中文名:隱沒帶的火成岩
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後設資料
- 資料識別：
- 系統編碼:0b00000181da5437
- 資料類型：
- 紀錄類別:地質學習資源
- 著作者：
- 作者:莊文星
- 主題與關鍵字：
- 主題:地質
- 描述：
- 簡介:火山弧與岩漿弧
- 老的海洋地殼所成的板塊不斷由中洋脊的兩側被推移而分離，不斷向外移動，這種作用持續進行著，一直等到該板塊的前端和另一板塊相遇而碰撞接觸，這就是板塊另一端的相撞部分，構成板塊的聚合界線(圖1)。在這界線上兩板塊相遇而碰撞，較重一板塊就沒入較輕的板塊的下面，熱流減低而產生向下的對流運動。板塊的下沈地帶在地形上造成海溝，下降板塊呈數十度的傾角下沈，使老的岩石圈又下降回到地函中去，這名叫隱沒帶。沿著隱沒帶因為上下板塊的互相摩擦，可以不斷的發生地震，所以又造成一條地震帶，震源從地面上最淺的地震，到達隱沒帶最深處震源約為七百公里處，這隱沒帶又名之為班氏地震帶或班氏帶。當下沈板塊沿隱沒帶到達深約一百公里左右的地方，因為上下板塊相互摩擦生熱，在這個深度就可以使兩板塊的岩石混雜其上的沈積物一起融化成岩漿，產生的岩漿由於其密度較低，就因浮力上升噴出地表而造成火山。通常以中性的安山岩為主，所以在聚合板塊界線附近常有火山活動，造成火山弧。如果這些岩漿並未噴出地面，就在地下造成以花崗岩岩類為主的岩漿弧。
- 蛇綠岩系
- 在板塊碰撞的過程中，原來海洋槽谷中的沈積物，由於槽谷兩側兩大地塊相向聚合，彼此碰撞時被排擠出來的。根據板塊運動學說，當兩大剛性地塊相遇，其中海洋地塊多數讓步而隱沒在較輕的大陸地塊的下方，造成隱沒帶。如果依照這個學說，海洋槽谷就是隱沒帶在地面的入口。當兩地塊完全相撞密合，隱沒作用停止時，就可以使其間的槽谷封閉。但不要等到這時候，因為槽谷的空間日益狹小，一部分填充物反而受擠溢出槽外。如此上下出入，屢受擠壓的填充物在往復擠壓揉塑中毀壞了原來的結構而造成所謂的混同層。所以按照板塊運動的解說，混同層是隱沒作用產物之一，多發生在兩大板塊相遇之處。而今日在造山帶中所見到的混同層都是以前隱沒帶的遺跡。混同層內常混雜有基性和超基性火成岩所成的被稱為蛇綠岩系的物質。這些蛇綠岩系代表海洋地殼或地函上部物質所成的斷片或裂塊，因構造運動而進入造山帶中。在兩板塊相遇之處的隱沒帶中，下降板塊中的海洋地殼和地函物質，在下沈過程中常從原來的海洋地殼上被剝削成碎塊，夾在海洋槽谷中的沈積物中。當槽谷中的沈積物被擠壓而成為混同層時，這些蛇綠岩系所成的碎塊就自然成為其中的外來岩塊了。
- 當冷的海洋板塊隱沒在大陸邊緣，將引起局部的等溫線凹下，結果在海溝鄰近區域產生低的地溫梯度區域(地溫梯度小於10℃／Km)。由快速隱沒所產生的低的溫度梯度，若配合板塊碰撞的高壓補強，尚足以產生高壓變質作用。在隱沒帶深處，由於海洋板塊所釋放出的揮發性物質及因摩擦所產生的熱能，將使在地函中下滑板塊之上或板塊本身引起部分熔融。這些熱的物質向上移動，促使大量的熱能垂直傳遞，而產生高的溫度梯度，它或許可以高過25℃／Km。岩漿垂直移動至淺處，將在大陸地殼中產生高溫低壓變質作用。因此隱沒作用的結果，時常在海溝之鄰近區域產生高壓低溫變質帶，而在遠側的內陸地帶，位於深的隱沒帶之上產生高溫低壓變質作用。
- 綜括而言，很顯然地，火成岩與變質岩兩者之產生皆與隱沒帶有一些特定之關聯，而且兩者的生成也息息相關；在海溝鄰近地區，高壓變質岩常與蛇綠岩系、基性和超基性岩類共生；而在遠側的內陸地方，在深的隱沒帶的上方，常可發現到低壓的變質岩伴有花崗岩質深成貫入與安山岩質之火山活動。
- 花崗岩化作用
