114 高普考高考三級 地質 礦物與岩石學 考古題詳解

核心觀念

「玉石」在日常與商業用語中，泛指質地細緻、堅韌、色澤美觀，適合雕琢或製作飾品的石材；礦物學上的狹義「玉」，則主要分為兩類：

• 閃玉（nephrite，傳統稱軟玉）：由透閃石—陽起石系列角閃石構成。
• 輝玉（jadeite，傳統稱硬玉）：由輝石類礦物構成。

因此，產地俗稱的「玉」不一定是礦物學上的閃玉或輝玉。玉髓、碧玉等也常以玉石之名流通，但礦物組成不同，作答時須交代其分類。

解題方法

先說明玉石的廣、狹義，再依花東地區的代表性產物，列出名稱、主要成分與產地特色。答案宜區分「狹義玉」與「廣義玉石／商業玉石」，以免把藍寶、紫玉等俗名誤當成剛玉或閃玉。

花東曾出產的玉石

一、臺灣閃玉（豐田玉、臺灣玉）

主要產於花蓮壽豐鄉豐田一帶，俗稱「豐田玉」或「臺灣玉」，礦物學上屬閃玉，主要由透閃石—陽起石系列礦物組成，常見綠色至深綠色，也有黃綠色。豐田玉細緻堅韌，常含黑色鉻鐵礦等副礦物；其礦床與蛇紋岩、片岩接觸帶的變質作用有關。

豐田閃玉常見的外觀品種包括普通閃玉、蠟光閃玉與貓眼閃玉；「貓眼」指加工後出現的光帶，是外觀特徵，不代表另一種主要礦物成分。

二、蛇紋石玉（臺灣墨玉等）

花蓮豐田一帶也有蛇紋石類玉石，部分呈深綠至黑色，稱為「臺灣墨玉」。它以蛇紋石類礦物為主，與豐田閃玉的礦物組成不同，不是狹義的閃玉或輝玉；「墨玉」是商品或地方名稱，不能只憑名稱判定為軟玉。

核心觀念

本題考查的是：礦物晶粒大小不同時，如何由野外到實驗室，依序選用合適尺度的觀察與分析方法來鑑定礦物。原則是先用肉眼與簡單工具檢視較大的晶體，再逐步採用顯微鏡及儀器分析細小晶粒或化學、結構相近的礦物。

鑑定時應綜合礦物的物理性質、晶體形態、光學性質、化學成分與晶體結構。顏色等單一特徵通常不足以定種；可靠鑑定應由數項相互吻合的特徵支持。

解題方法：由大到小的鑑定流程

1. 野外露頭與大顆粒：裸眼觀察

先記錄礦物在岩體中的產狀與地質關係，包括：

• 礦物位於何種岩石、脈體或變質帶中，與哪些礦物共生。
• 晶粒大小、形狀、排列、解理方向及晶面是否完整。
• 礦物是否沿裂隙、層理或接觸帶分布，是否有風化或蝕變現象。

在光線充足處觀察顏色、光澤、透明度、晶形、解理及斷口。晶形與產狀可提供重要線索，但礦物常因晶體生長空間受限而未呈現完整晶形，不能只靠外形定種。

2. 手標本與肉眼可辨晶粒：簡易物理測試

以手標本配合放大鏡觀察晶體細節，並依需要測試：

• 硬度：用指甲、銅片、鋼針或玻璃作相對刮痕比較。莫氏硬度是相對序列，不等於線性量尺；刮痕測試也應確認是礦物留下刮痕，而非測試物留下粉末。
• 條痕：將礦物在無釉瓷板上摩擦，觀察粉末顏色。條痕對有色礦物常比外觀顏色穩定，但硬度高於瓷板者不適用。
• 解理與斷口：觀察破裂面是否沿固定方向、呈平滑反光面；若無明顯解理，可記錄不規則或貝殼狀斷口。
• 比重與磁性：以手感或量測密度作輔助；用磁鐵檢查磁性。這些性質須與其他特徵合併判讀。
• 稀鹽酸反應：碳酸鹽礦物常有反應；粉末反應可能比完整晶面明顯，應記錄測試條件並避免污染樣本。

