地大考博岩石学复习题及部分答案.docx
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地大考博岩石学复习题及部分答案
岩浆岩部分
1.岩浆的概念、岩浆的成分(主要成分,挥发份),挥发份存在的意义(降低岩浆粘度和矿物的熔点),不同成分岩浆的温度范围(基性、中性、酸性),影响岩浆粘度的因素(氧化物,挥发份,温度)
岩浆是上地幔或地壳部分熔融的产物,绝大多数岩浆成分以硅酸盐为主,含有挥发分,也可以含有少量固体物质,是高温粘稠的熔融体。
硅酸盐是岩浆的主要成分,其中SiO2的含量在80—30%之间;金属氧化物如Ai2O3、Fe2O3、FeO、MgO、CaO、Na2O、K2O等占20—60%。
其它如重金属、有色金属、稀有金属及放射性元素等,它们的总量不超过5%。
此外,岩浆中还含有一些挥发性组分,其中主要是H2O、CO2、H2S、F、Cl等。
岩浆中挥发分影响岩浆结晶的温度,含量高则结晶温度下降,所以当挥发分迅速从岩浆中逸出后,岩浆则会快速结晶,其中的晶体数量也随之加多。
岩浆中的挥发不仅影响结晶温度而且影响岩浆的喷出方式
喷出熔岩温度的估计值:
(1)玄武岩类:
1100-1300oC左右;
(2)玄武安山岩类:
1000-1100oC左右;(3)流纹岩:
780-790oC左右。
岩浆的粘度与多种因素相关,如岩浆的成分、结构、温度、压力及所含的挥发分等都对粘度的大小有影响。
岩浆中SiO2、Al2O3、Cr2O3含量高,可使粘度增大,最明显的影响是SiO2。
硅酸盐熔体内部的结构与硅酸盐矿物相似,Si与O结合形成硅氧四面体[SiO4]4-,这样熔体中硅氧四面体的聚合体越大,包含的四面体越多,岩浆粘度就愈大反之粘度则变小。
不同的阳离子在熔体结构中起着不同的作用,如Si和Al出现在熔浆的各种聚合物或单元的四面体配位中,起着形成网格,增强聚合程度的作用,被称为成网离子。
而Ca、Mg、Fe、K、Na则处于硅氧四面体之间,呈6次配位起着减弱熔体聚合程度的作用,被称为变网离子。
这样熔体中Si含量高则结构的聚合程度高同时粘度也大,而Ca、Mg、Fe等离子含量高,粘度低。
岩浆粘度与温度关系密切,温度增高则粘度显著减小,流动性增加。
相同成分相同密度的酸性岩浆,有些可以喷出地表形成流纹岩,有些则呈花岗岩侵入体,其原因之一是前者温度高,因而导致粘度降低,流动性增大。
夏威夷玄武岩熔岩流在近火山口处粘度为3×102Pa·s,而在远离火山口的地区因温度下降粘度可增大至3×103Pa·s。
另一个间接效应是,当岩浆温度下降,矿物晶出的数量不断增多,因而粘度的随之增大。
与温度相比,压力对其影响要小一些,粘度随压力的增加而增大,如压力从1巴增高至30仟巴,粘度增大1/10(转引自海因德曼,1989),而温度自950℃升至1200℃时,玄武岩粘度降低2个数量级。
不能笼统地说岩浆中挥发份含量愈高粘度就愈小,因为不同的挥发分起的作用不同,例如,CO2含量高时,岩浆粘度不仅不会下降反而会增大,原因是CO2在熔体结构中起了增强聚合程度的作用,加固了硅氧四面体的连结。
水含量高则会使岩浆粘度明显下降,H2O溶于硅酸盐熔体时,羟基可代替硅氧四面体中的共用氧,使阳离子与共用氧断开,出现了更多的[SiO4]4-单体从而减弱了硅氧四面体之间的聚合程度,岩浆的粘度也随之下降。
