第02讲 变质反应_2009

KAl2Si3AlO10(OH)2 + SiO2 = KAlSi3O8 + Al2SiO5 + H2O Ms Qtz Kfs Sill W
the carbonate mineral assemblage occurs at pure XCO2
2. 2 脱碳酸反应
Summary of 5 types of devolatilization reactions, each with a unique general shape on a T-X diagram TType 3: Tmax at XCO2 determined by the stoichiometric ratio of CO2/H2O produced
Ca2Mg5Si8O22(OH)2 + 3 CaCO3 + 2 SiO2 Tr Cal Qtz = 5 CaMgSi2O6 + 3 CO2 + H2O Di
Tmax at nCO2:nH2O = 3:1 CO2:n
2.3 Redox Reactions
Involves a change in oxidation state of an element 6 Fe2O3 = 4 Fe3O4 + O2 2 Fe3O4 + 3 SiO2 = 3 Fe2SiO4 + O2
2. 脱挥发份反应 2.1脱水反应 2.1脱水反应
以涉及H 以涉及H2O-CO2 -O体系的变质反应最常见 影响因素：Ｐ，Ｔ， ：Ｐ，Ｔ，P 影响因素：Ｐ，Ｔ，Pf （partial pressure of the volatile species，挥发份分压） 挥发份分压）
• 在P-T相图上，脱水反应平衡条件受水分压PH2O控制 相图上， 相图上
第二讲思考题： 1、试述变质反应的主要类型及其影响因素，举例 说明之 2、请查资料，绘制一张P-T图解，将： 、请查资料，绘制一张P Al2SiO5、柯石英=普通石英和石墨=金刚石等3 Al2SiO5、柯石英=普通石英和石墨=金刚石等3个 多型转变反应 硬玉+ 硬玉+石英 = 钠长石纯转移反应 白云母+ 白云母+石英 = Al2SiO5 + 钾长石+H2O和 钾长石+H2O和 白云母 =刚玉+钾长石+H2O脱水反应 刚玉+钾长石+H2O脱水反应 的单变线准确地标在图解上，并理解它们各自的 岩石学或构造意义（在后续课程中将不断增添 有意义的变质反应单变线）
很小， 大多数多型转变小，即使离平衡数十度温度时也不大 两个多型相互转换的∆ 小 • → 反应驱动力小 →一个多型常非稳定地残留在另一个多型的稳定区内 • 共存的两个多型可能代表非平衡态（跨平衡曲线或多期变质叠加 共存的两个多型可能代表非平衡态（跨平衡曲线或多期变质叠加) 红柱石LP, 蓝晶石 蓝晶石M-HP, 矽线石 矽线石M-HT(三相点 三相点P=0.37±0.25 GPa, T=504 红柱石 三相点 ± ±20 oC)
3. Continuous Reactions
Chl + Ms + Qtz → Grt + Bt + H2O in KFMASH were a continuous reaction, then we would find chlorite, muscovite, quartz, biotite, and garnet all together in the same rock over an interval of metamorphic grade above the garnet-in isograd garnetThe composition of solid solution phases vary across the interval, and the proportions of the minerals changes until one of the reactants disappears with increasing grade
NaAlSi2O6 + SiO2 = NaAlSi3O8 Jd（硬玉） Jd（硬玉） Qtz Ab（钠长石） Ab（钠长石） 4 (Mg,Fe)SiO3 + CaAl2Si2O8 = Opx Plag (Mg,Fe)3Al2Si3O12 + Ca(Mg,Fe)Si2O6 + SiO2 Gnt Cpx Qtz
（1）固-固反应（相转变、出溶、纯转移、离子交换） 固反应（相转变、出溶、纯转移、离子交换） 脱挥发份反应(H2O, 氧化还原反应) （2）脱挥发份反应(H2O, CO2. 氧化还原反应) （3）不连续反应与连续反应
二、变质反应类型 1. 固-固反应 1.1 同质多相转变反应
类质同像（polymorphs,多型） 影响因素： 类质同像（polymorphs,多型）转变 影响因素：T，P 多型 Al2SiO5 CaCO3 C SiO2
Mg3Si4O10(OH)2 Tlc（滑石） Tlc（滑石） + 4 MgSiO3 = En（顽火辉石） En（顽火辉石） Mg7Si8O22(OH)2 Ath（直闪石） Ath（直闪石）
1.4 固-固反应之离子交换反应
