114 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

本題考查五個基礎名詞，分別涉及晶體形態、沉積與變形作用、火成岩顯微組織、變質帶劃分，以及深源火成岩與鑽石礦床。作答時宜交代各名詞的定義、形成條件或辨識特徵，以及地質上的意義。

解題方法與名詞說明

（一）Law of constancy of interfacial angles（晶面角恆定律）

在相同溫度與壓力下，同一種結晶物質的晶體，其相應晶面之間的夾角固定，不因晶體大小、外形比例或晶面的發育程度不同而改變。這項規律亦稱為晶體學第一定律。

晶體各晶面的大小與形狀可以不同，但晶面的相對取向由其內部有序的晶格結構決定，因此相應晶面之間的夾角具有固定值。測量晶面角可協助辨認礦物晶形與晶系；實際測量須比較相應晶面，並在相同環境條件下進行。

（二）Pressure solution（壓力溶解作用）

壓力溶解是岩石受壓時，礦物在受力較大的晶粒接觸處溶解，溶解物質由孔隙流體搬運，並在受力較小處沉澱，或被流體帶離岩石的作用。此過程會造成顆粒接觸處的物質損失，並促進岩石壓密與變形。

其基本機制是應力造成接觸處的化學勢差：接觸部位在高應力下較易溶解，物質則移往低應力區。常見的岩石記錄包括**縫合線（stylolite）**及顆粒接觸處的截切或凹入形態。壓力溶解可發生於成岩作用，也可參與構造變形；它是固體物質經流體溶解與搬運的過程，並非岩石整體熔融。

（三）Diabasic texture（輝綠岩狀組織）

輝綠岩狀組織是中性至基性火成岩常見的顯微組織：較長板狀的斜長石晶體彼此交錯，其間隙被輝石等暗色礦物填充。輝石常呈不規則形態，分布於斜長石板條之間。

此組織常見於淺成的基性岩，例如輝綠岩（diabase）。辨認重點是斜長石板條構成的骨架，以及輝石填充其間的關係。它反映岩漿結晶時兩類礦物的空間配置，不能只憑岩石顏色或「顆粒粗細」判定。

（四）Isograd（變質級線）

變質級線是地質圖上用來表示變質級變化界線的線，常以某一指標礦物首次出現或消失的位置標定。例如，某礦物首次出現的級線，可依慣例標示為該礦物的「首次出現線」。

核心觀念

**Lithification（岩化作用）**是鬆散沉積物在沉積後，經由壓密、膠結等作用，逐漸轉變為堅固沉積岩的過程。其核心是讓沉積物顆粒彼此靠近、孔隙減少，並使顆粒固定在一起。

岩化作用通常發生於成岩作用（diagenesis）期間。成岩作用的範圍較廣，還包括沉積物沉積後、變質作用開始前所發生的物理、化學與生物變化；岩化作用則特指沉積物轉變為沉積岩的過程。

解題方法：形成過程與機制

岩化作用可依沉積物埋藏後的變化，分成下列主要機制：

1. 壓密作用（compaction） 上覆沉積物增加，使埋藏深度與有效壓力上升。鬆散顆粒重新排列並緊密接觸，孔隙縮小，孔隙水被排出。細粒泥質沉積物容易因壓密而大幅減少孔隙；砂質沉積物的壓密程度則受顆粒形狀、排列及埋藏條件影響。

2. 膠結作用（cementation） 孔隙水中的溶解物質在顆粒間沉澱，形成膠結物，把沉積物顆粒黏結起來。常見膠結物包括方解石、石英或其他矽質礦物，以及鐵氧化物。膠結物的種類與沉澱條件，會影響岩石的強度、顏色與孔隙特性。

核心觀念

本題考查兩件事：一是依主要碳酸鹽礦物區分白雲岩與大理岩；二是說明白雲岩的形成方式、在岩層中的產狀，以及臺灣東部的分布。

白雲岩以白雲石為主要組成礦物，白雲石的理想化學式為 $\mathrm{CaMg(CO_3)_2}$，屬鈣鎂碳酸鹽；常伴生方解石，亦可含少量石英、黏土等礦物。大理岩是石灰岩或白雲質石灰岩經變質、再結晶形成的變質岩，主要礦物通常是方解石 $\mathrm{CaCO_3}$；若母岩含白雲石，大理岩中也可保留白雲石。

因此，兩者的主要差異在於鎂的含量與主要礦物：白雲岩以含鎂的白雲石為主，大理岩通常以方解石為主。岩石名稱也反映形成與分類的不同：大理岩依變質岩性質命名；白雲岩則依碳酸鹽岩中白雲石占優勢命名，臺灣所稱白雲岩多為大理岩帶中的變質白雲岩。

