学习任务了解变质作用的方式

发布网友发布时间：2022-05-23 00:40

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热心网友时间：2023-10-09 12:53

变质作用的方式是指原岩经过怎样的途径转变成变质岩的。变质作用的方式主要有：重结晶作用、变质结晶作用、交代作用、变质分异作用及变形和碎裂作用等。所有这些变质作用过程基本全都是在固体状态下进行的。

一、重结晶作用

重结晶作用是指原岩中同种矿物在基本保持固态的条件下，通过溶解、组分迁移、再次沉淀结晶、而不形成新矿物相的作用。

重结晶作用能使粒度很细或粒度粗细不均匀的岩石变成粒度相对较粗而较均匀的岩石。这种现象在变质岩中是常见的，如石灰岩中隐晶质的方解石，通过重结晶作用可形成较粗粒的方解石晶体，从而使原岩变成大理岩。另外，重结晶作用使同种矿物颗粒的外形渐趋相似，如石英岩和变粒岩中；石英和长石矿物经过重结晶作用，矿物都成近浑圆状，原碎屑结构被改造而消失。所以较低温条件下重结晶作用总的特点是，同种矿物通过组分溶解和重新沉淀使其粒度不断增大、相对大小逐渐均匀化、颗粒外形变得较规则。

重结晶作用发生的原因是与矿物颗粒表面能有密切的关系。若同种矿物粒度愈小，棱角愈明显，则所具有的表面能愈高，所以在相同温度、压力条件下，这种矿物颗粒稳定性较差，易于被溶解，其相应组分通过迁移可自行聚集成较大的晶体，或在原来较大的颗粒表面继续生长使颗粒愈来愈粗。

影响重结晶强度和速度的因素较多。首先是原岩的成分和组构。原岩的成分愈单一（如碳酸盐岩和硅质岩）、粒度愈细（如黏土结构、粉砂质结构的岩石），愈有利于重结晶的进行；而原岩成分愈复杂和颗粒愈粗的原岩，则不利于重结晶的进行。此外，若原岩中含有极细的碳质、铁质等粉末状杂质时，常会阻碍主要造岩矿物的重结晶。其次，温度、压力及其化学活动性的流体等外部因素，对重结晶过程也有重要的影响。一般认为温度愈高、化学活动性流体含量愈充分、压力愈大，愈有利于重结晶过程的进行。

二、变质结晶作用

变质结晶作用是指在能起变质作用的温度、压力范围内，在原岩基本保持固态条件下，通过一些特定的化学反应（称为变质反应），使原有矿物消失和新矿物形成的过程。由于这种过程大多数涉及岩石中各种组分的重新组合，所以又称为重组合作用。

变质结晶作用的方式主要有以下几种：

（1）最简单的是同质多象变体的转变。如红柱石、蓝晶石、矽线石之间的转变，是在特定的温度、压力条件下，由一种矿物转变为另一种矿物。这种转变虽然不是通过特定的变质反应来实现，但它也是属于变质结晶形成新矿物的范畴。

（2）几种矿物之间进行化学反应及重组合形成新矿物。如方解石和石英反应形成硅灰石，绢云母和绿泥使反应形成黑云母等。

（3）通过脱水反应（或水化作用）、脱碳酸盐化作用（或碳酸盐化作用）、氧化和还原作用形成新矿物。如赤铁矿还原转变成磁铁矿，高岭石脱水转变成红柱石等。

变质结晶作用和重结晶作用是经常伴生的，但两者的控制因素及所涉及的物理化学条件不同，如变质结晶作用形成新矿物相时，首先是受变质反应物理化学平衡条件的控制，它们决定着在特定的温度、压力条件下，哪些矿物能稳定存在，哪些矿物不稳定而将转变成其他的新矿物等。另一方面这种转变能否真正实现，新矿物相能否大量形成，还和控制变质反应速度的许多因素有关。而重结晶作用除了与原岩成分及结构有关外，温度是其主要的控制因素。

三、变质分异作用

矿物成分及结构、构造都比较均匀的岩石，在不发生重熔交代作用的情况下，形成矿物成分和结构、构造不均匀的变质岩的变质作用，称为变质分异作用。如某些低级变质的绿片岩，常出现的石英结核或透镜体，许多结晶片岩，常出现的石榴子石、红柱石、蓝晶石等变斑晶，某些角闪质岩石，出现以角闪石为主的暗色矿物和以长英质浅色矿物为主呈条带状互层的现象等，往往都是变质分异作用的结果。

