変成反応と鉱物集合

変成反応は、圧力と温度の変化に伴い鉱物を消費・生成し、岩石の変成履歴を記録する集合を形成します。

Definition

変成作用中に鉱物間で起こる化学反応と、それによって生成される平衡鉱物集合。これらは変成岩の圧力-温度条件と経路を推定するために用いられます。

Scope

このトピックでは、変成反応の種類（脱水反応、脱炭酸反応、固相-固相反応、連続反応）、岩石成因グリッドの構築、集合の描写に用いられるAKFMおよびACF化学図、そして平衡時の圧力と温度を定量化するために鉱物組成を利用する地質温度計・圧力計について扱います。

Core questions

• 変成作用中の鉱物変化を促進する反応にはどのような種類がありますか？
• 岩石成因グリッドはどのように安定な集合を予測しますか？
• 化学図は集合を読み取るためにどのように使用されますか？
• 地質温度計・圧力計はピーク条件をどのように定量化しますか？

Key theories

連続反応と不連続反応

変成鉱物は、特定の集合に対して固定された条件で起こる不連続反応と、固溶体鉱物においてある範囲で進行する連続反応によって変化し、これらが複合的にバルク組成の岩石成因グリッドを定義します。

地質温度計・圧力計

共存する鉱物間の元素分配と反応平衡の位置は圧力と温度に依存するため、測定された鉱物組成を逆算することで平衡条件を推定することができます。

Clinical relevance

反応分析と地質温度計・圧力計は、変成岩石学の定量的中核であり、埋没および隆起速度を明らかにし、造山運動のダイナミクスを制約する圧力-温度-時間経路の再構築を可能にします。

History

20世紀半ばにかけて発展した変成反応の熱力学的扱いは、岩石成因グリッドと内部的に整合性のある熱力学データセットに統合されました。Spearの1993年の論文は、変成岩の相平衡と圧力-温度-時間経路分析を体系化しました。

Key figures

• Frank S. Spear
• Kurt Bucher
• Bernard Yardley

Seminal works

• spear1993
• bucher2011
• winter2013

Frequently asked questions

脱水反応とは何ですか？

温度が上昇するにつれて、雲母や角閃石などの含水鉱物が分解し、水を放出して無水鉱物と流体相を生成する変成反応です。

岩石はどのようにその圧力-温度経路を記録できますか？

鉱物の累帯構造、包有物、および部分的に反応した集合は、初期の条件の証拠を保存しており、これらを地質温度計・圧力計と組み合わせることで、岩石学者たちは埋没と隆起の経路を再構築することができます。