正文 第6章 變質流體(1 / 3)

在地球上發生的變質作用中,因脫水作用而產生的流體叫做變質流體。變質流體與周圍的流體呈平衡狀態。

地球上發生的變質作用及其有關流體有以下幾種:

區域變質作用:主要是以水為主的流體的滲透作用,溫度為400~550攝氏度。

接觸變質作用:其水岩比很高,發生交代也是以水為主的流體。

俯衝帶的變質作用:也是富水的流體。

麻粒岩相變質作用:以水流體為主。

每一種變質作用均與流體相伴隨。本章分別討論變質流體的形成特征及其成礦作用。

6.1變質作用過程中礦物放出的水變質流體的形成

從物理化學特征看,變質作用包括兩種基本類型作用前後除水外,體係總化學成分基本不變,即地球化學過程在近於封閉的體係中進行,元素是在體係範圍內進行局部遷移、重新結合、再分配,這是通常理解的變質作用;伴隨著化學成分改變和元素帶人遷出,即在開放體係中進行的地球化學作用,稱為熱液變質作用。但二者不能絕對分開。在許多變質作用中伴隨著交代過程。

變質作用過程的兩個體係,一是封閉體係,一是開放體係,其中心的問題也是水岩相互作用。在封閉體係中能達到水和礦物之間的平衡;而在開放體係中則不能達到平衡,這種達不到平衡的區域短則幾米,長則幾百米,視體係和流體的規模而定。

6.1.1礦物的脫水作用

變質流體是由礦物在變質過程中脫水而成,在變質過程中常見的脫水反應有:

對於這些反應已通過實驗方法和熱力學計算作出了反應的圖解。在變質作用中,許多原來含水的礦物會脫水,從而形成新的變質礦物組合。事實上,可把含水的礦物和脫水後形成的礦物都看作是與變質流體處於相平衡的位置上。實驗證明成分與花崗岩相當的岩石在脫水時會失去大約2%水,如果我們用花崗岩樣品去加熱則放出氧水,在這過程中吸熱量為41.8%。花崗岩的放射性衰變會產生出的熱。如果光用放射性衰變熱,並且這種熱全用來進行脫水反應則得到:時間去達到這個能量雖然地殼中除放射性熱外還有其它能量,但是顯然岩石和礦物的去水作用會幹擾正常的熱梯度,這就得出一個重要的結論:在變質作用中當岩石和礦物脫水時,找不到一個簡單的呈線性的熱梯度。

地殼中常見的含水礦物的脫水反應已從實驗方麵作了研究,或者用熱力學方法進行了計算,其脫水曲線。假定有一含水礦物放在一個盛有水的帶活塞的密封容器中,其壓力由活塞來控製,並且沿緩慢加熱,在1點時,其中的化學鍵水會全部放出來。

大多數脫水反應是吸熱反應。當脫水時它們吸收熱。大多數脫水反應的脫水熱。這個熱值與岩石中的熱流和熱產物相比反應就不像那樣的簡單,並且不會出現唯一的溫度和壓力點,代之的是出現一個脫水作用的溫度壓力區間。並且假定最終他們形成完全理想的固溶體:

上麵所選擇的例子不大可能具有界麵條件。因為最大的可能是水和脫水產物也會形成結晶溶液。如果含水礦物和氧化物均形成完全的固溶體,正如斜長石和橄欖石的固溶體那樣,則完全的去水作用會在兩個端元組分的曲線之間發生。在岩石中的實際情況會更複雜,因為沒有一種結晶溶液會是完全呈理想狀況,雖然一個體係的總適成決定在什麼樣的溫在變質作用中不僅產生變質流體,而且發生元素的交換。出原岩(由石英斜長石、白雲母、黑雲母和石榴子石所組成)在流體的作用下,最終斜長石消失而形成十字石和藍晶石。同樣在水岩相互作用中可使含礦元素進入流體而使變質流體成為成礦流體。

6.1.2變質作用中的脫二氧化碳的反應