温度的改变意味着地内热状态的改变。是导致变质作用发生的最重要因素之一。变质作用的温度范围大致由150~200C至650—1 100 C之间,低于150~200'C时就向成岩作用过渡,高于650~1  100 C时就向岩浆作用过渡(图9-8)。
  温度升高可增强岩石中矿物晶格中的原子、离子或分子的活动性,促使一系列化学反应和、结晶作用得以进行。温度升高还可使矿物的溶解度加大,增强流体的渗透性、扩散性及化学活动性,促使变质作用的进行。温度升高还可使岩石的塑性增强,致使岩石易于塑性变形。
  引起地内温度改变的原因主要有:
  (1)地热增温率岩石由于所处位置受构造运动等影响,使其在地壳中的埋藏深度发生改变,导致温度变化。
  (2)上地幔热流的运动  因地幔中尤其是上地幔中热状态的不均匀而存在的地幔热运动,使地壳的热状态发生变化。这种变化被认为是造成大规模高级变质作用的主要原因之一。
  (3)放射性元素衰变释放热能的积累。
  (4)岩浆活动带来的热能。
  (5)应力作用下摩擦作用产生的热能。
  一般认为,前三种热源是大规模区域性的热源,后两种热源是局部的热源。
  2.压力  变质作用通常是在一定外界压力状态下进行的,这种压力根据其物理性质可分为两大类:
  (1)静压力  又称围压,是由上覆岩石的重量引起的压力。静压力具有均向性,随深度的增加而增大,其增加速率约为20—30MPa/km。静压力可促使岩石或矿物的体积变小,密度加大,形成密度更大的新矿物。也可以增加岩石的可塑性,使岩石易于塑性变形。
  (2)动压力  又称应力,是由构造运动所产生的定向压力。动压力具有一定方向,导致受力岩石在不同方向上存在压力差,其差值为10~200MPa。动压力对变质作用影响重大,可引起矿物的压溶和重结晶,导致矿物在垂直于动压力的平面上定向排列。也可以使岩石发生脆性破裂变形。以而使原岩的结构、构造发生改变,形成一系列动力变质岩。
  3.化学活动性流体化学活动性流体是指在变质作用过程中存在于岩石空隙中的一种具有很大挥发性和活动性的流体。主要成分是H2O和CO2。除此尚有多种易挥发及易溶物质。
  化学活动性流体可使矿物组分溶解和迁移,产生各种化学交代反应,引起原岩物质成分的变化,形成新的矿物和岩石。化学活动性流体也对变质作用过程中发生的化学反应起媒介和催化剂作用,可大大降低岩石的重溶温度,使变质作用的高温界限降低。化学活动性流体的来源包括岩石中的孔隙水、变质反应中析出的H2O和C02,岩浆分异作用产生的挥发分及地下深处分异上升的深部热液等。
  必须指出,在不同地质条件下起主要作用的变质因素有所不同,但上述各种变质作用因素的影响通常是同时存在、相互配合而又相互制约的。
 

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