109 專技高考高等考試 採礦工程技師 地質與礦床 考古題詳解

核心觀念：「一致型」描述礦體與圍岩的層理、片理或其他主要面狀構造的空間關係。礦體大致順著圍岩的層面展布，與圍岩構造面平行或近於平行，稱為一致型礦體。反之，若礦體切穿圍岩層理或其他構造面，則稱為不一致型礦體（discordant orebody）。

**解題方法：**判斷重點是礦體與圍岩構造面的相對方向，不是礦體是否呈層狀，也不是礦床的成因。沉積成因礦床常呈一致型，但後來沿層交代形成的礦體也可以一致；火成或熱液成因礦體則不必然是不一致型。

**解題技巧：**記住 concordant 的關鍵是「順層、順構造」，discordant 的關鍵是「切層、斜交」。

**【答案】**一致型礦體是指其延伸方向大致平行於圍岩層理、片理或其他主要構造面的礦體。

（二）殼狀條帶（crustiform banding）

**核心觀念：**殼狀條帶是熱液脈中常見的條帶構造，指不同礦物或不同成分的礦物層，沿著脈壁向脈心依序沉澱，形成一層包一層、近似殼層的排列。這種構造常見於脈狀礦床，尤其是開放裂隙中熱液反覆沉澱所形成的脈體。

**解題方法：**先辨認其空間形態：條帶大致平行於脈壁，向脈心呈殼層狀排列。每一層記錄一次或一段礦物沉澱過程；若裂隙反覆張開、充填，條帶可在脈體兩側向中央生長，並可能伴隨對稱或重複的層帶。

**解題技巧：**crustiform 可聯想「外殼層層包覆」；不要與角礫岩構造混淆，殼狀條帶是礦物沉澱層帶，角礫岩則是碎屑或圍岩碎塊被膠結的構造。

**【答案】**殼狀條帶是熱液礦脈中不同礦物或成分依序沿脈壁向脈心沉澱，形成平行脈壁、層層包覆的殼層狀條帶構造。

（三）深成蝕變（hypogene alteration）

核心觀念

本題考查地質圖如何以符號表達地質構造面的方向，以及線狀地質構造的方向。判讀時先分清楚資料對象：

• 趨向與傾沒（trend and plunge）：描述一條線在三度空間中的方向，例如褶皺軸、礦物線理、擦痕或礦脈交線。
• 走向與傾斜（strike and dip）：描述一個面的方向，例如岩層面、斷層面、節理面或片理面。

兩組資料皆由「水平面上的方向」與「相對水平面的角度」組成，但所描述的幾何對象不同。

解題方法與四個定義

趨向與傾沒

**趨向（trend）**是線狀構造的水平投影方向，以方位角表示，通常由正北起順時針量度，範圍為 $0^\circ$ 至 $360^\circ$。

**傾沒（plunge）**是線狀構造向下傾入水平面的角度，介於水平的 $0^\circ$ 與垂直向下的 $90^\circ$ 之間。

例如，某褶皺軸的趨向為 $045^\circ$、傾沒為 $20^\circ$，表示其水平投影朝東北方，並向下傾入水平面 $20^\circ$。

**圖示方法：**在觀測點畫一支箭頭表示線的趨向與傾沒方向，箭頭所指方向為線向下傾沒的方向，旁註傾沒角度，例如「$20^\circ$」。若需交代方位，可再註明「$045^\circ$」或以北向方位符號標示。地質圖常以線理符號搭配傾沒角度表示；圖例應說明箭頭及數字的意義。

走向與傾斜

**走向（strike）**是地質面與水平面的交線方向，以方位角表示；走向線有相差 $180^\circ$ 的兩個等價方向，例如 $045^\circ$ 與 $225^\circ$ 表示同一條走向線。

**傾斜（dip）**是該地質面相對水平面的最大傾斜角度；傾斜方向與走向垂直，並指向地質面向下傾斜的一側。傾斜角介於 $0^\circ$ 與 $90^\circ$ 之間。

例如，岩層走向為 $045^\circ$，向東南傾斜 $30^\circ$，可記為走向／傾斜方向／傾角，例如「$045^\circ／135^\circ／30^\circ$」。採用右手定則時，方位角 $045^\circ$ 的走向，其傾斜方向為右側的 $135^\circ$，可簡記為「$045^\circ／30^\circ$（右手定則）」。

**圖示方法：**常以一條短線表示走向，並在短線一端加短垂線或刻痕，指向傾斜方向；數字標示傾斜角，例如「$30^\circ$」。符號的長線表示走向，短刻線指示傾向。

核心觀念

礦體品位（grade）是指礦石中有用組分的含量，亦即有用金屬或礦物的質量占礦石總質量的比例。它反映礦石的富集程度，但不直接代表礦體的總金屬量；總金屬量還須結合礦石噸數計算。

常見表示方式如下：

• 金屬礦：重量百分率（%），或克／噸（g/t）、毫克／公斤（mg/kg）。
• 貴金屬：常用克／噸（g/t），有時也用盎司／短噸。
• 非金屬礦：可按有用礦物或有效成分的重量百分率表示。
• 體積含量或品位特殊的礦種：依礦種慣例採用適當單位。

例如，銅品位 $1\%$ 表示每 $100$ 噸礦石含有 $1$ 噸銅；金品位 $2\ \mathrm{g/t}$ 表示每噸礦石含有 $2$ 克金。

解題方法

本題按礦石從「礦體估算、採礦、選礦到尾礦」的物料流程，說明五種品位的意義及計算方法。計算時要先界定計算範圍與物料基準，再以有用成分量除以相應物料量。常用原則為：

1. 平均品位（average grade）

平均品位是某一礦體、區塊或礦石批次中，依其總量加權後的平均有用成分含量。若不同區段的噸數與品位分別為 $T_i$、$g_i$，則：

若以樣品或鑽孔資料估算，需依礦體幾何形態、取樣代表性及估算方法，將各區段品位加權；常用權重包括代表噸數、體積乘密度，或依礦體延伸方向設定的影響範圍。不能把各樣品品位直接作算術平均，除非各樣品代表的礦石量相同。

