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化學活動性流體,觸變性流體

  • 化學
  • 2023-07-11

化學活動性流體?化學活動性流體的成分以H2O、CO2為主,并含其他一些易揮發、易流動的物質。它們可以來自巖漿和深層熱水溶液,也可以是存在于原巖中的流體。在地下溫度、壓力較高的條件下,具有較強的化學活動性,那么,化學活動性流體?一起來了解一下吧。

常見的流體

化學活動性流體的成分以H2O、CO2為主,并含其他一些易揮發、易流動的物質。它們可以來自巖漿和深層熱水溶液,也可以是存在于原巖中的流體。在地下溫度、壓力較高的條件下,具有較強的化學活動性,與周圍巖石發生一系列的交代作用,產生組分的遷移(帶出或帶入),從而使巖石的化學成分和礦物成分發生變化,并形成新的礦物。如流體與橄欖石作用可形成蛇紋石;流體與黑云母作用可形成綠泥石和絹云母。

上述三種變質因素是相互配合共同起作用的,如重結晶作用不僅是在一定溫度下而且是在檔乎一定壓力下進行的。只是在不同條件下起主導作用的因素不同,形成肆蠢睜裂歲了不同特征、不同類型的變質作用。

化學流體動力學

具有化學活動性的流體,主要是指巖石中沿裂隙或孔隙中循環的氣態或液態物質,其中主要成分是H2O和CO2,其次是O2、F2、B、Cl2等揮發分。在巖石變質過程中,主要是H2O和CO2起重要作用。

1)在變質反應中具有化學活動性的流體起催化劑的作用,加速了礦物之間反應的進行。這種作用可通過人工合成鎂橄欖石實驗得到證明:

2MgO+SiO2→Mg2SiO4

上述反應,若在干燥的條件下進行,當溫度達1000℃時,4天內只能形成26%的鎂橄欖石;而在有水參與的情況下,在450℃只需幾分鐘反應就可全部完成。

2)這些流體可直接參與變質反應,成為控制變質礦物組合的重要因素。巖石變質時,經常發生脫水、水化、碳酸鹽化及脫碳酸鹽化等作用,其中H2O和CO2等作為一種組分直接參與反應,并團饑孫控制變質反應的方向。例如,組成千枚巖的絹云母和綠泥石,當溫度升高時發生脫水反應而形成黑云母;反之,若溫度降低,黑云母可水化分解重新生成綠泥石和絹云母。

流體熱物性

(一)引起變質作用的因素

引起變質作用的主要因素是溫度、壓力及化學活動性流體。

1.溫度

溫度往往是引起巖石變質的主導因素。它可以提供變質作用所需要的能量,使巖石中礦物的原子、離子或分子具有較強的活動性,促使一系列的化學反應和結晶作用得以進行;同時溫度增高還可使礦物的溶解度加大,使更多的礦物成分舉租進入巖石空隙中的流體內,增強了流體的滲透性、擴散性及化學活動性,促進了變質作用的過程。變質作用的溫度范圍可由150~200 ℃直到700~900 ℃。

導致巖石溫度升高的主要原因有:①巖漿的侵入作用使其圍巖溫度升高;②當地殼淺部的巖石進入更深部時,由于地熱增溫使原巖的溫度升高;③由深部熱流上升所帶來的熱量使巖石的溫度升高;④巖石遭受機械擠壓或破裂錯動時由機械能轉化的熱量使巖石的溫度升高,這種熱量一般較小或較局限。

2.壓力

壓力也是變質作用的重要因素,根據壓力的性質可分為靜壓力和動壓力。

靜壓力 又稱圍壓,是由上覆巖石的重量引起的壓力。它具有均向性,并且隨著深度增加而增大。靜壓力的作用在于使巖石壓縮,導致礦物中原子、分子或離子間的距離縮小,促使礦物內部結構改變,形成密度大、體積小的新礦物。如紅柱石(Al2 SiO5)是在壓力較低的變質環境下形成的,密度為3.1~3.2 g/cm3;當靜壓力增大時,它可以轉變為化學成分相同、但分子體積較小的藍晶石(Al2 SiO5),其密度為3.56~3.68 g/cm3。

流體力學與化學

巖漿變質作慎迅用(巖漿的侵入作用使其圍巖溫度升高)、深成變質作用(在地下溫度、壓力較高的埋孝帆條件下,化學活動性流體可以促使礦物組分的溶解和遷移,引起原巖物質成分的變化)、動力變質作用(由于動壓力只存在于一定的方向上,因而使得巖石在不同方向上產生了壓力差)。

巖漿變質作用:巖漿可以提供變質作用所需要的能量,使巖石中礦物的原子、離子或分子具有較強的活動性,促使一系列的化學反應和結晶作用得以進行;同時溫度增高還可使礦物的溶解度加大,使更多的礦物成分進入巖石空隙中的流體內,增強了流體的滲透性、擴散性及化學活動性,促進了變質作用的過程。

深成變質作用:在地下溫度、壓力較高的條件下,化學活動性流體常呈不穩定的氣液混合狀態存在,因而具有較強的物理化學活動性,可以促使礦物組分的溶解和遷移,引起原巖物質成分的變化;而且,這種流體作為固體與固體之間發生化學反應的媒介具有極重要的意義,因為固體之間的化學反應涉及到物質組分的交換,如果沒有流體媒介,這種反應是極其緩慢的。

動力變質作用:由于動壓力只存在于一定的方向上,因而使得巖石在不同方向上產生了壓力差。這種壓力差在變質作用中有著十分重要的意義。它可以引起礦物的壓溶作用,即在平行動壓力方向上溶解較強,物質遷移到垂直動壓力方向上沉淀,導致原巖發生礦物的重新分異與聚集,造成礦物定向排列;也可以使原巖破碎或產生彎雹變形,從而改造了原巖的結構與構造。

化工原理流體

巖石的裂隙和毛細孔內及顆粒之間存在有流體,它們的含量大約占巖石總量的1%~2%。其主要成分為H2O、O2、CO2以及數量不等的硼酸、鹽酸、硫化氫等。它們具有很大的化學活動性,在較高的溫度壓力條件下,這種流體呈超臨界狀態,即一種氣液之間無明顯分界和區別的狀態。此時,流體的化學活動性還會大大地增加。

具有化學活動性的流體對巖石變質所起的作用主要表現在三個方面埋和:

(1)流體起溶劑游辯的作用,促進巖石中某些組分的溶解和遷移,有利于變質作用的進行。

(2)直接影響變質作用的進行。有些一變質反應涉及流體相,流體可以直接影響變質反應的方向和速度,尤其對于水化-脫水反應、碳酸鹽化-脫碳酸鹽反應,流體中H2O和CO2的濃度是至關重要的。如硅質石灰巖中的方解石和石英在高溫變質條件下生成神液缺硅灰石的反應(圖7-2)。當流體總壓力(Pf)固定時,隨著CO2摩爾分數 的增高,變質反應的溫度會逐漸升高。

以上就是化學活動性流體的全部內容,具有化學活動性的流體,主要是指巖石中沿裂隙或孔隙中循環的氣態或液態物質,其中主要成分是H2O和CO2,其次是O2、F2、B、Cl2等揮發分。在巖石變質過程中,主要是H2O和CO2起重要作用。

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