Reciprocal exchange of components between 2 or more minerals MgSiO3 + CaFeSi2O6 = FeSiO3 + CaMgSi2O6 Annite + Pyrope = Phlogopite + Almandine Expressed as pure end-members, but really endinvolves Mg-Fe (or other) exchange between Mgintermediate solutions Basis for many geothermobarometers Causes rotation of tie-lines on compatibility tiediagrams
KAl2Si3AlO10(OH)2 + SiO2 = KAlSi3O8 + Al2SiO5 + H2O Ms Qtz Kfs Sill W
2.1 脱水反应
1、脱水反应平衡曲 线在P 线在P-T相图上特 征：斜率极低压缓 低压以上陡， ，低压以上陡， 2、平衡曲线受水流 体分压控制， 体分压控制，当 PH2O=0，斜率为负 =0， 3、使水流体分压降 低的途径有二： 低的途径有二： 稀释；（ ；（2 （1）稀释；（2）降 低流体总压 4、可解释中级变质 地段局部发育高温 级矿物现象
第二讲: 第二讲: 常见变质反应类型
一、概述 二、变质反应类型
一、概述
1、意义（变质作用矿物演化、P-T条件、P-T轨迹演 意义（变质作用矿物演化、 条件、 化趋势、 化趋势、地球动力学信息） 2、变质反应的驱动力（⊿G） 变质反应的驱动力（ 3、变质反应图解（p-t、t-x、p-x；写法，斜率） 变质反应图解（ 写法， 4、类型划分
At any particular pressure these become oxygen buffers
3. 连续反应和 不连续反应
“Melt-in” Meltisograd?
3. Continuous Reactions
Discontinuous reactions occur at a constant grade Chl + Ms + Qtz → Grt + Bt + H2O in KFASH F=C–φ+2=5–6+2=1
1.2固 1.2固-固反应之出溶反应
影响因素： 影响因素： Ｐ、Ｔ 冷却速率 实例： 实例： 碱性长石 过铝钙钠斜方辉石 斜方-单斜辉石 斜方 单斜辉石 高镁方解石 过硅石榴石 过钛石榴石 过硅绿辉石
1.3固 1.3固-固反应之 NetNet-Transfer Reactions
仅涉及固相矿物； 仅涉及固相矿物；反应物与产物 之间存在成分增减， 之间存在成分增减，反应矿物分 解，分解的成分向生成矿物一侧 转移 影响因素：Ｔ，Ｐ 影响因素：Ｔ，Ｐ
1.3固 1.3固-固反应之 NetNet-Transfer Reactions 如果反应矿物含有挥发份，但在反应过程中被 如果反应矿物含有挥发份， 生成物完全汲取，不产生独立的流体相， 生成物完全汲取，不产生独立的流体相，也没 有挥发份的损失，这种反应可以当作固有挥发份的损失，这种反应可以当作固-固纯 转变反应来处理
Decarbonation reactions may be treated in an identical fashion For example, the reaction:
CaCO3 + SiO2 = CaSiO3 + CO2
Cal Qtz Wo W
Can also be shown on a T-XCO2 diagram THas the same form as reaction of (26-5), only the (26maximum thermal stability of
2. 1脱水反应 1脱水反应
A rare exception! Lws: 硬柱石 Lmt:浊沸石 Lmt:浊沸石 And another exception in your textbook!! Negative sloop at high pressure condition!!
2. 2 脱碳酸反应
3. 连续反应
当矿物为纯固相，纯转移反应为不连续反应（ 当矿物为纯固相，纯转移反应为不连续反应（ reactions）；当矿物为固溶体时， ）；当矿物为固溶体时 discontinuous reactions）；当矿物为固溶体时， 可能为连续反应 为连续反应（ 可能为连续反应（ continuous reactions ）。 非连续反应在特定压力条件下的一个温度点将反应进 行完毕；反应物与生成物仅在一个点共存；连续反应 行完毕；反应物与生成物仅在一个点共存； 将在一个较宽的温度范围内进行， 将在一个较宽的温度范围内进行，产物与反应物通过 调整固溶体矿物的元素比值， 调整固溶体矿物的元素比值，在一个较宽的温度范围 共存。 共存。 因此，在野外露头上，不连续反应导致在反应等变线 因此，在野外露头上， （ reaction isograd ）两侧反应物到产物组合的变 化是突变的； 化是突变的；连续反应则使反应物与产物在一个较宽 的空间内共存。 的空间内共存。