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变质动力学
来源: 作者: 发布时间:2013/9/23 12:09:54 点击数:1446

地质学与化学从一开始就密切相关,后来各自成为独立的学科。自19世纪以来,二者又趋向结合。20世纪地质学的发展把化学作为必不可少的手段和方法,二者的结合产生了许多新的生长点。

变质动力学是运用化学动力学方法来研究岩石变质反应的速度和结晶作用动力学的一门新的边缘交叉学科。在本世纪70年代的变质岩石学研究中,Winkler(1976)和Mueller等(1977)首先提出将化学热力学和化学动力学的理论及方法用于变质岩石学的研究中。自1983年以来,已有若干论文明确提出变质体系中物质的迁移机制和扩散作用。

变质动力学的主要研究内容包括通过研究变质反应过程中矿物组合及其结构构造的变化来研究反应过程及速率,具体包括晶核作用及晶体生长、渗透实验、扩散效应、局部平衡、镶嵌平衡(mosaic equilibrium)研究等。交代反应、退化反应和不完全反应等由于物理化学条件变化引起的变质反应过程的变化也是变质动力学的重要研究内容。Morino等(1983)讨论了在有定向应力(stress)参与下变质岩中结构现象的动力学,并描述了压熔裂隙成因的一种动力学理论。Cho等人也分别在1984、1985年和1986年讨论了反应速率控制因素的实验与理论。

变质动力学的研究方法主要通过电子探针分析和显微构造分析,详细观察变质岩石的显微构造,特别是残留构造、不平衡构造、斑晶环带和各种交代及退化结构。岩石中矿物的微区组分以及其结构构造的变化可提供变质反应过程的重要信息。变质实验岩石学是变质动力学研究的另一重要手段,它的发展已为变质岩石的成因奠定了一个化学理论基础,并且把它们从定性和直接描述引向定理研究和理论探讨。近年来,变质实验岩石学与微区电子探针分析和显微构造分析相结合,为高压变质作用、固体-气体平衡方面的研究做出了重要贡献。变质岩和变质作用的P-T-t途径的研究方法是把化学反应动力学、热力学和构造地质学综合运用变质作用过程研究的一个实例。

变质动力学的研究目前还处于开始阶段,例如变质相的P-T界线存在的不一致现象、复杂的变质反应(包括多种类质同像组分或不同的Pf条件)的研究领域,还有许多工作尚未进行;显微构造及微区物质成分的分析技术还需要改进与提高;特别是变质作用的化学动力学的经验较少,数据不足,尚停留在一般的叙述上。

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