变质反应的一般特征与类型 变质反应边结构的特征有哪些？
一、变质反应概述
变质岩中一般是通过各种化学反应形成新矿物，这种发生在变质作用温压条件下的化学反应即称为变质反应。它们服从化学热力学的相平衡原理，总的趋向是在新的温压条件下形成具有最低吉布斯自由能的稳定矿物组合。多数变质反应是在升温过程中进行，属于正向反应，由于矿物之间的化学反应速率随增温而大幅度增高，所以反应易于完成，能形成新的稳定平衡组合。相反随降温而应该发生的负向反应往往不易彻底完成，甚至不能真正开始，因而原有矿物能部分甚至全部以过稳定状态保存。
根据化学反应平衡时的基本热力学方程:
岩石学
可推导出Calausius-Clapeyron方程:
岩石学
式中:P和T为平衡温度和压力;ΔS和ΔV分别为反应的熵变和摩尔体积变化。式中dP/dT代表P－T图解中单变反应线的斜率。只要获得一个反应的ΔS和ΔV数据，就能求出它的斜率。当反应只限于固相矿物之间，不涉及流体相时，由于随T和P的变化，ΔS和ΔV变化很小，可作为常数，所以dP/dT也近于常数，因此在P－T图解上单变反应线为直线。相反有流体参加的反应的单变反应线则为斜率连续变化的曲线。
变质反应的研究对于定量估算变质作用温压条件和流体条件，阐明变质矿物的形成过程都很重要。近年来，它的实验研究在国外已取得很大进展，许多变质矿物和组合都已有实验数据，但也还存在不少问题。如与自然界相比，实验受时间限制太大，反应物组分的选择不能像自然界实际情况那样复杂。另外，当生成物和反应物的自由能差异很小时，实验中难以避免过稳定状态的出现。这些原因常导致不同研究者对同一反应得出不同的数据。此外，由于化学动力学惰性，较低温的变质反应往往在实验室中无法实现，只能靠热力学计算来补充。
通过野外递进变质带和变质反应级的研究，岩石显微组构及矿物的化学成分研究也可有效地确定自然界实际存在的变质反应。由于实验得出的变质反应性质常与自然界实际矿物共生关系不符，所以上述反演变质反应的方法在近年来也得到了进一步重视，但它们必须与实验研究相配合以互相验证。
二、变质反应的常见类型
(一)按反应物的物相分类
变质反应可以从不同角度进行分类，按参加反应的物相不同可分为两大类，即固－固反应与H2O、CO2等流体相参与的反应。
1.固－固反应
这类反应的反应物和生成物都是固相，不涉及流体的加入或析出，控制平衡的因素只是温度(T)和压力(P)，与流体无关。P－T图解上单变平衡线为直线。常见方式为同质多象转变、固溶体的出溶、矿物有序度变化和几种不含挥发分矿物之间的反应等。
变质岩中最常见，又重要的同质多象转变是发生于Al2SiO5的三个多形变体红柱石(And)、蓝晶石(Ky)和矽线石(Sil)之间，即
岩石学
图21－1中H点为三条单变平衡线的交点，称为三相点。按理论，P－T条件处于此点时，And－Ky－Sil三矿物相平衡共生，P－T条件在三条线上时，两侧的两个矿物相共生，在三个P－T区间则只有一个矿物相能稳定存在。由图可知蓝晶石应为较高压的特征矿物，红柱石为较低压，而矽线石则为高温矿物。但由于这三矿物的自由能差别不大，反应的驱动力很小，易出现过稳定状态。结果导致不同研究者所得的三相点位置至今仍不相同(图21－1)。而且常因某一矿物相处于过稳定状态而和相邻矿物共生，如Ky和Sil共生，其实并不反映当时P－T条件处于Ky=Sil的单变线上。
图21－1 Al2SiO5的同质多象转变和Ab=Jd+Q反应
方解石(Cc)=文石(Ar)，柯石英(Coe)=石英(Q)，金刚石(Dia)=石墨(Gra)之间的转变关系也都属这一性质。
固溶体矿物的出溶反应在变质岩中也较普遍。高温时成分均匀的固溶矿物，当温度降到其相应成分的固溶体分解曲线以下时，即将分裂成两个矿物相，称为出溶反应。常见的如碱性长石，可分裂成钾长石和钠长石显微交生的条纹长石或反条纹长石。成分均匀的钠质斜长石(An5～15)可分裂成An＜5和An15～25的两种斜长石，彼此显微交生，通常称为晕长石。斜方辉石中可出现单斜辉石条带。压力增大时含铝稍高的辉石中可分离出石榴子石或斜长石等。它们一般是在主晶中呈条带状存在，但条件有利时也可进一步发育成独立的颗粒。
另一类更重要的固－固反应是几种不含挥发分的固相矿物之间的反应，生成化学成分不同的新矿物。较典型的这类反应如
岩石学
岩石学
这类反应的特点是熵变(ΔS)较小，摩尔体积(ΔV)变化较大，可用于创立较精确的地质压力计。
2.固体=固体+流体的反应
这类反应在变质岩中很常见，特别是脱水和脱碳反应及其逆向的水化和碳酸盐化作用更为重要。较典型的脱水反应如:
岩石学