关于变质分异作用发生的原因，一般认为是在一定的物理化学条件下，原岩本身的某些组分在间隙溶液中经扩散、迁移和不均匀聚集的结果。在此过程中，组分没有从外系统的带入或带出现象，所以变质分异作用不同于交代作用。引起各种组分向不同部位或以不同的速度迁移的原因，除了与温度、压力等外部因素有关外，还和被迁移元素的离子大小、电价及它们在间隙溶液中的相对浓度有关。

最后还应指出，由变质分异作用形成的岩石特征，常常与交代作用及重熔作用所产生的岩石特征相似，一般难以区分。尤其是在一些变质程度较深的岩石中更是如此。例如某些条带状片麻岩中层状长英质脉体，其成因究竟是变质分异作用形成，还是重熔或交代作用的产物，一直是长期争论的问题，至今仍不十分明确。

四、交代作用

岩石的物质组分发生带出和带入的复杂置换过程，称为交代作用。目前对交代作用概念的理解应强调如下要点：

（1）交代作用过程中，必须有一定数量的组分从外部带入岩石中，并在其中富集，另一些组分则被带出，结果使岩石总化学成分发生不同程度的改变。

（2）交代作用过程中，岩石原有矿物的分解和新矿物的形成基本是同时的，是一种物质逐渐置换的过程。

（3）交代作用过程中，岩石基本保持固态（刚性或塑性），但少量流体相存在是十分必要的。根据质量作用定律，只有带入的物质在溶液中保持一定的离子浓度的情况下，才能发生交代作用。

（4）交代作用过程中，岩石总体积基本不变，因此，在被交代后的岩石中往往保存有原岩的组构。

（5）交代作用是一种复杂的成岩和成矿作用，可在不同地质条件下发生，它在自然界分布很广。

根据物质组分迁移方式的不同，可将交代作用分为两种类型。①渗透交代作用，岩石中的物质组分通过孔隙及裂隙中的溶液进行移动，而溶液的移动主要决定于压力差，即由压力大的地方向压力小的地方移动。这种交代作用的规模较大，因此具有十分重要的意义。②扩散交代作用，岩石中的物质组分通过停滞在孔隙中的溶液扩散而移动（溶液本身不发生流动）。组分的移动主要决定于溶液的浓度差，即由浓度高的地方向浓度降低的方向移动。这种交代作用规模较小，一般仅分布在岩脉或矿脉两侧或岩体的周围。

交代作用在变质岩形成中起着重要作用，它不仅可以改变原岩的化学成分及矿物成分，同时还可以形成各种交代结构及构造。

五、变形和碎裂作用

应力施加于岩石，当应变很小时，岩石显示弹性行为，这表明应变在应力施加时立即发生，应力撤销时，岩石立即恢复至原先未变形状态。而当应变增加至超越弹性极限时，岩石就会产生永久变形。此时视环境条件不同有不同的变形行为，在近地表低温低压和较高应变速率条件下，岩石显示脆性行为，永久变形机制为脆性变形，表现为岩石沿裂缝破裂，产生碎裂和断裂。随着应力强度的增大，破裂程度不断增加，一般先破碎成角砾状，继而是粗粒状，最后被碾成粉末状。而在地下高温高压，特别是当应变速率低时，岩石显示塑性行为，岩石永久变形主要由于塑性流动产生，导致矿物畸变和褶皱而没有破裂。这时的韧性变形主要是通过岩石内部组分的差异性运动来实现的，其中包括岩石组成物质沿一定的构造面滑动，矿物内部晶格滑动、晶体颗粒间的相对运动以及垂直压应力方向的重结晶作用等。韧性变形的结果，主要是使片状、柱状矿物呈定向排列，粒状矿物颗粒拉长，从而形成各种类型的结晶片理。由于大的围限压力会增加颗粒间摩擦阻力和无孔隙岩石内部破裂而要求扩容（体积增大），所以脆性变形局限于近地表低压环境。但脆性与塑性之间并没有绝对界线，二者是过渡的。在过渡区，岩石的变形行为既有脆性特征、又有塑性特征，永久变形由于碎裂流动而产生。变形岩石宏观上整体保持连续性，显塑性变形特征；而微观上则被许多裂隙分割。显脆性变形特征。