113 專技高考高等考試 應用地質技師 礦物學與岩石學（包括經濟地質學） 考古題詳解

核心觀念

本題考查五個常見岩石學與經濟地質學名詞，涵蓋隕石分類、熱液礦物、混合岩、捕虜岩，以及砂岩分類。作答時宜先指出各名詞的成因或組成，再補充其典型特徵與地質意義。

解題方法

依「是什麼、如何形成、有哪些辨識特徵」逐項說明。礦物或岩石名稱若同時涉及組成與產狀，兩者都要交代；只寫中文譯名通常不足以取得完整分數。

名詞解釋

(1) Pallasite（橄欖隕鐵）

Pallasite 是一種石鐵隕石，主要由橄欖石晶體與鐵鎳金屬組成。橄欖石常呈近乎完整的晶體，散布在連續或半連續的鐵鎳金屬基質中；切片後可見橄欖石嵌在金屬之間，外觀相當醒目。

它通常被解釋為與分異天體中矽酸鹽物質和金屬物質的交界有關，因此可提供小行星或其他母體內部組成、分異過程的線索。答題重點是「橄欖石＋鐵鎳金屬＋石鐵隕石」。

(2) Hokutolite（北投石）

Hokutolite 是一種以硫酸鋇（重晶石成分）為主、含鉛的鉛鋇硫酸鹽礦物，化學組成可表示為重晶石與硫酸鉛端元的固溶系列，常以 $(\mathrm{Ba,Pb})\mathrm{SO_4}$ 概括。其典型產狀與北投、陽明山一帶的酸性溫泉沉積作用有關，常由含鋇、鉛的熱泉水在地表或近地表沉澱形成。

北投石因產地與名稱而知名，答題須寫出其含鋇、含鉛的硫酸鹽組成及溫泉沉積產狀；僅寫「一種礦物」不足以說明其意涵。

(3) Migmatites（混合岩）

混合岩是具有變質岩與火成岩特徵混合外觀的岩石，常見於高級變質作用環境。典型混合岩包含較暗色、富鐵鎂的古老變質部分（古成岩，paleosome）與較淺色、富長英質的脈體或條帶（新成岩，neosome）。

淺色部分常與部分熔融產生的熔體及其結晶產物有關；熔體可在原地分異或移出後再結晶。因此，混合岩記錄了深部地殼高級變質、部分熔融及熔體移動等過程。作答時應指出其「變質岩與火成岩特徵的混合構造」，並補上常見成因為部分熔融。

(4) Xenoliths（捕虜岩）

核心觀念

油氣田的形成須有一套相互配合的石油地質條件：有足量油氣生成，能移出並運移，進入適當的儲集空間，再被封存而保存下來。常見的四項主要條件為生油層、儲集層、蓋層與圈閉；油氣運移與保存則是這些條件發揮作用的必要過程。

解題方法

採用「生成—儲集—封閉—聚集」的成藏系統來作答，並逐一說明各要件的功能與地質特性：

1. 生油層（烴源岩）：提供油氣來源。
2. 儲集層：提供油氣聚集的孔隙與裂隙空間。
3. 蓋層：阻止油氣繼續向上逸散。
4. 圈閉：形成可使油氣聚集的封閉空間。

四者須在適當的地質時序與位置上配合；即使油氣已生成，若無法運移至儲集層、缺乏有效封閉，或圈閉形成時機不合，仍難以形成可採油氣田。

四項主要地質條件

一、生油層（烴源岩）

生油層通常是富含有機質的細粒沉積岩，如頁岩、泥岩或泥灰岩。有機質經埋藏、升溫及足夠時間的熱演化，轉化為油氣。其生烴能力與有機質含量、類型、成熟度及埋藏史有關。

油氣生成後須能從烴源岩排出，並沿孔隙、裂隙或斷層向外運移；若僅有有機質但未達適當成熟度，或生成的油氣無法排出，便不具有效供烴條件。

二、儲集層

儲集層是油氣聚集的岩層，通常具有較好的孔隙度與滲透率。孔隙度決定岩石可容納油氣的空間，滲透率則影響油氣運移及開採流動能力。

核心觀念

$Al_2SiO_5$ 有三種天然同質異像體：紅柱石（andalusite）、藍晶石（kyanite）與矽線石（sillimanite）。同質異像是指化學成分相同、晶體結構不同，因此三者的晶系、物性與穩定的壓力—溫度範圍各異。

這組礦物是變質岩石學的重要指標礦物。比較它們的穩定範圍及共生礦物，可推估岩石形成或變質時的壓力、溫度條件，並追蹤變質作用的演化。

解題方法

作答時先列出三種礦物，再逐一說明晶系與外觀，最後說明其地質用途。核心判別關係是：紅柱石主要代表相對低壓條件，藍晶石代表相對高壓條件，矽線石代表較高溫條件。這是一般變質岩石學上的概括；實際的壓力—溫度判斷仍須配合共生礦物組合與岩石化學成分。

