《变质反应》课件

变质反应变质反应是一种重要的地质过程通过诸如压力和温度的变化导致矿物,,和岩石产生重大化学和物理变化的反应这些变质反应在地球内部发生对地壳的形成和演化起着关键作用,作者c chao什么是变质反应？变质作用定义变质作用条件变质作用过程在地壳内高温高压条件下，原有矿物变质作用需要高温高压条件一般发生在变质条件下原岩矿物发生化学反应,,,发生化学改变的过程称为变质作用在地壳深部或板块运动区域温度可析出新的变质矿物岩石结构也会发这种作用可以改变岩石的矿物组合和达摄氏度压力可达数千兆帕生重结晶和定向排列300-700,结构变质反应的特点化学组成的改变温度和压力的变化新矿物的生成变质反应会导致岩石和矿物的化学组变质作用通常发生在高温高压的环境在变质过程中会产生一些特有的变质,成发生改变从而形成新的矿物组合下这种极端的热量和应力条件是变质矿物如云母、石榴石、蓝晶石等这些,,,,反应的关键驱动力矿物可以指示变质作用的性质和程度常见的变质矿物石英长石云母角闪石石英是最常见的变质矿物长石类矿物也是变质岩中云母矿物如白云母和黑云角闪石是一类重要的变质之一它能在各种温度和压的常见组分其中包括钾长母在变质作用中也会发生矿物在中高级变质作用中,,,力条件下稳定存在石英石、钠长石和钙长石它成分变化和生长它们往会显著生长和成分变化矿物在变质作用中会发生们在变质过程中会发生成往在叶理发育良好的变质它们常见于变质岩如片麻再结晶和生长分变化和生长岩中占优势岩和角闪岩中变质作用的阶段初始阶段1矿物发生微小的内部重构和化学组成的改变，但整体结构基本保持不变中间阶段2矿物发生明显的化学和结构的改变，矿物组合也发生重大改变最终阶段3岩石完全重结晶形成新的矿物组合原有的构造完全被,,改变变质作用的温度、压力与化学环境变质作用的物质迁移热流迁移流体迁移高温环境下矿物元素在热量孔隙流体的渗透和循环会携,传导的推动下发生物质迁移带各种矿物质沿流动通道发,,形成矿物分异带生沉淀和富集扩散迁移剪切迁移矿物晶格内部的原子和离子剪切应力导致矿物晶体发生在压力和化学势梯度的驱动破碎和重结晶造成矿物质的,下发生扩散迁移重新分布变质作用的速度变质作用速度变质作用的速度因物质、温度和压力条件的不同而有所差异一般来说，温度越高、压力越大，变质作用的速度越快影响因素变质作用的速度受物质性质、温度、压力、地质构造等多方面因素的影响这些因素的相互作用决定了变质作用的进程和最终结果时间尺度大多数变质作用发生在百万年到亿年的地质时间尺度上但局部的变质作用也可在几年到几十年内完成变质作用的成因温度和压力化学环境变质作用主要由温度和压力流体的流动和成分变化会导的变化引起高温高压会使致矿物的转化和新生流体矿物发生重结晶和相变可能来自岩浆侵入或地下水循环构造活动地球内部动力构造运动引起的应力变化和地球内部的热能和能量积聚变形是变质作用的重要诱发也是引发变质作用的根本原因素如造山运动、地壳隆因之一如岩浆活动、地幔升等对流等变质作用的分类温度变质压力变质根据温度的高低可分为低温变质、根据压力的大小可分为低压变质、中温变质和高温变质温度越高，中压变质和高压变质压力越大，变质程度越强变质程度越强化学变质剪切变质根据化学组成的改变可分为脱水受到剪切应力的影响而出现的变变质、脱碳酸盐变质和交代变质质作用，常表现为片理发育和矿等物定向排列低级变质作用温度低压力较小低级变质作用发生在温度较相比于中高级变质作用低级,低的环境中通常在以变质作用所受的地壳压力较,200°C下这种条件下岩石只发生小主要来自上覆沉积层的重,,较小的化学变化力压力矿物组合简单低级变质作用形成的矿物组合较为简单主要由长石、石英、云母,等常见的变质矿物组成中级变质作用温度范围压力条件主要矿物典型岩石中级变质作用的温度范围中级变质作