此外挥发分氟也可以起到与H2O相似的作用。
岩浆的粘度会影响岩浆上升的速度以及火成岩的结构、构造、产状及岩浆各种作用发生的强度。
岩浆岩中矿物按含量划分(主要矿物/决定大类划分、次要矿物/决定钟属、副矿物),按成分和颜色划分(硅铝/铁镁矿物或浅色/暗色矿物),色率的定义。
主要矿物:
在岩石中含量众多,对于确定岩石名称是不可缺少的,在分类命名上起主要作用。
如石英、钾长石是花岗岩的主要矿物。
次要矿物:
在岩石中含量次于主要矿物,对于划分岩石大类不起主要作用,但对确定岩石种属起一定作用的那些矿物。
如闪长岩中的石英,含量约2%,没有石英也叫闪长岩;当石英5%时,则叫石英闪长岩。
副矿物:
含量很少,常小于1%,个别情况可达5%,在一般的分类命名中均不起作用。
但它们对于了解一个岩体的形成条件,对比不同岩体,确定岩体时代以及研究稀散元素有重要意义。
硅铝矿物:
SiO2和Al2O3含量较高,不含铁镁。
如石英、长石类及似长石类。
这些矿物颜色均较浅,所以又叫浅色矿物。
铁镁矿物:
FeO与MgO含量较高,SiO2含量较低。
如橄榄石、辉石类、角闪石类和黑云母类。
这些矿物颜色一般较深,所以又叫暗色矿物。
色率:
岩浆岩中暗色矿物的百分含量称为色率。
浅色岩:
习惯上把花岗岩、正长岩等浅色矿物占优势的岩石称为浅色岩。
其色率在0~30之间。
暗色岩:
色率在60~100,以暗色矿物占优势的岩石称为暗色岩。
如橄榄岩、辉长岩等。
根据色率可以粗略判断岩石的成分和酸性程度。
2.二氧化硅饱和度分类及其对应的岩石和矿物组合。
岩浆岩超基性—基性—中性—酸性的岩石类型变化中,SiO2的范围、硅铝矿物、铁镁矿物、颜色、色率、酸性程度和基性程度是如何变化的?
3.岩浆岩中最主要的7种造岩矿物(橄,辉,角、黑,斜,钾,石英)
4.岩浆岩的结构和构造的概念
岩浆岩的结构(texture):
指组成岩石的矿物的结晶程度、颗粒大小、晶体形态、自形程度和矿物间(包括玻璃)相互关系。
岩浆岩的构造(structure):
指岩石中不同矿物集合体之间或矿物集合体与其它组成部分之间的排列、充填方式等
5.岩浆岩的结构按结晶程度、矿物颗粒绝对大小、相对大小、矿物自形程度分别分成几种类型
1)、岩浆岩的结晶程度
●全晶质结构:
岩石全部由结晶的矿物组成。
多见于深成侵入岩中,结晶条件好,缓慢结晶的产物。
●玻璃质结构:
岩石几乎全部由未结晶的火山玻璃所组成。
多见于火山岩中,是快速冷凝结晶的产物。
●半晶质结构:
岩石由部分晶体和部分玻璃质组成。
多见于浅成岩和火山岩中。
2)、岩石中矿物的颗粒大小
●显晶质结构:
肉眼观察时基本上能分辨矿物颗粒。
(1)粗粒结构:
矿物直径>5mm
(2)中粒结构:
矿物直径2~5mm
(3)细粒结构:
矿物直径2~0.2mm
(4)微粒结构:
矿物直径<0.2mm
●隐晶质结构:
矿物颗粒很细,肉眼无法分辨出矿物颗粒者。
如果在显微镜下可以看清矿物颗粒者,称显微晶质结构;如果境下只有偏光反映,而无法分辨矿物颗粒者,称显微隐晶质结构
3)、根据矿物颗粒的相对大小又可划分为:
(1)等粒结构:
岩石中不同种主要矿物颗粒大小大致相等
(2)不等粒结构:
岩石中不同种主要矿物颗粒大小不等