三者晶系容易混淆：紅柱石與矽線石同屬斜方晶系，藍晶石屬三斜晶系；但紅柱石與矽線石的晶體結構仍不相同，因此是不同礦物。

地質研究上的用途

核心觀念

黃鐵礦（pyrite，$FeS_2$）與自然金（native gold，$Au$）都常呈黃至黃銅色，且都可見金屬光澤，因此只憑顏色容易誤判。野外辨識的關鍵在於比較兩者的條痕、硬度、延展性、密度、晶形與風化反應：

• 黃鐵礦是硬而脆的硫化物，常形成規則晶形；自然金則是柔軟、具延展性的金屬，常呈不規則粒狀或片狀。
• 黃鐵礦的相對密度約 $5$，自然金約 $19.3$，同體積下自然金明顯更重。
• 黃鐵礦條痕呈綠黑色至褐黑色，自然金則呈金黃色。

解題方法

本題是野外礦物鑑定題，應列出可操作的簡易測試，並對每項交代「如何進行」及「兩者差異」。以下列出七種方法；實際鑑定宜綜合多項特徵，避免只憑單一觀察下結論。

1. 條痕

**如何進行：**用礦物在未上釉的白色條痕板上刮磨，觀察留下的粉末顏色。

差異：

• **黃鐵礦：**條痕通常為綠黑色至褐黑色。
• **自然金：**條痕呈金黃色。

條痕是粉末的顏色，通常比礦物表面的反光色更具鑑別力。若標本太硬而無法在條痕板上留下粉末，可刮取少量細粉再觀察。

2. 硬度

**如何進行：**以小刀或鋼針刮試新鮮表面，也可用指甲、銅片作比較。試刮時確認刮痕是由工具刻出，還是礦物粉末附著在表面。

差異：

• **黃鐵礦：**莫氏硬度約 $6$–$6.5$，一般小刀難以刻動；鋼針也不易留下刮痕。
• **自然金：**莫氏硬度約 $2.5$–$3$，可被小刀或鋼針刻動，遠較黃鐵礦柔軟。

**注意：**金屬工具可能在礦物表面留下金屬痕跡，不能把附著的工具金屬誤認成礦物本身的刮痕。

3. 延展性與脆性

**如何進行：**取少量細粒或薄片，以鑷子尖端或小錘輕壓、輕敲；避免破壞重要標本，也避免直接以手接觸不明粉塵。

差異：

• **黃鐵礦：**質脆，受力容易碎裂或裂成不規則碎片。
• **自然金：**具延展性，受壓會變扁、展薄或彎曲，不會像黃鐵礦一樣碎成粉末。

這是兩者最直觀的物理差異之一：金會變形，黃鐵礦則會破裂。

4. 相對密度與手感

**如何進行：**先以手掂量同體積的可疑顆粒；較精確時可用天平及量水體積法測密度，計算 $密度=質量/體積$。

核心觀念

本題考查金瓜石—九份淺成熱液金銅礦床的圍岩換質：辨認常見的矽化、黏土化及綠泥石化（青磐岩化），說明它們相對於礦化中心的空間分帶，並比較安山岩、砂岩與頁岩的換質反應。

熱液換質是熱液與圍岩反應，使原有礦物部分或大部分被新生礦物取代，並改變岩石的化學成分與物性。熱液主要沿斷層、裂隙、破碎帶及岩石孔隙流動，因此換質常集中於通道附近，並向外減弱；實際強弱也受岩性、裂隙密度與流體酸鹼性影響。

解題方法

依「作用類型—空間分布—不同岩性反應」三層作答。先交代三種換質作用及典型礦物，再描述礦體中心向外的分帶，最後指出相同熱液作用在不同原岩中會形成不同特徵。

三種熱液換質作用

一、矽化作用（silicification）

熱液帶入或重新分配二氧化矽，使石英、玉髓等矽質礦物充填孔隙、裂隙，或交代原岩礦物。矽化岩通常堅硬、緻密、抗風化；若原有礦物被溶蝕而孔洞未完全被石英充填，也可形成多孔的矽質岩。金瓜石重要礦體常與矽化岩伴生。

二、黏土化作用（argillic alteration）

酸性熱液分解長石及其他矽酸鹽礦物，形成高嶺石、蒙脫石等黏土礦物；局部亦可伴隨絹雲母、明礬石等。岩石常呈淺色、鬆軟，原有礦物與構造逐漸被破壞。若酸性淋濾強烈，鹼金屬、鹼土金屬及部分鐵、鎂等成分被帶走，則可形成進階黏土化或殘餘矽質岩。

三、綠泥石化作用（chloritization；青磐岩化，propylitic alteration）

熱液使原岩中的鐵鎂礦物及部分斜長石轉變為綠泥石，常伴隨綠簾石、方解石、石英、黃鐵礦等。岩石常呈綠色，原有結構多仍可辨認，整體換質通常較黏土化帶溫和、分散。

空間分布行為

金瓜石—九份常見概念分帶為由礦化中心向外：