用通常发生在常见的中级变质矿物包括中级变质作用可以形成片一般在到之间，中等压力条件下，通常在黑云母、绿帘石、斜长石、麻岩、角闪岩、片岩等变300°C500°C可以形成各种不同的变质千巴左右这有助于矿石英、赤铁矿等这些矿质岩类这些岩石具有明1-5矿物物进行重结晶和组构变化物反映了中等温压条件下显的片理构造和矿物组合的变质作用高级变质作用温度和压力极高化学环境复杂12高级变质作用发生在温度高达700°C以上、压力也非常受热温度和压力的影响,各种矿物颗粒发生化学反应,产生高的地质环境中新的矿物组合物质迁移广泛形成深成岩石34在如此剧烈的变质条件下许多矿物质发生迁移形成新的高级变质作用产生的典型岩石包括花岗岩、片麻岩、大,,矿物和岩石理岩等深成变质岩变质岩的特征变质岩具有独特的结构和矿物组合特征反映了地球内部复,杂的温压变化历史它们通常具有纹理、片理或粒状结构,矿物颗粒呈现重结晶和定向排列常见的变质矿物包括石英、长石、云母、角闪石等变质岩的构造变质岩的构造反映了变质作用过程中岩石所遭受的变形常见的构造特征包括褶皱、片理、线理和断层等这些构造特征记录了岩石经历的复杂变形历史，可以为研究地质历史提供重要证据综合分析变质岩的构造特征可以得出变质作用的时间、温度、压力和,应力场等信息从而更好地理解变质作用的演化过程,变质岩的矿物组合矿物共生变质矿物鉴定温压条件与矿物组合变质岩中的矿物种类和数量随着变质通过显微镜观察薄片可以识别变质矿不同温压条件下稳定的矿物组合是判程度的增加而发生变化矿物组合反物的种类、大小、形态和相互关系获断变质作用程度的重要依据这反映,映了温度、压力以及化学环境条件得有关变质作用的信息了变质岩形成的温压环境变质作用的地质意义揭示地球内部动力学过记录地壳演化历史程不同时期、不同环境下形成变质作用是地球内部热量和的变质岩能够反映地壳的构物质运动的重要反映,可以造演化历程推断地球内部温度、压力的时空变化指示金属矿床成因判断地质历史事件某些金属矿床的成因与地质变质岩的矿物组合和岩石构变质作用有直接关系如变造特征可以推断地质历史事,质脱水作用件的时间和性质变质作用的地质应用矿产勘探利用变质作用的特征来确定矿床的存在和分布指导矿产资源的勘探,建筑材料变质岩石具有坚硬、耐磨的特点适合用于修建建筑、道路等基础设施,地质制图了解区域内的变质作用可以帮助绘制地质构造图及编制地质地图板块构造与变质作用板块运动与变质作用变质带与板块边界板块运动的记录板块构造与变质作用关系板块的运动和相互作用是全球主要的变质带大多分变质岩中保留的构造特征引发变质作用的重要原因布在板块边界附近如造山和矿物组合可以提供关于板块构造理论的建立极大,之一板块碰撞、俯冲、带、深海海沟等区域这古板块运动的重要线索帮推动了对变质作用成因的,拆离等过程会产生复杂的些地方的高温高压环境正助我们重建地球的构造演理解,而变质作用研究反过应力环境从而导致岩石发是变质作用发生的理想场化历史来也支持和完善了板块构,生变质变化所造理论两者密切相关,相辅相成变质作用和地壳演化地壳的三大构造层变质作用与地壳演化变质岩系的时间序列地壳由上地壳、中地壳和下地壳三大不同程度的变质作用反映了地壳在板地质历史上不同时期的变质作用产生构造层组成，这些层具有不同的矿物块构造活动中的动态演化过程，是塑了多套变质岩系，记录了地壳的不同组成和物理性质，是地壳演化的重要造地球表面形态和地质构造的重要机演化阶段这些变质岩系为研究地壳标志制的动态变迁提供了重要依据变质作用与金属矿床形成矿物组合变化物质迁移和聚集温压环境改变变质作用会导致矿物组合的改变变质作用促使金属元素在岩石内部变质作用改变了温度和压力条件,,有利于稀有金属矿物如金、银、铜迁移和富集为金属矿床的形成创有助于特定矿物的结晶和富集,等的富集造条件