變質巖如片麻巖的形成需要特定的地質條件,涉及溫度、壓力、原巖成分、流體作用及構造環境等多方面因素。以下是關鍵條件的詳細分析:
1. 溫度與壓力條件
- 溫度:通常需要?250°C 至 800°C?的高溫環境。
- 片麻巖作為高級變質巖,多在?500°C 以上(角閃巖相至麻粒巖相)形成,促使礦物重結晶(如石英、長石)和新礦物(如石榴石、矽線石)生成。
- 壓力:包括兩種類型:
- 靜巖壓力(均向壓力):來自上覆巖石重量,深度約?10-30 公里(對應中下地殼)。
- 定向壓力(構造應力):由造山運動或板塊碰撞引發,導致礦物定向排列,形成片麻狀構造。
2. 原巖成分
- 片麻巖的原巖多為?花崗巖、頁巖或火山巖,富含石英、長石和云母。
- 不同原巖會影響變質后的礦物組合,例如:
- 花崗巖變質可能形成?花崗片麻巖;
- 富泥質沉積巖變質可能生成含矽線石的片麻巖。
3. 流體與化學反應
- 流體(如H?O、CO?):加速礦物間的化學反應和物質遷移,促進變質重結晶。
- 在流體參與下,原巖中的礦物(如黏土礦物)可轉化為高溫礦物(如黑云母、角閃石)。
4. 構造環境與時間
- 區域變質作用:主要發生在?造山帶(如板塊碰撞帶或大陸邊緣),伴隨強烈的構造變形和地殼增厚。
- 時間:變質過程需持續?數百萬至數億年,確保礦物充分重組。
5. 變質相與變形機制
- 變質相:片麻巖多形成于?角閃巖相(中壓)或?麻粒巖相(高溫低壓)。
- 變形作用:持續的剪切應力導致礦物呈條帶狀或透鏡狀排列,形成典型的片麻理。
典型形成過程示例
- 板塊碰撞:如印度板塊與歐亞板塊碰撞,地殼增厚并埋深,產生高溫高壓。
- 原巖埋藏:沉積巖或火成巖被埋至中下地殼。
- 變質與變形:在定向壓力下,礦物重結晶并定向排列,形成片麻狀構造。
- 抬升剝蝕:造山帶后期抬升,片麻巖暴露于地表。
與其他變質巖的區別
- 片巖:變質程度較低,片理發育但礦物顆粒較細。
- 麻粒巖:變質程度更高,常缺失含水礦物(如云母)。
總結
片麻巖的形成是高溫高壓、原巖成分、流體活動和長期構造作用的綜合結果,常見于古老造山帶或克拉通基底,記錄了地殼深部演化的關鍵信息。其獨特結構(如片麻理)不僅是變質條件的標志,也是研究地球動力學的重要線索。