2. 邊際品位（cutoff grade）

邊際品位是用來區分「納入礦石」與「不納入礦石」的最低品位界線。低於邊際品位的物料通常不列為可採礦石，可能作為廢石、低品位物料或暫不開採物料；實際分類仍須配合礦山的採礦與處理規劃。

邊際品位不是固定的地質常數，通常依金屬價格、採礦成本、選礦與冶煉成本、回收率、支付條件、稅費及經濟假設估算。簡化情況下，若每噸礦石須由可回收金屬價值支付的成本為 $C$，金屬價格為 $P$，冶煉支付率為 $s$，回收率為 $R$，則：

式中須使單位一致；若 $P$ 以貨幣／金屬重量表示，$C$ 以貨幣／礦石重量表示，所得 $g_c$ 即為金屬重量／礦石重量。實際礦山可能採用較完整的現金流與礦山規劃模型估算。

3. 可開採品位（minable grade）

可開採品位是依採礦設計與採礦條件，預定能從礦體中實際採出的礦石品位。估算時須考慮採礦方法、採礦損失、貧化（waste dilution）、開採邊界及採礦選擇性等因素。

核心觀念

本題考斑岩型金－銅礦床的熱液蝕變分帶：熱液沿侵入體周圍的裂隙與孔隙流動，改變圍岩的礦物組成，形成可供辨識的蝕變帶。判讀時要掌握兩件事：各帶的代表性礦物組合，以及它們相對於礦體的大致位置。

題目列出的四帶可概括為：絹雲母化帶以石英－絹雲母－黃鐵礦為代表；矽化帶以石英為主；青盤岩化帶以綠泥石－綠簾石－方解石為代表；泥質化帶以黏土礦物為主。

解題方法

先按礦物組合辨認各蝕變類型，再依熱液系統常見的空間分帶，從礦化中心往外、並兼顧近地表的上部位置，說明分布。答題時應指出這是典型模式；實際礦床的帶界可不規則，也會受後期熱液作用覆蓋。

分布型態與形成原因

1. 礦化中心附近：矽化與絹雲母化常見

金銅礦化與岩漿熱液活動密切相關。石英可由富矽熱液在裂隙中沉澱，或由熱液交代圍岩形成，因此矽化常沿礦化中心的脈網與通道發育。絹雲母化則反映熱液與圍岩反應後，長石等原生礦物遭交代，形成絹雲母、石英及黃鐵礦；它常伴隨礦脈與硫化物礦化，並可覆蓋較早期的蝕變。

核心觀念

鉻鐵礦（chromite）是尖晶石族氧化物，常用理想化學式表示為 $FeCr_2O_4$。火成岩中鉻鐵礦含量通常不高，但「含鉻鐵礦的岩石」與「鉻鐵岩（chromitite）」不同：後者是鉻鐵礦高度富集、含量可超過 $50\%$ 的礦石。

本題考兩個重點：

1. 成礦機制：岩漿如何從稀少的鉻鐵礦晶體，形成高品位的鉻鐵礦層或豆莢狀礦體。
2. 地體構造與臺灣產狀：經濟性鉻鐵礦常見的地質環境，以及臺灣鉻鐵礦的實際分布與規模。

解題方法

作答時先說明「形成鉻鐵礦晶體」與「使晶體大量聚集」是兩個不同階段。岩漿須先進入鉻鐵礦穩定結晶的條件，之後再由晶體分離、搬運與集中作用形成礦體。

一、岩漿作用如何將鉻鐵礦富集至高品位

鉻鐵礦含量偏低的普通火成岩，要形成含量超過 $50\%$ 的鉻鐵岩，主要需經歷下列過程：

1. 使岩漿達到鉻鐵礦飽和 岩漿的成分、溫度、壓力與氧化還原狀態改變時，鉻鐵礦可能先於其他矽酸鹽礦物大量結晶。岩漿補注、分異結晶，或不同成分岩漿混合，都可改變熔體成分，使鉻鐵礦進入飽和並析晶。岩漿與圍岩同化反應，以及富水熔體作用，也能促成鉻鐵礦飽和或結晶。

2. 使鉻鐵礦晶體與熔體分離 鉻鐵礦晶體可在岩漿房或岩漿通道中沉降、聚集，也可受岩漿流動、晶體團聚及通道幾何形狀控制，集中在特定層位或局部透鏡狀部位。晶體堆積後，排出大部分矽酸鹽熔體，便可形成鉻鐵礦比例很高的礦石。

3. 岩漿房與地函通道中形成不同形態的礦體 在大型分異鎂鐵—超鎂鐵質侵入體內，鉻鐵礦晶體可集中成層，形成層狀鉻鐵礦床；在蛇綠岩地函橄欖岩的岩漿通道中，熔體與地函橄欖岩反應、不同熔體混合及鉻鐵礦晶體聚集，可形成豆莢狀鉻鐵礦床。

因此，富集的關鍵不是一般岩石中「原本就含有很多鉻鐵礦」，而是岩漿先大量析出鉻鐵礦，再使晶體和矽酸鹽熔體有效分離，讓晶體集中成礦。

二、具經濟價值的鉻鐵礦產於何種地體構造環境

經濟性鉻鐵礦主要見於兩類鎂鐵—超鎂鐵質岩體：