变质作用与能源资源煤炭和天然气石油铀矿地热能煤炭和天然气是重要的化石油主要来自海洋沉积物铀矿床多形成于变质岩环地热能的形成与地壳深部石燃料资源它们的形成与经过一系列成熟过程其境变质作用可以集中和的高温变质作用有关地,变质作用有密切关系适中变质作用的温度、压力富集铀等放射性元素从而热资源可为人类提供可再,,度的热量和压力可促进有条件对石油生成和保存都形成工业开采规模的铀矿生的清洁能源机质成熟从而生成煤炭和有重要影响床,天然气变质作用与环境地质矿物组成的影响地貌与水文的影响12变质作用改变了岩石的矿变质作用造成断层、褶皱物组成可能释放有毒或放等地质构造变化改变水文,,射性元素危害环境环境和地表形态,矿产资源利用地质灾害预防34变质作用形成了许多重要了解变质作用的机理有助的金属矿床为人类发展提于预测和防范地质灾害如,,供了宝贵的能源和矿产资山体滑坡、泥石流等源变质作用的研究方法显微观察分析射线衍射分析电子探针微区分析稳定同位素分析X通过对细粒变质矿物的显微射线衍射技术可以定性和电子探针微区分析可以精确利用元素及其同位素的分馏X观察可以确定矿物的相互定量分析变质矿物的组成测定微量元素的成分对变特性可以确定变质作用的,,,,关系及其结构特征从而推为研究变质作用提供重要依质矿物的成因研究具有重要温度、压力和流体条件,断变质作用的过程和条件据意义显微观察分析薄片制备1对样品进行切割、磨制和抛光光学显微观察2利用偏光显微镜进行矿物鉴定化学成分分析3通过电子探针分析获取元素含量显微观察分析是变质作用研究中非常重要的手段通过对细碎岩石样品制备薄片运用偏光显微镜观察矿物的光学性质结,,合电子探针对化学成分的分析可以对变质作用的过程、速率及温压条件等进行深入研究,射线衍射分析X样品制备1对样品进行细碎、均匀分散等准备工作射线衍射X2利用射线与物质相互作用的原理进行分析X数据解析3根据衍射图谱确定样品中的矿物组成射线衍射分析是研究固体物质内部原子排列结构的重要手段通过对样品的射线衍射图谱分析可以精确地确定矿物的X X,种类和含量为变质作用研究提供有力的证据该方法简便快捷是变质岩矿物鉴定的常用分析手段,,电子探针微区分析样品制备将研究对象制成光滑的抛光表面,确保表面清洁干燥电子束扫描使用高能电子束扫描样品表面,精确定位需分析的微区射线分光X通过X射线发射光谱分析,测定各种元素在样品中的含量数据采集与处理收集分析数据,计算各元素的相对含量,绘制元素分布图稳定同位素分析同位素组成分析利用不同同位素在地质过程中的富集规律通过测定样品,中各稳定同位素的比例来获得有关信息示踪元素迁移不同来源的物质具有不同的同位素组成可用于追踪物质,的来源和迁移历史温度环境重建某些同位素的分馏作用与温度有关可用于还原当时的温,度环境结构地质分析构造分析1通过观察和测量地质构造的特征，如断层、褶皱、叠置等，分析岩体的变形历史矿物取向分析2研究变质矿物以及其他矿物的晶体取向和优选取向，可推断变质作用的条件和机制应变分析3评估岩体受到的应变历史，分析应变类型、程度和方向，为变质作用的重建提供依据实验室模拟研究为了更好地了解变质作用的过程和机理科学家们开展了大量的实验室模拟研究这些研究涉及,:高温高压实验1模拟自然界中的极端温压条件成矿实验2探讨变质过程中的物质迁移和富集流体岩石反应-3分析流体在变质过程中的作用这些实验为我们全面认识变质作用提供了重要依据为探讨变质作用的成因、过程和机理奠定了基础,结论变质作用的重要性认识的深化应用前景广阔变质作用是地质演化过程中不可或随着科学技术的进步我们对变质变质作用的研究不仅有助于认识地,缺的重要环节对地球内部物质循作用的认识不断深化为地质学的球演化史还为资源勘探、环境保,,,环和能量转化起关键作用发展贡献了宝贵成果护等领域提供重要依据。