這些方法快速且適用於較粗顆粒，但某些礦物的顏色、硬度或條痕相近，仍需進一步檢驗。

3. 細小但仍可分辨的晶粒：手持放大鏡與實體顯微鏡

使用手持放大鏡或實體顯微鏡觀察小晶體的晶形、晶面、解理、雙晶、表面蝕變與共生關係。若晶粒可挑選，可分別取出代表性晶粒進行物性測試，避免以整塊岩石的混合表現誤判單一礦物。

對粒度過細、顆粒彼此交生或外觀相似的樣品，實體顯微鏡只能提供形貌線索，不能單獨確認礦物種類。

4. 岩石薄片與顯微細粒：偏光顯微鏡

製作岩石薄片，以偏光顯微鏡在單偏光與正交偏光下觀察，判讀：

• 單偏光下的顏色、 多色性、突起、解理及蝕變。
• 正交偏光下的干涉色、消光、雙晶、波狀消光及各向同性或異性。
• 礦物間的接觸、包裹體、反應邊與組構關係。

薄片可保留礦物在岩石中的位置與共生關係，適合辨認細粒岩石中的主要造岩礦物。若顆粒小於顯微鏡解析能力、礦物高度混生，或光學性質相近，需搭配其他分析方法。

5. 微細顆粒或不透明礦物：反射光顯微鏡與電子顯微鏡

核心觀念

沉積構造是沉積物在搬運、沉積，以及沉積後早期變形或成岩過程中形成的可辨識構造。它們能反映水流或風的作用、沉積環境、沉積物搬運方向，也能協助判定地層原始的頂底方向。地層受到褶皺或倒轉時，原本的地理「向上」可能不再等於地層層序的「向上」，因此須藉助沉積構造判斷地層的年輕方向。

常見沉積構造可依形成過程概分如下：

• 層理與交錯層理：沉積物成分、粒度或沉積條件改變，形成平行層理；水流或風搬運沙波、沙丘並使其遷移，則形成斜交於主層面的交錯層理。
• 波痕：水流或波浪作用於鬆散沉積物表面形成。單向水流通常形成不對稱波痕；往復波浪通常形成較對稱波痕。
• 粒級層理：同一沉積層內顆粒粒徑呈系統性變化，常見正常粒級層理為底部粗、向上逐漸變細。
• 底痕：水流、物體拖曳或侵蝕作用，在較早沉積層表面留下凹槽或刻痕，後被上覆沉積物填充，形成底痕鑄型；常見者包括槽模與溝模。
• 泥裂：含水泥質沉積物暴露於空氣後乾燥收縮，形成多邊形裂縫。
• 負載構造與火焰構造：較密、較重的砂質沉積物快速覆蓋含水泥質沉積物時，砂向下陷入泥中形成負載構造，泥則可向上擠入砂層形成火焰構造。
• 生物成因構造：生物活動留下的足跡、潛穴、爬痕或攝食痕跡等。

解題方法

題目有兩個作答任務：先概述沉積構造的類型與形成，再提出三種能判定地層上下關係的構造，並說明各自的判讀依據。作答時可按「構造名稱—形成方式—頂底判據」組織內容，避免只列名稱而未說明如何判讀。

可選用粒級層理、泥裂及底痕鑄型作為三種代表性指標：

1. 粒級層理：正常粒級層理由底部粗粒向上漸細，因此細粒端指向地層頂部。
2. 泥裂：泥裂在沉積層表面向下收窄；若裂縫後被上覆沉積物填充，橫切面可見裂縫上寬下窄，裂縫較寬的一側為原沉積表面，即地層頂部。

核心觀念

本題考查臺灣變質岩的岩性、地理分布、變質程度與構造成因，作答時須把「看見什麼岩石」和「它如何形成」連在一起。變質岩是原有火成岩、沉積岩或較早期變質岩，在固態下受溫度、壓力、流體或變形影響，發生礦物重組與構造改變所形成；若岩石熔融後再結晶，則屬火成作用。

臺灣主要變質岩區沿中央山脈分布，可概括為：西側及南段以低級變質的板岩、千枚岩為主；東側的脊梁山脈則有變質程度較高的大南澳變質雜岩，其中可辨認太魯閣帶與玉里帶。由西向東，變質程度大致增高；東側兩帶又呈現高溫低壓與高壓低溫的差異，反映不同的構造環境。

解題方法

可依「由西向東說明岩帶—列出主要岩性—對應變質作用」作答。先交代臺灣變質岩的大尺度分布，再說明中央山脈板岩帶、大南澳變質雜岩及其太魯閣帶、玉里帶，最後把區域變質、隱沒帶變質、接觸變質與變質流體作用分別連到岩石和構造背景。