(3)斑状及似斑状结构:
岩石中所有矿物颗粒可分为大小截然不同的两群,大的称为斑晶,小的称为基质,其中没有中等大小的颗粒。
如果基质为隐晶质或玻璃质,则称斑状结构;如果基质为显晶质,则称似斑状结构。
4)、岩石中矿物的自形程度
●自形晶结构:
岩石主要由自形晶组成
●它形晶结构:
岩石主要由它形晶组成
●半自形晶结构:
岩石主要由半自形晶组成。
6.岩浆岩的构造的主要类型(块状、斑杂、带状、气孔和杏仁,流纹、枕状等)
构造是指岩石中不同矿物集合体之间或与岩石其它组成部分(如玻璃质)之间的排列方式及充填方式所表现出来的特点。
块状构造(均一构造):
组成岩石的矿物在整块岩石中分布是均匀的,岩石各部分在成分上或结构上都是一样的。
带状构造:
不同成分的岩石彼此逐层交替,或者是成分相同但结构、颜色及造岩矿物成分或数量不同的岩石彼此逐层交替呈带状、条带状彼此平行或近于平行。
气孔和杏仁构造:
喷出岩中常见构造,主要见于熔岩层之顶部,它是由于从冷凝着的岩浆中,尚未逸出的气体,上升汇聚于岩流顶部,冷凝后留下的气孔,称为气孔构造。
气孔的拉长方向代表着岩流流动的方向。
当气孔被岩浆期后矿物所充填,则形成杏仁构造。
枕状构造:
这是岩浆水下喷发的典型构造。
枕状体常具玻璃质冷凝边,有的气孔呈同心层状或放射状分布,中部有空腔.
流纹构造:
是酸性熔岩中最常见的构造。
它是由不同颜色的条纹和拉长的气孔等表现出来的一种流动构造。
流动构造:
岩浆岩中的片状矿物、板状矿物和扁平捕虏体、析离体的平行排列,形成流面构造;而柱状矿物和长析离体、捕虏体的定向排列,形成流线构造。
它们是岩浆流动的遗迹,流面与围岩接触面平行,流线与岩浆流动方向一致。
7.岩浆岩的产状概念,侵入岩的6种产状,喷出岩的3种产状
主要是指岩体的形态、大小,和围岩的接触关系,形成时所处的构造环境,以及上升及活动方式等等。
侵入岩的产状主要是指侵入体产出的形态、大小、与围岩的关系以及侵入时的构造环境等等
整合侵入体:
侵入体的接触面基本上平行于围岩层理或片理,是岩浆以其机械力沿层理或片理等空隙贯如形成。
包括以下主要产状类型:
(1)岩盆:
岩浆侵入岩层之间,中部受岩浆静压力使底板下沉断裂,形成中央微凹的盆状侵入体。
(2)岩盖:
又称岩盘。
上凸下平的穹隆状水平整合侵入体。
(3)单斜岩体:
单斜岩层间的整合侵入体。
(4)岩床(岩席):
厚薄均匀的近水平产出的与地层整合的板状侵入体。
(5)岩鞍:
产于强烈褶皱区。
褶皱过程中,岩浆挤入褶皱顶部软弱带-背斜鞍部或向斜槽部所形成的同生整合侵入体。
不整合侵入体
(1)岩墙:
厚度比较稳定近于直立的板状侵入体。
是岩浆沿断裂贯入的产物。
(2)岩脉:
一般指规模比较小,形态不规则,厚度小且变化大,有分叉及复合现象的脉络状岩体
(3)岩株是一种常见的不整合的规模较大的侵入体,平面上近于圆形或不规则等轴形,接触面陡立,似树干状延伸,又称岩干,出露面积小于100km2岩株边部常有一些不规则的岩枝、岩镰、岩瘤等
(4)岩基属巨型侵入体,面积大于100km2,平面上通常呈长圆形。
喷出岩:
火山岩的产状主要与岩浆上升到达地表的方式有关
熔透式喷发:
岩浆上升时,因过热和高度化学能,将其顶部围岩熔透,岩浆即溢出地表而成为喷出岩.又称面式喷发.