脱碳反应如:
岩石学
在P－T图解上它们的单变平衡线一般为正斜率的曲线，这显示其平衡温度一般是随压力的增高而增大。但在高压条件下，脱挥发分反应平衡线的斜率也可为负值。特别值得指出的是，这类反应的平衡温度还明显受当时流体中H2O和CO2的分子分数(XH2O和XCO2)及相应的流体分压(PH2O和PCO2)的影响，随它们的增加而增高。图21－2表明，当Pl=0.5GPa时，如流体完全不含水(XH2O≈0)，反应(21－7)的平衡温度为250℃左右，当流体为纯水(XH2O=1.0)时，则此反应的平衡温度高达650℃。
图21－2 反应Ms+Q=Kf+Als+H2O的T－XH2O相图解，Pl=0.5GPa，H2O－CO2理想混溶
图21－3表示在相同Pl条件下，当流体中XCO≈0时，反应(21－9)的平衡温度为430℃左右，当流体为纯CO2(XCO=1.0)时，则此反应的温度高达800℃以上。当某些反应同时涉及H2O和CO2时则情况更为复杂。但考虑到地壳岩石中一般情况下H2O是饱和的，所以脱水反应平衡曲线的实验研究和热力学计算时，一般都设定PH2O=Pl为前提;对脱碳反应通常也按PCO=Pl来处理。此外氧化和还原作用如:
岩石学
也应属于涉及挥发分的变质反应。
图21－3 反应Cc+Q=Wo+CO2的T－XCO相图解，Pl=0.5GPa，H2O－CO2理想混溶(Winter，2001)
(二)按反应物与生成物的关系分类
按反应物与生成物之间的关系，变质反应可分为连续反应和不连续反应。
1.不连续反应
参加反应的矿物和新生成的各种矿物都有完全固定的化学成分，两者之间为突变关系，在特定的压力和流体条件下，反应只能在特定的温度发生，即在P－T图解上，其单变平衡线为严格的一条曲线而不是有一定宽度的一个带，反应物和生成物只有在这条线上才能平衡共生。上述变质反应(21－4)～(21－7)均为不连续反应。
2.连续反应
反应物和生成物中有些是化学成分不完全固定的类质同象矿物。进变质时，如果其他条件固定，开始反应的温度随岩石和反应物的化学成分而定，且反应物和生成物能在一定温度范围内平衡共生，彼此化学成分不断调整，含量互相消长。即其单变反应线是有一定宽度的一个带，所以又称为滑动平衡。例如Currie(1971)反应:
岩石学
这一反应的实验研究表明静压力较低时，堇青石(Crd)稳定，随压力增大，开始出现石榴子石，后者出现的温度条件决定于参与反应的堇青石的FeO/(FeO+MgO)比值，比值越高时，开始反应的温度越低。石榴子石出现的同时，堇青石并没有立即趋于全部消失，相反在P－T图解上显示一个两者共存区(图21－4)。刚开始形成的石榴子石中XFeO较高。随石榴子石不断形成过程中，新形成的石榴子石中XFeO相对降低，此前已形成的石榴子石中经Fe－Mg交换反应，其XFeO也变低。另一方面剩余的堇青石总量越来越少，且其成分中XFeO也越来越低，亦即两者都变得越来越富镁，最后直到某一压力条件下，新形成的石榴子石的XFeO值降到与原始堇青石中的XFeO相等时，堇青石才最后完全消失。图21－4表明在T=700℃时，XFeO=0.6的堇青石在压力升到0.47GPa左右(点1)开始分解，形成XFeO=0.9的铁铝榴石(点2)，以后新成石榴子石和剩余堇青石的XFeO值都分别沿两曲线变化(降低)，直到所成石榴子石XFeO=0.6(点3)时，堇青石完全消失，此时压力约0.70GPa。图21－5表示全岩FeO/(FeO+MgO)值不同时，反应(21－12)的参加矿物Crd和生成物Alm+Sil+Q能同时平衡共存的区间。温度愈高时该区间愈宽，所以此时它们共生的机会更大。以上讨论说明，虽然一般认为堇青石是较低压矿物，但当其很富镁时，其稳定的压力上限亦可达0.7～0.8GPa或者更高。
图21－4 Sil+Q存在时，700℃条件下，共存Crd－Alm的P－XFeO图解(Currie，1971)
图21－5 全岩FeO/(FeO+MgO)比值不同时，Crd+Alm+Sil+Q共存区的P－T图解
变质岩中其他常见矿物，如黑云母、角闪石和辉石等都是FeO－MgO固溶体，彼此间各种转变关系都属连续反应。一般是岩石和参与反应的矿物的XMgO愈高时，反应的平衡温度也愈高，反应物和生成物在一定温压范围内能平衡共生，但随温(压)的增高，彼此的XMgO值都往增高方向调整，相对含量则此消彼长，直到最后反应物完全消失，这些特征非常有利于用以估算当时的P－T条件。
(三)按矿物的含量变化分类
据变质反应是否改变岩石中有关矿物的实际含量可将其分为净转移反应和交换反应。
1.净转移反应