- 花崗岩是大陸上分布最廣大的火成岩體，常常造成巨大的岩基，出露面積有時可以達到數十萬平方公里。關於花崗岩造成的原因以前都認為是地下上升的酸性岩漿冷凝而成，可是有人就提出空間的問題，就是原來為岩基所取代的廣大岩層到哪裡去了？因為地下深處不可能有一個相當大的空間，可以容納上升的岩漿冷凝成為花崗岩岩基，因此有若干地質學家認為是由於換質作用的結果，換句話說，也是一種變質作用。地下高溫的岩漿由深處向上升起，和淺部溫度壓力較低的圍岩接觸，在固體狀態下，發生離子交換作用。由於元素擴散的換質作用，使原來的圍岩就慢慢的變成花崗岩的成分，這種作用名為花崗岩化用。如此造成的花崗岩就不會有空間問題的存在，其主要的證據就是混合岩(圖2)，也叫做脈狀片麻岩。這種岩石是火成岩和變質岩的混合體，脈狀的岩漿侵入體和片麻岩相互交替呈平行層狀出現。有人認為這類岩石是大規模的圍岩經過花崗岩化作用變成花崗岩時的過渡階段。原來的沈積岩或其他岩層經過區域變質作用變成片麻岩，以後岩漿繼續沿片麻岩的葉理面侵入而造成混合岩或侵入片麻岩。如果岩漿作用加劇，換質作用進行到極點，整個混合岩就可以變成花崗岩，而造成巨大岩基。在花崗岩化過程中，有人認為未經熔融之程序，一切轉變均在固態發生。若純依「火成岩是由熔融或半熔融岩漿而凝固者」之定義觀之，則由花崗岩化作用造成之岩石應不屬於火成岩類。故有以「侵入變質作用」闡釋花崗岩化作用者，同時對此種岩石更以變質岩視之。
- 大部分岩石學家咸認自然界中有花崗岩化作用，但對其涵義與原動力，則意見分歧。有主張花崗岩化作用係經過岩漿階段者，故廣義之花崗岩化作用已不限於前述之狹小範圍。除此之外，其爭論之重點尚有再結晶作用，抑為流體狀態下發生，或係固態下發生，擴散作用將化學元素重新組配者，次為花崗岩化作用發生時之溫度，有些學者堅持此種作用係在低溫下發生者。由於各人意見不同，岩石學家乃分為兩派，一為「岩漿學派」，彼等認為花崗岩之形成，應經過岩漿階段，即主張花崗岩係岩漿分化作用之產物；另一派「轉變學派」，認為花崗岩之形成（即花崗岩化作用）係一種變質作用，且其中尚有「濕式轉變學派」與「乾式轉變學派」。前者認為深部變質發生時有熱流存在，為元素交換之媒介，故在適當條件下，可使圍岩轉變成花崗岩。後者認為固態結晶內離子之遷移，即擴散作用始為花崗岩化之原動力。
- 「濕式花崗岩化作用」最大的問題，為能量上無法自圓其說，以最易發生花崗岩化之地槽岩石（主要由頁岩組成）論之，其中所含之礦物以黏土礦物、雲母及綠泥石為主。若將之轉變成花崗岩內之無水相，則須有強烈之吸熱反應，而普通熱流僅占岩石體積之一小部分，對此強烈之吸熱變化，實難供應如此鉅大之能量。
- 在地殼最上部，常有許多裂隙，同時若干岩石在長久之地質時代中，仍保留多孔狀，故在置換變質作用（濕式花崗岩化作用）發生時，熱流體即成為促使元素交換之主要媒介。至地殼深部鮮有開放之通道，且不可能有多孔狀之岩石，此時流體甚難發揮其媒介作用。但在區域變質作用及地殼深部，仍有明顯之置換變質現象發生，對於此種現象，某些岩石學家認為固態擴散作用，為花崗岩化中極重要之過程。
- 在實驗室中，僅溫度升高及晶體內部發生缺陷時，始能加速固態之擴散作用。當溫度降低時，熱振動能與「缺陷」之比率急驟下降，而使擴散作用所需之最低溫度係隨物質之種類而異。對各種矽酸鹽而言之，約為0.5T(°K)，式中之T為各種矽酸鹽之熔點。
- 岩漿學派主張花崗岩主要由侵入熔融岩漿冷凝所形成，彼等強調最原始之花崗岩質岩漿，係由玄武岩漿分化者，且最可能之分化方法，即依結晶分化作用。在整個地質時代中，分化作用可不斷造成花崗岩。這種論斷之缺點為原始母岩漿（玄武岩質）之體積必須十分龐大，因結晶分化作用所產生之花崗岩，其體積僅代表原始母岩漿之極少部分。總之，上述產生花崗岩之過程，均屬可能，至於某地花崗岩究竟由何種過程產生，則必須詳加研究始可做明確之判斷。
- 根據上述之理論，臺灣東部火山岩區可以劃分為
- 出版者：
- 數位化執行單位:國立自然科學博物館（http://www.nmns.edu.tw/）
- 來源：
- 數位化單位:國立自然科學博物館地質學組岩石
- 管理權：
- 典藏單位:國立自然科學博物館
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