裂隙式喷发:
岩浆沿一个方向的大断裂(裂隙)或断裂群上升,喷出地表.
中心式喷发:
岩浆沿颈状管道的一种喷发.喷发通道在平面上呈点状,又称点式喷发.其特点是形成火山锥.
火山岩常见的产状有:
熔岩高原、熔岩台地、熔岩流、熔岩脊、熔岩被、熔岩瀑布、熔岩丘、熔岩锥、熔岩针等等。
熔岩表面形态常有绳状和块状两种
8.岩浆岩的相的概念,侵入岩在深度上和平面上的相划分,火山岩的相划分
岩浆岩的相:
是指岩体生成条件不同而产生的不同的岩石和岩体总的特征。
侵入岩相的划分主要是以岩石形成的深度为纲,深度不同,影响到岩浆的温度、压力、冷却快慢、挥发份的散失等一系列物理化学条件的差异,而这些条件与岩石的成因及岩石外貌、成分等有不可分割的关系。
目前一般将侵入岩分为三种相:
浅成相(0~3km):
细粒、隐晶质及斑状结构等,可见熔蚀、暗化现象。
多见高温矿物,岩体规模较小。
中深成相(3~10km〕:
中粒、中粗粒、似斑状结构;多为中低温矿物;岩体规模较大。
深成相(>10km):
岩体规模较大;结晶粗大,多为块状规则;多为低温矿物。
浅成相与次火山相特征很相似,区别是看它们是否与火山岩有成因联系,如果与火山岩有四同关系,则为次火山岩;否则就是浅成岩。
火山岩
溢流相:
成分从超基性到酸性皆有,以基性最发育,可形成于火山喷发的各个时期,但以强烈爆发之后出现为主。
爆发相:
成分不定,但以含挥发份多、粘度大的岩浆常见,尤以中酸性、碱性更有利于爆发,可形成于各个时期,但以早期和高潮期最发育。
侵出相:
多见于火山作用末期。
在岩浆分异晚期,粘度大、温度低,而挥发份少到不能爆发的情况下,堵塞通道的粘度很大的熔浆被推挤出地表,堆积于火山颈之上部,形成直径小、厚度大、产状陡的穹丘。
火山颈相:
是火山锥被剥蚀后,残存的具充填物的火山通道,又称岩颈、岩筒、岩管等。
次火山相:
是与火山岩同源的、呈侵入产状的岩体。
它与火山岩有四同:
同时间但一般较晚;同空间但分布范围较宽;同外貌但结晶程度较好;同成分但变化范围及碱度较大
侵入深度一般<3.0km.又可细分为:
近地表相:
0~0.5km;
超浅成亚相:
0.5~1.5km;
浅成亚相:
1.5~3km;
火山沉积相:
在火山作用过程中皆可产出,但以火山喷发的低潮期-间隙期最为发育,是火山作用迭加沉积作用的产物。
可形成于陆地,也可形成于水体中。
9.岩浆岩分类简表(见表1)
表1岩浆岩分类简表
钙碱性
碱性
岩类
超基性岩
基性岩
中性岩
酸性岩
碱性岩
SiO2(%)
<45
45-53
53-66
>66
53-66
石英
无
无或很少
<5
>20
无
长石种类
一般无
斜长石为主
斜长石为主
钾长石为主
钾长石>斜长石
钾长石为主
含似长石
暗色矿物种类与含量
橄榄石,辉石
>90
辉石为主,可有角闪石、黑云母和橄榄石
<90
角闪石为主
黑云母和辉石次之
15-40
黑云母为主
角闪石次之
10-15
碱性辉石
碱性角闪石
<40
深成岩
橄榄岩,辉岩
辉长岩
闪长岩
正长岩
花岗岩
霞石正长岩
浅成岩
苦橄玢岩
金伯利岩
辉绿岩
闪长玢岩
正长斑岩
花岗斑岩
霞石正长斑岩
喷出岩
苦橄岩
科马提岩
玄武岩
安山岩