净转移反应的特征是其结果导致参加反应矿物的含量减少，有些甚至消失，同时有一定量新矿物的形成。这也是它与交换反应的最大不同。前述固相－固相之间的反应(21－4)～(21－6)都属于这一类型。其熵变不大，但摩尔体积变化较大，故有利于用以估算变质时的压力条件。
2.交换反应
这种反应只涉及两种或几种矿物之间的组分相互交换，但不改变这些矿物相在岩石中的实际含量，其颗粒大小和形态也基本不变。这是它与净转移反应的最大不同。虽然交换反应可涉及阳离子或阴离子团，但一般研究者最关心的是阳离子交换，如Opx－Cpx和Gt－Bi之间的Fe－Mg交换等。这类反应形成的矿物对之间的Fe－Mg等元素的分配与温度关系很密切，且由于反应过程体积变化不大，压力对平衡温度的影响不大，所以是估算平衡温度的很好依据。
目前大多数变质反应都有实验资料，Mueller＆Saxena(1982)所收集的重要变质反应曲线P－T图解见图21－6。
变质作用一般分为那四种类型~
主要包括下列几种：
①重结晶作用：指在原岩基本保持固态条件下，同种矿物的化学组分的溶解、迁移和再次沉淀结晶，使粒度不断加大，而不形成新的矿物相的作用。例如，石灰岩变质成为大理岩。
②变质结晶作用：指在原岩基本保持固态条件下，形成新矿物相的同时，原有矿物发生部分分解或全部消失。这种过程一般是通过特定的化学反应来实现的，又称为变质反应。在矿物相的变化过程中，多数情况下岩石中的各种组分发生重新组合。在变质结晶作用中形成新矿物相的主要途径有脱挥发分反应、固体－固体反应和氧化－还原反应等。变质岩中新矿物相的出现首先受变质反应过程中物理化学平衡原理的控制，其次受化学动力学有关原理的控制。
③变质分异作用：指成分均匀的原岩经变质作用后，形成矿物成分和结构构造不均匀的变质岩的作用。例如，在角闪质岩石中形成以角闪石为主的暗色条带和以长英质为主的浅色条带。
④交代作用：指有一定数量的组分被带进和带出，使岩石的总化学成分发生不同程度的改变的成岩成矿作用。岩石中原有矿物的分解消失和新矿物的形成基本同时，它是一种逐渐置换的过程。
⑤变形和碎裂作用：在浅部低温低压条件下，多数岩石具有较大的脆性，当所受应力超过一定弹性限度时，就会碎裂。在深部温度较高的条件下，岩石所受应力超过弹性限度时，则出现塑性变形。
变质岩石由于变质条件（温度、压力、流体压力和流体成分）的改变，矿物之间发生变质反应，当变质反应不彻底，岩石中参与反应的早期矿物和晚期生成的新矿物会留存在岩石中，形成反应边结构（reaction rim texture）。反应边结构的主要特征是，在早期的反应矿物周围有晚期生成矿物环绕或包围，显示了被环绕的早期反应矿物与生成矿物之间不完全变质反应的结构特征。反应边结构主要有冠状结构（corona texture）和后成合晶结构（symplectic texture）。
1.冠状结构
冠状结构是早期反应矿物完全地或几乎完全地被晚期生成的一种或多种矿物包围的变质反应边结构。其中由一种生成矿物完全环绕早期矿物形成的冠状反应边，也称为环状（collar）、环礁状（atoll）或护城河状（moat）反应边结构（也称为环状、环礁状或护城河状结构），如石榴子石周边被堇青石（照片9-15）、蓝绿色角闪石围绕石榴子石和绿辉石（照片9-16）、蓝晶石被白云母（照片9-17）围绕、柯石英被石英围绕（照片3-227，228）、假蓝宝石被堇青石围绕（照片9-18）。而由两种以上的生成的矿物呈环状分布在早期矿物周围，则称为冠状反应边结构（也称为冠状结构），如在冀东金厂峪地区的斜长辉岩中，石榴子石＋石英呈环链状围绕单斜辉石生长形成的冠状反应边结构（照片1-32、9-25）。
2.后成合晶结构
后成合晶结构（symplectic texture）是由同时形成的两种或两种以上细小的晚期生成矿物呈密切交生状围绕早期反应矿物生长，晚期细小的矿物呈直的（或弯曲的）、杆状、叶片状、蠕虫状及粒状集合体的交生结构，这种交生结构称为后成合晶交生（symplectic intergrowth）。组成后成合晶交生的矿物大多数由两种密切交生的矿物对组成（照片1-33，3-214，217，9-19），但也有三种生成矿物交生组成的（照片9-20）。
化学四种基本反应类型
答：一、取代反应 有机物分子里某些原子或原子团被其它原子或原子团所代替的反应。1、卤代反应：如甲烷、苯的卤代反应。2、硝化反应：如苯、甲苯硝化反应。3、水解反应：卤代烃的水解、酯的水解、油脂的水解（包括皂化反应）、二糖和多糖的水解、蛋白质的水解。4、酯化反应：酸和醇作用生成酯和水的反应...