一、西部及中央山脈西側：板岩帶

板岩帶主要分布在中央山脈西側及部分南段，包括盧山層、畢祿山層等地層。岩性以板岩、千枚岩為主，常與變質砂岩、變質粉砂岩互層；其原岩主要是泥質沉積物及砂泥質沉積岩。

這些岩石主要受區域變質作用影響。板塊聚合、地層埋藏與造山擠壓，使泥質岩形成劈理與片理，變質程度通常低於東側的大南澳變質雜岩。泥質岩由細粒、劈理發育的板岩向較高級的千枚岩轉變，呈現低級區域變質的特徵。

二、中央山脈東側：大南澳變質雜岩

大南澳變質雜岩沿中央山脈東側分布，北起蘇澳、南澳一帶，往南延伸至花蓮、臺東山區。主要岩性包括片岩、大理岩、片麻岩、綠色片岩、角閃岩，局部亦有蛇紋岩及藍閃片岩等。常見原岩包括泥質沉積岩、石英長石質砂岩、石灰岩、基性火成岩與超基性岩。

大南澳變質雜岩內部常以太魯閣帶和玉里帶說明其變質作用與構造差異。

1. 太魯閣帶

太魯閣帶位於大南澳變質雜岩較西側，分布於花蓮、太魯閣及南澳一帶。岩性包括泥質片岩、石英長石質片麻岩、大理岩、綠色片岩與角閃岩，局部可見變質火成岩。

太魯閣帶具有相對高溫、低壓至中壓的變質特徵，可見綠片岩相至角閃岩相的岩石組合。其變質作用與岩漿弧或陸殼深部的加熱、埋藏及後續造山變形有關；基性岩可經變質作用形成綠色片岩或角閃岩，碳酸鹽岩則可重結晶為大理岩。部分片麻岩還可反映較深部的區域變質及變質分異作用。

2. 玉里帶

核心觀念

本題考查四個常見地質名詞，分別涉及岩漿侵入與岩石包體、岩漿結晶順序、變質作用中的部分熔融，以及沉積物的重力流搬運與沉積。作答時應掌握各名詞的形成過程、主要特徵與地質意義，避免只寫字面翻譯。

解題方法

每小題可依「定義 → 形成方式 → 可辨識特徵或意義」作答。尤其要區別：捕獲岩是被岩漿帶入的外來岩塊；混合岩則是變質岩與部分熔融形成的花崗質物質共存的岩石；濁流岩則以濁流沉積形成及其粒序層理為辨識重點。

（一）捕獲岩（Xenolith）

捕獲岩是指被岩漿侵入或噴出時包裹進來、且與寄主火成岩成分或來源不同的岩石碎塊。它通常是在岩漿上升過程中，由圍岩破碎、崩落或被熔蝕後殘留而成；若未完全熔融，便保存在火成岩中，成為包體。

捕獲岩可用來推測岩漿通道周圍的地層、岩漿侵位深度及地殼或地函的組成。例如，玄武岩中出現的橄欖岩捕獲岩，可提供地函物質的線索。判讀時須注意，捕獲岩是被岩漿包裹的外來岩塊，不能與火成岩中由同一岩漿結晶形成的礦物集合體混為一談。

（二）包溫系列（Bowen series）

包溫系列說明矽酸鹽岩漿在冷卻結晶時，主要造岩礦物的結晶溫度順序及其成分演化關係。它包含兩條大致平行的結晶序列：

• 不連續反應系列：橄欖石 → 輝石 → 角閃石 → 黑雲母。每一階段形成的礦物，會在降溫過程中與剩餘岩漿反應，轉變為下一階段的礦物。
• 連續反應系列：富鈣斜長石逐步轉變為富鈉斜長石，晶體結構類似，但化學成分連續改變。

在較低溫時，常見鉀長石、白雲母及石英等礦物結晶。若結晶礦物持續與熔體分離，剩餘岩漿通常會逐漸富含二氧化矽、鈉、鉀等成分。因此，包溫系列可用來理解火成岩礦物組合、岩漿分異及不同火成岩成分的形成。

（三）混合岩（migmatite）

混合岩是一種具有變質岩與花崗質脈體或淺色部分共存特徵的岩石，常形成於高級變質作用環境。