粗面岩
流纹岩
响岩
10.斑状结构和似斑状结构的定义,区别(基质,时间,岩石类型);玢岩定义,与斑岩的区别(斑晶,斑岩为碱性长石和石英,玢岩为斜长石和暗色矿物)
11.超基性岩的代表性岩石及其特殊特征(代表岩石见上边表格,金伯利岩是金刚石母岩,科马提岩具有典型的鬣刺结构)
12.基性岩类的代表性岩石及其特征(代表岩石见上边表格),特征包括化学成分,矿物成分,结构构造,掌握辉长结构、辉绿结构的定义
13.中性岩类闪长岩—安山岩类代表性岩石(代表岩石见表1)
14.中性岩类正长岩—粗面岩类代表性岩石(代表岩石见表1)
15.酸性岩类代表性岩石(代表岩石见表1)
16.玄武岩、花岗岩的一般特征及其有关矿产(化学成分,矿物成分,结构,构造,有关矿产),
17.碱性岩类的代表性岩石
18.理论上,地壳内部发生部分熔融形成岩浆的3个条件:
(1)升高温度,
(2)减小压力,(3)液相线下移
19.原生岩浆和次生岩浆的定义
20.导致岩浆演化的作用过程(分异作用,同化混染作用,岩浆混合作用)
沉积岩部分
《沉积岩石学》复习参考题
(一)
1沉积物、沉积岩和沉积岩石学的概念;沉积岩研究的重要性。
2简述沉积岩的形成阶段及各阶段的主要特征。
3风化作用的概念、类型,各类型发生的条件及最终产物。
4风化作用的阶段性及分带性。
5试述主要造岩矿物在风化作用中的稳定性。
6风化作用的最终产物及其在沉积岩形成中的贡献。
7风化产物的搬运方式有哪几种?
搬运营力是什么?
8雷诺数(Re)和福劳得数(Fr)的概念及其水力学意义。
9尤尔斯特龙图解说明什么问题?
10在搬运和沉积作用过程中碎屑颗粒如何变化?
11冰川的搬运和沉积作用特点。
12什么是胶体物质?
胶体沉淀的原因是什么?
13什么是真溶液?
呈真溶液搬运的物质如何搬运和沉积?
14在不同氧化还原条件下形成的铁质矿物分别是什么?
15什么是沉积分异作用?
什么是机械分异作用的化学分异作用?
16沉积物的沉积后作用可分成哪几个阶段?
各阶段有什么特征?
17区分同生作用、准同生作用、成岩作用、后生作用、表生成岩作用(或表生作用)等概念
18沉积岩在矿物成分、化学成分、结构构造等方面有何特征?
19什么是沉积岩的结构和构造?
20什么是层理构造和层面构造?
区分细层、层系、层系组等概念。
21简述下列各概念:
水平层理、交错层理(板状、槽状、楔状、羽状)、韵律层理、粒序层
理、脉状层理、透镜状层理、波痕、槽模、重荷模、缝合线、生物扰动构造。
22沉积岩的颜色与形成环境条件有何关系?
23在显微镜下,如何区分石英、长石和云母(白云母、黑云母)?
24碎屑岩从结构上讲由哪些物质组成?
25什么是胶结物和杂基?
有何成因意义?
胶结物的结构主要有哪些?
26什么是碎屑岩的成分成熟度和结构成熟度?
什么是磨圆度和分选性?
27碎屑岩的孔隙类型有哪些?
28简述长石砂岩及其成因意义。
29何谓粘土矿物的伊蒙混层结构?
30砂岩和粘土岩的主要成岩后生作用有哪些?
31何谓玻屑凝灰岩?
32碳酸盐岩的结构组分有哪些?
各组分的概念、成因和特征是什么?
33简述亮晶胶结物与重结晶泥晶基质的主要区别。
34碳酸盐岩的主要沉积构造有哪些?