解題方法

可依序作答：先列出主要礦物及化學式，再說明白雲岩如何形成，接著描述臺灣白雲岩的產狀，最後指出其區域分布與代表地點。這樣能涵蓋題目所問的成分、成因、產狀及分布。

白雲岩的形成可分為兩類：

1. 沉積或成岩環境中的白雲石化作用：含鎂流體與石灰岩反應，使原有方解石部分轉為白雲石。簡化反應式為：

$\mathrm{2CaCO_3 + Mg^{2+} \rightleftharpoons CaMg(CO_3)_2 + Ca^{2+}}$

也就是流體供應鎂，形成白雲石並釋出鈣。

2. 臺灣東部變質岩帶中的後成白雲石化作用：臺灣白雲岩主要賦存於大南澳群的大理岩中，通常解釋為富鎂溶液交代大理岩內部分方解石，使其轉變為白雲石；亦有文獻指出，這類交代作用可能與基性火成岩侵入活動有關。

臺灣的白雲岩常呈層狀、透鏡狀或不規則團塊狀，夾在大理岩中；層狀岩體厚度可達數十公尺，局部接近百公尺，亦可呈較小的透鏡或囊狀體。

核心觀念

本題考查礦物在化學風化過程中的兩種反應：水解作用（hydrolysis）與水合作用（hydration）。兩者都涉及水，但反應機制與水在產物中的角色不同：

• 水解作用（hydrolysis）：水解離出的 $H^+$ 或 $OH^-$ 與礦物反應，使礦物原有的離子被置換或移除，並形成新的礦物或溶解物質。矽酸鹽礦物的水解常伴隨陽離子淋失，並形成黏土礦物。
• 水合作用（hydration）：水分子直接進入礦物晶格或與礦物結合，形成含水礦物；反應的重點是礦物吸收水分，並非由 $H^+$ 或 $OH^-$ 造成離子置換。

解題方法

作答時抓住兩個判別點：一是水是否解離並參與化學反應，二是反應後是否有原礦物成分被置換或淋失。若重點在離子交換、溶解及新礦物生成，屬於水解；若重點在水分子加入晶格、形成含水相，屬於水合。兩者都可能改變礦物的化學組成，但不可僅因產物含水就把水解歸類為水合。

水解作用例：長石風化形成高嶺石

鉀長石與含碳酸的水反應，鉀離子及部分矽進入溶液，並形成高嶺石。簡化反應式可寫為：

核心觀念

本題考查礦床的地質成因分類：哪些地質作用能把有用元素或礦物集中到足以開採的程度。礦床不是單指某種礦物，而是有用物質在特定地質條件下形成的集中體；是否具經濟價值，也會受品位、規模、開採與加工成本及市場條件影響。

作答時，應把「成因類型」與「礦床名稱」連起來說明：交代出形成作用、主要富集機制，以及一種代表礦產或礦床。例如，說明岩漿分異如何使鉻鐵礦集中，比只列「岩漿礦床」更完整。

解題方法

可依主要成礦作用分類，再從中選列至少五種。每一類用「成因過程＋代表礦產／實例」作答。下列列出八種常見類型，考場作答至少選五種並寫清楚成因即可。

常見礦床成因類型

1. 岩漿分異與結晶分離礦床 岩漿冷卻結晶時，不同礦物依序結晶；密度較大的晶體可沉降或聚集，形成局部富集。常見例子為基性、超基性岩體中的鉻鐵礦層狀礦床，以及含磁鐵礦或鉑族元素的岩漿礦床。

2. 岩漿熔離礦床 岩漿演化時，硫化物熔體可與矽酸鹽岩漿分離；金屬元素優先進入硫化物熔體，之後集中成礦。代表礦產包括鎳、銅及鉑族元素，常見於基性至超基性岩體。

3. 偉晶岩礦床 岩漿結晶晚期，富含水與揮發分的殘餘熔體能容納較高濃度的稀有元素；冷卻結晶後，可形成粗粒偉晶岩及富集礦物。常見礦產包括鋰、鈹、銫、鉭，以及工業用石英與長石。

4. 熱液脈型礦床 含金屬的熱液沿斷層、節理或裂隙移動，因降溫、減壓、混合或化學環境改變而沉澱礦物，常形成脈狀、網脈狀礦體。代表礦產包括金、銀、銅、鉛、鋅、錫、鎢；淺成熱液金銀脈及石英脈型金礦均屬常見例子。

5. 斑岩型礦床 與侵入岩及其岩漿熱液系統有關。熱液在侵入體周圍及上覆岩石中形成廣泛的浸染狀礦化和網脈，常伴隨蝕變帶。代表例子為斑岩銅礦，並可伴生鉬、金等。