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變質動力學
來源: 作者: 發布時間:2013/9/23 12:09:54 點擊數:2739

地質學與化學從一開始就密切相關,后來各自成為獨立的學科。自19世紀以來,二者又趨向結合。20世紀地質學的發展把化學作為必不可少的手段和方法,二者的結合產生了許多新的生長點。

變質動力學是運用化學動力學方法來研究巖石變質反應的速度和結晶作用動力學的一門新的邊緣交叉學科。在本世紀70年代的變質巖石學研究中,Winkler(1976)和Mueller等(1977)首先提出將化學熱力學和化學動力學的理論及方法用于變質巖石學的研究中。自1983年以來,已有若干論文明確提出變質體系中物質的遷移機制和擴散作用。

變質動力學的主要研究內容包括通過研究變質反應過程中礦物組合及其結構構造的變化來研究反應過程及速率,具體包括晶核作用及晶體生長、滲透實驗、擴散效應、局部平衡、鑲嵌平衡(mosaic equilibrium)研究等。交代反應、退化反應和不完全反應等由于物理化學條件變化引起的變質反應過程的變化也是變質動力學的重要研究內容。Morino等(1983)討論了在有定向應力(stress)參與下變質巖中結構現象的動力學,并描述了壓熔裂隙成因的一種動力學理論。Cho等人也分別在1984、1985年和1986年討論了反應速率控制因素的實驗與理論。

變質動力學的研究方法主要通過電子探針分析和顯微構造分析,詳細觀察變質巖石的顯微構造,特別是殘留構造、不平衡構造、斑晶環帶和各種交代及退化結構。巖石中礦物的微區組分以及其結構構造的變化可提供變質反應過程的重要信息。變質實驗巖石學是變質動力學研究的另一重要手段,它的發展已為變質巖石的成因奠定了一個化學理論基礎,并且把它們從定性和直接描述引向定理研究和理論探討。近年來,變質實驗巖石學與微區電子探針分析和顯微構造分析相結合,為高壓變質作用、固體-氣體平衡方面的研究做出了重要貢獻。變質巖和變質作用的P-T-t途徑的研究方法是把化學反應動力學、熱力學和構造地質學綜合運用變質作用過程研究的一個實例。

變質動力學的研究目前還處于開始階段,例如變質相的P-T界線存在的不一致現象、復雜的變質反應(包括多種類質同像組分或不同的Pf條件)的研究領域,還有許多工作尚未進行;顯微構造及微區物質成分的分析技術還需要改進與提高;特別是變質作用的化學動力學的經驗較少,數據不足,尚停留在一般的敘述上。

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