35简述邓哈姆(Dunham,1962)石灰岩分类的主要内容。
36简述白云岩的形成机理。
37盐类矿物的沉淀规律是什么。
《沉积岩石学》复习参考题
(二)
1沉积相的概念,沉积环境条件包括哪些内容?
沉积相是沉积环境及其在该环境中形成的沉积岩特征的综合
沉积环境由下述一系列环境条件组成:
1自然地理条件,包括海陆空河湖沼泽冰川沙漠的分布及地形的高低。
2.气候条件,包括气候的冷、热、干旱、潮湿;3构造条件,包括大地构造背景及沉积盆地的隆起与凹陷;4,沉积介质的物理条件,包括介质的性质(如水、风、冰川、清水、浑水和浊流),运动方式和能力大小以及水介质的温度和深度;5介质的地球化学条件,包括介质的氧化还原电位(Eh)、酸碱度以及介质的含盐度。
上述条件的综合即为沉积环境。
2何谓相序递变规律?
何谓相模式?
3沉积相研究的目的、原则和方法是什么?
4沉积相标志包括哪些内容?
各类相标志指示什么样的环境条件?
沉积相的鉴定标志
1).沉积岩的岩性标志,包括:
①岩石的颜色
②岩石的矿物成分和岩石类型
③岩石的结构(支撑性、粒度、分选性、磨圆度等)
④沉积岩层的构造(原生的层理和层面构造)
2).古生物、古生态标志
3).沉积地球化学标志
4).沉积岩层的产状标志:
地层厚度、岩体形态、接触关系及剖面结构、相律、相模式等
5).地球物理学标志:
测井相、地震相
5河流相的主要特征是什么?
河流相可分成哪些亚相?
哪些亚相主要由砂岩组成?
6湖泊相的主要特征是什么?
主要砂体分布在什么亚相?
7何谓建设性三角洲和破坏性三角洲?
8三角洲相的主要特征是什么?
9三角洲相与河流相在剖面结构上有何区别?
10何谓重力流?
形成条件是什么?
浊流沉积的主要特征是什么?
11威尔逊的碳酸盐岩综合相模式中包括哪些相带?
各相带有何特征?
12障壁—泻湖沉积体系包括哪些沉积单元?
各有什么特征?
变质岩部分
一、名词解释
变质作用,正变质岩,副变质岩;
接触变质作用,动力变质作用,气液变质作用,区域变质作用,混合岩化作用;
重结晶作用,变质结晶作用和变质方应,交代作用,变质分异作用,变形和碎裂作用;
变余结构,变晶结构,碎裂结构,交代结构;
变余构造,变成构造;
板状构造,千枚状构造,片状构造,片麻状构造,条带状(层状)构造,眼球状构造,线状构造;
动力变质岩,区域变质岩,混合岩,接触变质岩,交代变质岩;
板岩,千枚岩,片岩,片麻岩,,大理岩,石英岩,角闪石岩,变粒岩,麻粒岩,榴辉岩;
混合岩,基体,脉体;
变质带,递增变质带,变质相,变质相系。
二、问答题
1.变质作用的因素有哪些(P、T、流体、时间)
岩石变质的根本原因是地质环境的改变,应该说,控制变质作用的根本因素是地质因素,如:
大地构造位置(岛弧、海沟、洋中脊等)、构造过程(沉降、隆升等)、岩浆作用等。
然而,从物理化学角度看,尽管控制变质作用的地质因素多种多样,但都可以抽象出温度(T)、压力(P)、流体成分(x)、时间(t)等物化因素,这也是将物理化学引入岩石学的出发点。
一、温度(T)和压力(P)
变质过程中最重要变化是矿物成分变化。
变质岩形成于地下一定深处的P-T条件下,其矿物组合与一定的P-T条件相适应。
当P-T条件改变时,就会变得不稳定,而发生化学反应(变质反应)形成新P-T条件下稳定的新的矿物组合。
由此可见T、P作为变质因素的重要性。
1.1温度(T)
温度升高有利于吸热反应(如脱水反应),温度降低反应向放热方向进行。
温度升高可提高活化分子比例,克服活化能障碍,大大加快变质反应速率和晶体生长,是重结晶的决定性因素。
