ปฏิกิริยาการแปรสภาพและกลุ่มแร่

ปฏิกิริยาการแปรสภาพจะใช้และสร้างแร่ธาตุเมื่อความดันและอุณหภูมิเปลี่ยนแปลงไป ทำให้เกิดกลุ่มแร่ที่บันทึกประวัติการแปรสภาพของหิน

Definition

ปฏิกิริยาเคมีระหว่างแร่ธาตุในระหว่างการแปรสภาพและกลุ่มแร่ที่สมดุลที่เกิดขึ้น ซึ่งใช้ในการอนุมานสภาวะความดัน-อุณหภูมิและเส้นทางการแปรสภาพของหิน

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมประเภทของปฏิกิริยาการแปรสภาพ ได้แก่ การคายน้ำ (dehydration) การคายคาร์บอเนต (decarbonation) ปฏิกิริยาของแข็ง-ของแข็ง (solid-solid) และปฏิกิริยาต่อเนื่อง (continuous reactions) การสร้างแผนภูมิเพทโรเจเนติก (petrogenetic grids) การฉายภาพทางเคมีเชิงกราฟิก AKFM และ ACF ที่ใช้ในการแสดงกลุ่มแร่ และธรณีเทอร์โมบารอเมตรี (geothermobarometry) ซึ่งเป็นการใช้องค์ประกอบของแร่เพื่อหาปริมาณความดันและอุณหภูมิของการสมดุล

Core questions

• ปฏิกิริยาประเภทใดที่ขับเคลื่อนการเปลี่ยนแปลงของแร่ธาตุในระหว่างการแปรสภาพ?
• แผนภูมิเพทโรเจเนติกคาดการณ์กลุ่มแร่ที่เสถียรได้อย่างไร?
• แผนภาพเคมีเชิงกราฟิกใช้ในการอ่านกลุ่มแร่ได้อย่างไร?
• ธรณีเทอร์โมบารอเมตรีหาปริมาณสภาวะสูงสุดได้อย่างไร?

Key theories

ปฏิกิริยาต่อเนื่องและไม่ต่อเนื่อง

แร่ธาตุแปรสภาพเปลี่ยนแปลงผ่านปฏิกิริยาไม่ต่อเนื่องที่เกิดขึ้นภายใต้สภาวะคงที่สำหรับกลุ่มแร่ที่กำหนด และปฏิกิริยาต่อเนื่องในแร่ธาตุสารละลายของแข็งที่ดำเนินไปในช่วงหนึ่ง ซึ่งรวมกันกำหนดแผนภูมิเพทโรเจเนติกสำหรับองค์ประกอบรวม

ธรณีเทอร์โมบารอเมตรี

เนื่องจากการแบ่งส่วนของธาตุระหว่างแร่ธาตุที่อยู่ร่วมกันและตำแหน่งของสมดุลปฏิกิริยาขึ้นอยู่กับความดันและอุณหภูมิ องค์ประกอบของแร่ที่วัดได้จึงสามารถย้อนกลับเพื่อประมาณสภาวะของการสมดุลได้

Clinical relevance

การวิเคราะห์ปฏิกิริยาและธรณีเทอร์โมบารอเมตรีเป็นแกนหลักเชิงปริมาณของวิชาปิโตรโลยีการแปรสภาพ ซึ่งช่วยให้สามารถสร้างเส้นทางความดัน-อุณหภูมิ-เวลาขึ้นใหม่ได้ ซึ่งเผยให้เห็นอัตราการฝังตัวและการผุดขึ้น และจำกัดพลวัตของการก่อตัวของภูเขา

History

การบำบัดทางเทอร์โมไดนามิกของปฏิกิริยาการแปรสภาพ ซึ่งพัฒนาขึ้นในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 ได้รับการสังเคราะห์ในแผนภูมิเพทโรเจเนติกและชุดข้อมูลเทอร์โมไดนามิกที่สอดคล้องกันภายใน; ตำราของ Spear ในปี 1993 ได้ประมวลผลสมดุลเฟสและการวิเคราะห์เส้นทางความดัน-อุณหภูมิ-เวลาสำหรับหินแปรสภาพ

Key figures

• Frank S. Spear
• Kurt Bucher
• Bernard Yardley

Seminal works

• spear1993
• bucher2011
• winter2013

Frequently asked questions

ปฏิกิริยาการคายน้ำคืออะไร?

ปฏิกิริยาการแปรสภาพที่สลายแร่ธาตุที่มีน้ำ เช่น ไมกาและแอมฟิโบล และปล่อยน้ำเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ทำให้เกิดแร่ธาตุที่ไม่มีน้ำและเฟสของไหล

หินสามารถบันทึกเส้นทางความดัน-อุณหภูมิได้อย่างไร?

การแบ่งเขตแร่ (mineral zoning) การรวมตัว (inclusions) และกลุ่มแร่ที่ทำปฏิกิริยาบางส่วน (partially reacted assemblages) เก็บหลักฐานของสภาวะก่อนหน้า ซึ่งเมื่อรวมกับธรณีเทอร์โมบารอเมตรี ทำให้นักปิโตรโลยีสามารถสร้างเส้นทางการฝังตัวและการผุดขึ้นใหม่ได้