113 高普考高考三級 地質 礦物與岩石學 考古題詳解
第 一、 題20 分
何謂布拉維晶格（Bravais lattices）？請詳述其重要內涵。
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核心觀念
布拉維晶格（Bravais lattice）是由一組平移向量所生成的無限週期性點陣。晶格中的每個點都具有完全相同的周圍環境；任取晶格點作為起點，透過晶格平移都能到達其他晶格點。
在三維空間中，選取三個不共面的原始平移向量 ，所有晶格點的位置可寫成
其中 是整數。這個整數線性組合的特性，確保平移後仍落在晶格點上，也構成晶格的週期性。
解題方法與重要內涵
回答「何謂布拉維晶格」時，應先給出平移週期點陣的定義，再說明其對稱性、單位晶胞與三維分類，並區分「晶格」和「晶體結構」。
1. 晶格的平移對稱性
若 是任一晶格平移向量，則將整個點陣平移 後，點陣外觀不變。晶格點的位置不受原點選擇影響，且各點彼此等價。這是布拉維晶格與一般排列點陣的關鍵區別。
2. 晶胞與原始晶胞
由三個基底向量圍成的平行六面體可作為晶胞。若此晶胞只含一個晶格點的等效份額，稱為原始晶胞（primitive cell）；若含多個晶格點的等效份額，則是慣用晶胞（conventional cell），通常選擇能清楚呈現晶系對稱性的形狀。
計算晶胞所含晶格點數時，須按點的位置分攤：
- 頂點上的晶格點由 8 個晶胞共享，每個計 。
- 面心上的晶格點由 2 個晶胞共享，每個計 。
- 體心上的晶格點只屬於該晶胞，計 。
因此，「慣用晶胞內的晶格點數」不一定等於 1；原始晶胞才恰含一個晶格點的等效份額。
3. 三維布拉維晶格的 14 種型式
依晶胞的長度與角度關係，三維空間分為七個晶系；再依晶格點的配置，可得 14 種布拉維晶格：
第 二、 題20 分
砂岩是地表常見的沉積岩，如何分類？
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核心觀念
砂岩是由砂級碎屑顆粒膠結而成的碎屑沉積岩。分類時主要觀察兩項：
- 基質含量：指粒徑較細、填在砂粒之間的泥質物。
- 骨架顆粒組成：主要比較石英（Q）、長石（F）與岩屑（L）的相對比例。
常用的分類方式先依基質含量分成砂屑岩（arenite）與雜砂岩（wacke），再依骨架顆粒中的 Q、F、L 比例命名。
解題方法
先判斷基質比例：
- 基質 少於 15%：歸為砂屑岩。
- 基質 大於 15%：歸為雜砂岩。
接著將骨架顆粒中的石英、長石、岩屑比例正規化，使三者總和為 ，再以 Q–F–L 三角分類圖判定名稱。正規化時不把基質、膠結物與孔隙計入：
基質比例恰為分類界線時，應依採用的分類規範或題目指定方式處理；一般作答可說明以 作為區分界線。
| 基質含量 | 骨架顆粒主要成分 | 分類名稱 |
|---|---|---|
| 少於 | 石英占優勢 | 石英砂屑岩（quartz arenite） |
| 少於 | 長石相對豐富 | 長石質砂屑岩（feldspathic arenite；常稱 arkose） |
第 三、 題20 分
聚合型板塊邊界（Convergent plate boundaries）作用下，有可能出現哪些類型的火成岩？
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核心觀念
聚合型板塊邊界包括海洋板塊隱沒到海洋板塊下方，或海洋板塊隱沒到大陸板塊下方。隱沒的海洋板塊及其上覆沉積物、含水礦物受熱脫水，釋出的水進入上覆地函楔，使地函岩石的熔點降低並產生部分熔融。這類岩漿常形成島弧或大陸弧火山岩，也可在深部結晶形成侵入岩。
解題方法
依「隱沒帶的水促進地函楔熔融，再由岩漿分異與地殼作用改變成分」來判斷火成岩類型：
- 火山岩：常見玄武岩、安山岩與英安岩；弧火山最具代表性的岩石是安山岩。演化程度較高的岩漿也可形成流紋岩。
- 深成岩：相應的侵入岩包括輝長岩、閃長岩、花崗閃長岩與花崗岩。
第 四、 題20 分
泥質沉積岩（Pelitic rocks）在區域變質作用下會變成板岩、片岩、片麻岩等變質岩，請依據變質度高低程度，依序列出變質相及其指示礦物（Index minerals）。
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核心觀念
本題考查泥質岩隨區域變質程度升高時，變質相與指示礦物的變化。變質相是指在特定溫度、壓力範圍內形成的典型礦物組合；指示礦物則用來判定岩石曾經歷的變質條件與變質程度。
泥質岩的礦物組合也受壓力、原岩化學成分與流體影響，因此變質相和指示礦物並非一對一對應。常見的區域變質遞增序列，可用 Barrovian 變質帶及其典型變質相概括。
解題方法
先按低至高變質度排列主要變質相，再列出泥質岩中常見的變質指示礦物：
| 變質度 | 典型變質相 | 泥質岩常見指示礦物或礦物組合 |
|---|---|---|
| 低 | 沸石相 | 沸石類，如濁沸石 |
| 低至低中 | 葡萄石－綠纖石相 | 葡萄石、綠纖石 |
| 低至中 | 綠片岩相 | 綠泥石、黑雲母 |
| 中至高 | 角閃岩相 | 石榴子石、十字石、藍晶石或矽線石 |
| 高 | 麻粒岩相 | 矽線石常見；可伴隨長石等高溫礦物組合 |
若以泥質岩的 Barrovian 指示礦物帶表示，變質程度遞增的經典序列為：
第 五、 題20 分
近期黃金價格屢創新高，臺灣也曾出現多處金礦（Gold deposits），請問曾出現在哪些？成礦機制分別為何？
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核心觀念
本題考查臺灣金礦的主要分布，以及原生金礦與砂金礦的成因差異。作答時要把「金礦出現在哪裡」和「金如何在該處富集」配對說明。
臺灣的金礦以北部瑞芳一帶的金瓜石、九份及武丹坑最具代表性；中央山脈則有含金石英脈，部分河川也有砂金。成礦作用可概分為：
- 熱液成礦：含金熱液沿斷層、裂隙或破碎帶上升，因溫度、壓力、化學條件改變，金及伴生礦物沉澱，形成原生礦床。
- 砂金成礦：原生含金岩石風化、侵蝕後，金粒被流水搬運；因金的密度大、抗化學風化，容易在河床、河階或礫層中富集，形成次生砂金礦床。
解題方法
先按地質產狀把產地分成「原生金礦」與「砂金礦」，再說明熱液來源及富集位置。這樣可避免只列地名，卻漏答題目要求的成礦機制。
一、北部瑞芳金礦區：金瓜石、九份、武丹坑
金瓜石、九份及武丹坑位於新北市瑞芳一帶，是臺灣最重要的歷史金礦區。其成礦與火成活動及構造通道有關：岩漿活動形成安山岩等火成岩體，岩漿冷卻後的含金熱液沿斷層、裂隙及破碎帶上升，在適當的岩層或岩體中沉澱成礦。
三地同屬區域性熱液成礦系統，但礦體產狀與主要金屬組合並不完全相同：
- 金瓜石：以金、銅共生的熱液礦床著稱，常見金銅礦化與安山岩體及其周邊構造有關。
- 九份：以含金熱液脈為主，金常伴隨石英、方解石及硫化物，礦脈可產於砂岩、頁岩等圍岩中。