광물학 광물특성 8: 변성 광물과 변성암 8.4: 광물 변성반응
출처 덱스터 퍼킨스 노스다코타 대학교 소스: EK 이페어케이 플러스
8.4.1: 다양한 종류의 반응 Examples of Metamorphic Reactions
4장에서 논의한 바와 같이, 어떤 압력과 온도에서도 가장 안정적인 광물 집합체는 깁스 자유 에너지가 가장 낮은 집합체입니다. 따라서 암석이 가열되거나 압착되면 화학 반응이 일어나 오래된 광물을 소비하고 새로운 광물을 생성할 수 있습니다.
이러한 반응은 여러 유형이 있을 수 있습니다. 여기에 표시된 표는 다양한 유형의 변성 반응의 예를 제공합니다. 관례에 의하여, 낮 온도 무기물 또는 집합은 등호의 왼쪽에 있다; 고온 제품은 오른쪽에 있습니다.
고체-고체 반응에는 H2O, CO2 포함되지 않습니다. 또는 다른 증기 단계. 고체-고체 반응의 첫 번째 예에는 두 개의 미네랄만 포함되어 있습니다.
Al2SiO5 다형체. 이 반응은 변성 셰일이 고온으로 가열될 때 발생할 수 있습니다. 그러나 대부분의 변성 반응은 두 가지 이상의 미네랄을 포함하며 많은 경우
포함됩니다
H2O or CO2. 두 번째 고체-고체 반응은 더 일반적이며 4가지 미네랄을 포함합니다.
변성 반응의 예
Examples of Metamorphic Reactions
Solid-solid reactions:
xxxandalusite = sillimanite
xxxAl2SiO5 = Al2SiO5
xxxgrossular + quartz = anorthite + 2 wollastonite
xxxCa3Al2Si3O12 + SiO2 = CaAl2Si2O8 + 2 CaSiO3
Dehydration reactions:
xxxmuscovite + quartz = K-feldspar + sillimanite + vapor
xxxKAl2(AlSi3)O10(OH)2 + SiO2 = KAlSi3O8 + Al2SiO5 + H2O
xxxkaolinite + 2 quartz = pyrophyllite + vapor
xxxAl2Si2O5(OH)4 + 2 SiO2 = Al2Si4O10(OH)2 + H2O
Hydration reaction:
xxxenstatite + 2 H2O = 2 brucite + 2 quartz
xxxMg2Si2O6 + 2 H2O = 2 Mg(OH)2 + 2 SiO2
Carbonation reaction:
xxxforsterite + 2 CO2 = 2 magnesite + quartz
xxxMg2SiO4 + 2 CO2 = 2 MgCO3 + SiO2
이 표의 예와 같은 탈수 반응과 탈탄소화 반응은 각각 H2O와 CO2를 방출합니다. 수화 반응과 탄산화 반응은 각각 H2O와 CO2를 소모합니다.
변성 반응은 광물학 또는 광물 조성의 변화를 수반합니다. 만약 그러한 변화가 일어나지 않는다면 광물 집합체는 화학적 평형에 있습니다.
만약 집합체가 주어진 조건에서 가능한 가장 낮은 깁스 자유 에너지를 가지고 있다면, 그것은 안정된 평형에 있습니다.
원칙적으로 모든 암석은 안정된 평형을 이루는 경향이 있습니다. 그들이 그것에 도달하는지 여부는 온도, 입자 크기, 반응 동역학을 포함한 많은 것들에 달려 있습니다.
암석이 안정된 평형에 도달하기 전에 반응이 중단되면 암석은 준안정 평형에 있습니다. 많은 변성암은 준안정된 광물을 포함하고 있습니다.
우리는 주어진 압력-온도 조건 세트를 대표하는 안정한 광물 집합체를 파라제네시스(paragenesis)라고 부릅니다.
조건이 변할 때, 변성 반응은 일부 광물이 사라지고 다른 광물이 성장하면서 새로운 파라제네시스를 생성할 수 있습니다. 그러한 반응은 진행될 수도 있고 역행할 수도 있습니다.
위의 표에 있는 반응의 대부분은 진행되지만, 탄산화 및 수화 반응의 두 가지 예는 종종 마픽 암석에 영향을 미치는 역행 반응(원시 고온 광물이 반응하여 저온 광물을 형성하는 것을 포함함)입니다.
진보변태는 낮은 온도에서 안정한 광물을 분해하여 더 높은 온도에서 안정한 광물을 형성하는 것을 포함합니다.
일부 진보 반응은 고체 반응이지만 대부분은 균열 또는 결정립계를 따라 흐르는 H2O 또는 CO2의 방출을 포함합니다.
온도가 증가함에 따라 H2O 또는 CO2를 포함하는 광물은 점점 불안정해져 탈수 또는 탈탄소화가 발생하고 H2O 또는 CO2가 과립간 유체로 방출됩니다.
H2O와 CO2를 무시하면 대부분의 진보변태는 거의 등화학적이며 이는 암석이 변성 전후에 동일한 구성임을 의미합니다.
그러나 때로는 흐르는 유체와 메타소모티즘이 변성을 제어하는 지배적인 힘이 될 수 있습니다.
역행변태는, 많은 면에서, 단지 진행변태의 반대입니다. 일반적으로, H2O-와 CO2가 없는 광물은 유체와 반응하여 수화광물 또는 탄산염광물을 생성합니다.
예를 들어, 포르스테라이트(Mg2SiO4)와 엔스타타이트(Mg2Si2O6)와 같은 Mg-실리케이트는 낮은 온도에서 탈크 또는 구불구불한(수화 Mg-실리케이트 둘 다), 브루사이트(Mg 수산화물) 또는 마그네사이트(Mg 탄산염)를 형성하기 위해 반응할 수 있습니다.
진행 반응과 대조적으로, 역행 반응은 종종 매우 부진합니다.
그들은 완료되지 않을 수도 있고 종종 안정적인 평형에 도달하지 못할 수도 있습니다.
때때로 역행은 암석의 일부 또는 암석에 있는 일부 곡물의 일부에만 영향을 미칩니다.