温度升高还可改变岩石的变形行为,从脆性变形向塑性变形转化。
温度升高还会通过脱水反应、脱碳酸反应形成变质热液作为催化剂、搬运剂和热媒介对变质作用施加影响。
此外,温度升高还会导致部分熔融而发生混合岩化。
由于地球内部热流的存在,地球内部温度随深度的增加而增加。
温度对深度的改变率(增加率)称为地热梯度(geothermalgradient),以℃/km为单位。
热的来源主要有地幔热对流、地壳放射性元素蜕变产生的放射热和岩浆热三个方面(Condie,1982)。
变形产生的摩擦生热可能在局部范围内有重要意义,但对大规模变质作用而言,其作用尚未得到证实。
地球上不同地点热流不同:
由于俯冲带冷板块向下俯冲,所以热流值最低。
根据俯冲带变质作用研究可推测地热梯度最低值为5℃/km。
而在洋中脊,由于大量地幔物质上涌而具有异常高的热流值。
意大利Liguria洋底变质岩矿物学研究表明洋底变质地热梯度可高达900~1300℃/km。
1.2压力(P)
(一)负荷压力(Pl)
又称围压或固体岩石所承受的压力,以Pl(或P围、P岩、P固)表示,是一种均向性的静压力。
其大小等于上覆单位岩石柱的重量,即:
Pl=gD。
其数值随深度增加而增加,取决于上覆岩层的厚度和密度。
负荷压力的单位是Pa或GPa。
一般情况下,Pl随岩层深度约以25×106Pa~30×106Pa/km的速率增加,其增加值取决于岩石的密度。
在离地表0~40km范围内,根据岩石的平均密度计算,每加深1公里,负荷压力增加0.0275GPa。
变质作用的压力范围一般为0.02~1.5GPa。
具体数值可根据变质当时上覆岩层的厚度和密度估算。
负荷压力是变质反应的重要热力学平衡参数之一,它和温度一样,都能独立决定岩石中矿物组合的稳定范围及通过特定变质反应形成新矿物组合的可能性。
负荷压力的作用表现为
1.改变发生变质反应的温度。
压力增高,多数情况下可使吸热反应的平衡温度升高。
如CaCO3+SiO2⇌CaSiO3+CO2↑的反应,当压力由105Pa(1bar)增高到0.1GPa(1Kb)时,发生这一反应的温度将由470℃增到670℃。
2.压力的增高有利于形成分子积体较小、密度较大的高压矿物或矿物组合,如硬玉和霰石等。
(二)流体压力(Pf)
一般来说,任何岩石在变质前多少都含有一定量的流体。
如果仅有薄薄的流体薄膜吸附于颗粒表面,则不构成独立的流体相。
变质作用一旦开始,便有流体释放出来,它们充填于毛细孔和微裂隙中,不完全被颗粒所吸附,便成为一个独立的流体相,其所具有的内压称为流体压力。
以Pf表示。
流体压力作用于颗粒表面,起与Pl相反的作用,趋向于使颗粒分开。
流体相中各组分的分压则分别以PH2O、PCO2表示,其数值和各自在流体相中的相对摩尔含量成正比,在理想混合时,符合道尔顿定律:
Pf=PH2O+PCO2+……
流体压力在变质反应的热力学分析中能否作为一个独立变量加以考虑,要具体情况具体分析。
1.在近地表处,岩层中裂隙发育且与地表连通,体系是开放的,此时Pf等于相应深度该流体相本身的重力,而常小于上覆岩层的重力,因此Pf<Pl。
这种情况下,对于有流体相参与的变质反应,Pf应作为一个独立的变量来考虑。
在部分高级变质条件下,由于挥发分被带走或原岩中含水很少,孔隙或裂隙中流体相呈不饱和状态,也可出现Pf<Pl的情况。
对于有这些挥发分参与的变质反应,Pf也应作为独立变量来考虑。
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