115 高普考高考三級 地質 礦物與岩石學 考古題詳解

核心觀念

本題考查五個常見岩石學與礦物學名詞，涵蓋火成岩的岩相特徵、晶體結構變異、沉積岩成岩作用、變質岩構造，以及隕石分類。作答時要抓住各名詞最具辨識度的特徵，並說明其形成或成因。

解題方法與各名詞說明

（一）Lamprophyre（煌斑岩）

煌斑岩是一類具斑狀結構的暗色火成岩，常呈岩脈或小型侵入體產出。其辨識重點是暗色鐵鎂質礦物常形成斑晶，長石或似長石等淺色礦物則主要存在於基質中；常見斑晶包括黑雲母、角閃石、輝石或橄欖石。這種礦物分布與一般以長石為主要斑晶的斑狀火成岩不同。

作答可先點出煌斑岩屬火成岩，再說明「暗色礦物為斑晶、淺色礦物多在基質」的特徵。不要只以暗色或富含鉀來定義，因為其岩相辨識重點在礦物的產狀與分布。

（二）Polytypism（多型性）

多型性是指化學組成相同或基本相同的物質，因結構單元的堆疊順序不同，而形成不同晶體結構型式。換言之，差別主要在晶層或結構模組如何沿某方向排列，並非化學成分改變。

例如，層狀礦物可因晶層堆疊方式不同而呈現不同多型；碳化矽（SiC）也有多種堆疊序列。判別時可用「成分相同，堆疊序列不同」作為記憶要點，並避免將多型性與化學組成不同的礦物變種混為一談。

（三）Stylolite（縫合線）

縫合線是岩石中呈鋸齒狀、波狀或互相嵌合的界面，常見於石灰岩等碳酸鹽岩。它主要由壓力溶解作用形成：受壓接觸處的可溶性礦物溶解，溶解物質被移走或在其他位置沉澱；黏土、鐵氧化物等較難溶的物質則容易殘留並沿界面集中，形成不規則的深色縫線。

作答時應同時寫出其外形與成因。它不是單純的裂隙或沉積層理，而是受壓溶解後留下的界面；若縫合線具有方向性，也可反映受力與物質移除的情形。

（四）Augen gneiss（眼球狀片麻岩）

眼球狀片麻岩是一種具有片麻狀構造的變質岩，其中較大的卵圓形或透鏡狀礦物顆粒，像眼睛般散布於較細粒的片麻狀基質中。「Augen」是德文「眼睛」之意。這些眼狀顆粒常為長石，也可由其他較抗變形的礦物構成；周圍基質則因變形而繞過顆粒，形成眼狀外觀。

核心觀念

這題考變質岩的礦物組成、岩石組構與原岩判讀。判別「角閃岩」（Amphibolite）與「角閃石片岩」（Amphibole Schist）時，須分清楚兩種命名所強調的特徵：

• 角閃岩以主要礦物組合命名，主要由角閃石與斜長石組成，通常呈中、粗粒緻密狀；葉理可以微弱，也可能因角閃石定向排列而明顯。
• 角閃石片岩以片岩組構命名，主要由角閃石組成，最重要的辨識特徵是角閃石呈定向排列，形成明顯片理或片狀劈理。

兩者名稱中的「角閃石」都指角閃石族礦物，常見者為普通角閃石、鎂角閃石與陽起石；「片岩」則表示岩石具有顯著的片理組構。這是組構上的區別，不代表兩者必然形成於不同變質相。

解題方法

依序從主要組成礦物、葉理強弱、原岩與臺灣出露地點作答。角閃岩與角閃石片岩常由富鐵鎂質原岩變質形成，原岩判斷須連結其基性或鈣質成分；臺灣分布則須指出兩者在大南澳變質雜岩中的主要出露區。

1. 主要組成礦物與葉理

2. 可能的原岩

核心觀念

輝長岩（Gabbro）是粗粒深成基性火成岩，主要由鈣質斜長石與單斜輝石組成。此題考查以岩石的主要造岩礦物，配合手標本特徵與偏光顯微鏡下的光性，辨認輝長岩的兩種主要礦物。

解題方法

先掌握輝長岩的典型礦物組合：斜長石＋輝石，其中常見組合是鈣質斜長石（如拉長石）與普通輝石。野外以顏色、光澤、解理及粒度作初步辨認；薄片鑑定則利用正交偏光下的干涉色、雙晶與消光特徵確認礦物。

主要礦物與鑑定

1. 斜長石（Plagioclase）

**野外觀察：**通常呈白色至灰白色，玻璃光澤，粒狀且無明顯解理面；在輝長岩中常與深色輝石相間排列。肉眼不易精確區分斜長石種類，鈣質斜長石常呈灰白色，風化後可顯得較暗或帶污斑。

偏光顯微鏡觀察：

• **單偏光（PPL）：**無色，低突起，通常無多色性。
• **正交偏光（XPL）：**常見斜長石特徵性的聚片雙晶，呈明暗相間的條帶；干涉色通常為一級灰至白色，消光可呈斜消光。這些特徵可與沒有聚片雙晶的輝石區別。

2. 單斜輝石（Clinopyroxene；常見為普通輝石 Augite）

核心觀念

本題考查固溶體（solid solution）的定義，以及如何依斜長石端元成分的比例，將斜長石系列分類。

固溶體是指：**兩種或兩種以上化學成分不同的物質，在固態下形成單一均質晶相；其中一種成分的離子可置換另一種成分的離子，晶體結構仍維持同一類型。**因此，固溶體不是把不同礦物的晶粒混在一起，而是不同成分共同占據同一晶體結構中的位置。

斜長石是長石族礦物中的連續固溶體系列，兩端元為：

• 鈉長石（Albite, Ab）：$\mathrm{NaAlSi_3O_8}$
• 鈣長石（Anorthite, An）：$\mathrm{CaAl_2Si_2O_8}$

兩端元之間以鈣、鈉離子及鋁、矽離子的耦合置換維持電荷平衡：

因此，斜長石可用下列通式表示：

當 $x=0$ 時為鈉長石；當 $x=1$ 時為鈣長石。兩者之間的組成則為斜長石系列中的中間成分。

解題方法

先指出斜長石兩個端元的化學式，再說明從鈉長石端元向鈣長石端元變化時，$\mathrm{Na^+}$ 被 $\mathrm{Ca^{2+}}$ 取代，並同時以 $\mathrm{Al^{3+}}$ 取代 $\mathrm{Si^{4+}}$。這種配對置換使電荷保持平衡，也說明斜長石各組成可存在於同一晶體結構中，符合固溶體的定義。

分類時，以鈣長石端元 An 的莫耳百分比為依據：