四种基本反应类型
答：断定一个反应是不是发生了复分解反应，必须要符合复分解反应的特点及反应发生的条件，只有同时具备，才是发生了复分解反应。复分解反应的本质是溶液中的离子结合成难电离的物质（如水）、难溶的物质或挥发性气体，而使复分解反应趋于完成。酸、碱、盐溶液间发生的反应一般是两种化合物相互交换成分而形成的...
基本反应类型有哪些?非基本反应类型又有哪些?
答：基本反应类型：分解反应，合成反应，置换反应，复分解反应；其它反应都是非基本反应类型，比如 氧化－还原反应，取代反应，加成反应等等。
四种反应的基本类型
答：四大基本反应类型为：化合反应，分解反应，复分解反应，置换反应。化合反应:指的是由两种或两种以上的物质生成一种新物质的反应。其中部分反应四大基本反应类型为氧化还原反应，部分为非氧化还原反应。此外，化合反应一般释放出能量。分解反应:分解反应，是化学反应的常见类型之一，是化合反应的逆反应。它是指...
化学的四种基本反应类型有哪些
答：四种基本化学反应为：化合反应：有两种或两种以上物质生成一种物质的反应。如：氢气在氧气中燃烧生成水；分解反应：有一种物质生成两种或两种以上物质的反应。如实验室用氯酸钾制氧气的反应；置换反应：一种单质和一种化合物相互交换成分，生成另一种单质和另一种化合物的反应。如：锌与稀硫酸制氢气的...
怎样区分初三化学的四大反应类型呢?
答：在化学反应中，根据原子或原子团重新组合的方式不同，将化学反应分为化合反应、分解反应、置换反应和复分解反应四大类型。一、化合反应 由两种或两种以上物质生成另一种物质的化学反应叫化合反应。简称合二为一，表示为A＋B＝AB。常见的化合反应有以下三种：1.单质与单质的化合反应。主要有金属与非金属...
化学反应类型总结
答：化学反应基本类型包括：化合反应、分解反应、置换反应、复分解反应。一、化合反应：由两种或两种以上物质反应生成另一种物质的反应。特点：一变多，公式：A+B→AB。化合反应中，不一定有元素化合价的改变 二、分解反应：由一种反应物生成2种或2种以上其它物质的反应。特点：一变多，公式：AB→A+B。
化学反应类型归类
答：化学反应基本类型包括：化合反应、分解反应、置换反应、复分解反应。一、 化合反应：由两种或两种以上物质反应生成另一种物质的反应。特点：一变多，公式：A+BAB。化合反应中，不一定有元素化合价的改变 二、 分解反应：由一种反应物生成2种或2种以上其它物质的反应。特点：一变多，公式：ABA+B。分...
化学反应四大基本类型
答：4、复分解反应：复分解反应，是四大基本反应类型之一。复分解反应是由两种化合物互相交换成分，生成另外两种化合物的反应。复分解反应的实质是发生复分解反应的两种物质在水溶液中交换离子，结合成难电离的物质——沉淀、气体或弱电解质（最常见的为水），使溶液中离子浓度降低，化学反应即向着离子浓度降低...
高中化学所有反应类型有哪些?
答：5、水解反应 广义的水解反应，指的凡是与水发生的反应。中学有机化学里能够与水发生水解反应的物质，一般指的卤代烃水解、酯的水解、油脂的水解（含皂化）、糖类的水解、多肽或蛋白质的水解等。6、氧化反应 氧化反应是指有机物加氧或去氢的反应。包括：①醇的催化氧化：羟基的O—H键断裂，与羟基相连...
