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具有化学活动性的流体指富含什么?

具有化学活动性的流体,主要是指岩石中沿裂隙或孔隙中循环的气态或液态物质,其中主要成分是H2O和CO2,其次是O2、F2、B、Cl2等挥发分。在岩石变质过程中,主要是H2O和CO2起重要作用。

1)在变质反应中具有化学活动性的流体起催化剂的作用,加速了矿物之间反应的进行。这种作用可通过人工合成镁橄榄石实验得到证明:

2MgO+SiO2→Mg2SiO4

上述反应,若在干燥的条件下进行,当温度达1000℃时,4天内只能形成26%的镁橄榄石;而在有水参与的情况下,在450℃只需几分钟反应就可全部完成。

2)这些流体可直接参与变质反应,成为控制变质矿物组合的重要因素。岩石变质时,经常发生脱水、水化、碳酸盐化及脱碳酸盐化等作用,其中H2O和CO2等作为一种组分直接参与反应,并控制变质反应的方向。例如,组成千枚岩的绢云母和绿泥石,当温度升高时发生脱水反应而形成黑云母;反之,若温度降低,黑云母可水化分解重新生成绿泥石和绢云母。

岩石学

3)具有化学活动性的流体是物质组分迁移的媒介物,通过它们可将某些组分从外部带入岩石中,或将岩石中的某些组分溶解带出,从而发生交代作用,改变原岩的化学成分。例如:超基性岩中镁橄榄石在含SiO2水溶液的作用下,可被交代形成蛇纹石。

4)以水为主的化学活动性流体,在重熔作用中,可降低岩石的熔点。实验证明,水的存在可以降低花岗质岩石低熔组分的熔点。因此在混合岩化作用中,它们可以加速重熔作用的进行。

在化学活动性流体中,人们越来越重视氧的作用,因为氧数量的多少,对变质矿物组合有很大的影响。当氧大量存在时,岩石中的铁多数呈Fe3+离子进入磁铁矿、赤铁矿等矿物中。从而使铁镁矿物中铁的含量降低,镁的含量相对增高。

在上述变质因素中,温度在一般情况下,总是最主要的因素,因为它不仅是控制变质反应平衡的热力学参数,而且也是促进变质反应实现的化学动力学因素。负荷压力和流体压力是影响物化平衡的独立因素,在某种情况下,它们对变质岩的矿物组合也起着决定性的作用。定向压力虽不是决定变质矿物共生组合的物化平衡因素,但对岩石的组构变化及变质反应速度和规模等都有重要的影响。具有化学活动性流体的性质、成分及浓度对变质作用进程影响也较大,但温度和压力等条件又是使它们具有较大活动性的必要条件。

此外,时间作为变质反应的影响因素,近年来越来越受到人们的重视。变质作用时间因素通常从两个角度理解:一是变质作用发生的地质时代,即不同时代变质作用的特点不同,这是由地球发展的方向性和不可逆性决定的;二是一次变质作用自始至终所经历的时间,不同时间变质作用的特点不同。即变质作用是一个动态过程。岩石在变质作用过程中,变质条件不是静止不变的,而是随着时间的变化而不断改变。England和Thompson(1984)提出了p-T-t轨迹概念:即岩石在变质作用过程中,p-T条件随时间t的变化历程。该理论的提出,无疑是变质作用理论研究的重大突破。