首頁 / 高考三級 地質考古題 / 民國115年 高考三級 地質 礦物與岩石學 民國115年 高考三級 地質 礦物與岩石學考古題
民國115年 高考三級 地質 礦物與岩石學收錄考選部官方試題，共 4 題可線上瀏覽，考選部未公告本科目答案。
題目與答案
請試述下列名詞之意涵︰（每小題4 分，共20 分）
Lamprophyre
Polytypism
Stylolite
Augen gneiss
Chondrite
參考解答（AI 生成，非官方） 一、Lamprophyre（煌斑岩）：為暗色、富鐵鎂的淺成（半深成）火成岩，呈斑狀結構，斑晶幾乎全為暗色礦物（角閃石、黑雲母、輝石、橄欖石），基質則由鉀長石、斜長石或似長石等淺色礦物組成，形成「暗色礦物先結晶、淺色礦物後結晶」的逆序結晶關係，是野外與薄片鑑定的關鍵。常呈岩牆、岩脈、岩床或火山頸，富含揮發分並常見碳酸鹽化、沸石化。依成分分鹼性系列（minette、kersantite、vogesite、camptonite、monchiquite）與鈣鹼性系列，多沿深斷裂帶侵入，可伴隨金或金剛石礦化。 二、Polytypism（多型現象）：同一化學成分的層狀結構礦物，因結構層沿垂直層面方向的堆疊順序（stacking sequence）或堆疊層數不同，而形成數種結晶構造的現象，是多形（polymorphism）的特例。其特點為層內構造與成分不變，僅層間位移與堆疊週期改變，通常以堆疊週期標示，如白雲母 1M、2M1、3T，輝鉬礦 2H、3R，蛇紋石、綠泥石與碳化矽亦有類似現象。可利用 X 光繞射的 d 值與對稱性、穿透式電子顯微鏡鑑定，並影響礦物的光性、密度、穩定性與風化行為。 三、Stylolite（柱狀構造、縫合線）：指碳酸鹽岩（石灰岩、白雲岩）中呈鋸齒柱狀的壓溶（pressure solution）縫合面，通常平行層面，縫合面上聚集黏土、有機質、鐵氧化物等不溶殘餘物而呈深色。成因是差異應力下礦物於應力集中處溶解、離子遷移後再沉澱，柱齒（teeth）尖端指向最大主應力方向（σ1），振幅由毫米至數十公分。可用以判定古應力方位、估算地層縮短量與體積損失，為構造分析與儲層評估的重要構造。 四、Augen gneiss（眼球狀片麻岩）：指片麻岩中發育粒徑明顯較大的透鏡狀或眼球狀（augen）殘斑，多為鉀長石或斜長石，亦可為石英，其周圍被細粒白雲母、黑雲母、石英與長石構成的片理包繞，兩端常見壓力影（pressure shadow）。成因是花崗岩質原岩在韌性剪切帶中受不均勻變形，長石作為剛性殘斑（porphyroclast）不易再結晶，基質則發生動態再結晶並繞流。多屬正片麻岩（orthogneiss），為韌性剪切帶與高變質度的指標。 五、Chondrite（球粒隕石）：為未經強烈熔融分化的石質隕石，含毫米級的球粒（chondrules，由熔滴快速冷凝形成的矽酸鹽球體）、基質與金屬-硫化物。其化學成分接近太陽系整體組成（氫、氦等揮發分除外），為地球與類地行星的原始參考物質。依成分分碳質（CI、CM、CO、CV、CR）、普通（H、L、LL）、頑火輝石（E）、R、K 等群。CI 球粒隕石常用於元素豐度標準化（如稀土元素的 chondrite-normalized 圖），亦為太陽系定年與同位素研究的重要對象。
「Amphibolite」與「Amphibole Schist」皆屬於變質岩的岩石種類，請問
此兩種岩石的主要組成礦物及其葉理特徵為何？（15 分）並說明兩者可
能的原岩（Protolith）種類及在臺灣的分布地點。（15 分）
參考解答（AI 生成，非官方） 一、定義與分類地位：Amphibolite（角閃岩）是以角閃石與斜長石為主的中級變質岩，屬角閃岩相（amphibolite facies），約 500 至 700 度、0.3 至 1.2 GPa；Amphibole schist（角閃片岩）則是角閃石含量高且具明顯片理（schistosity）的片岩。兩者礦物組合相近，主要差別在葉理發育程度與變形強度，野外常呈漸變關係，須以構造與含量判定。 二、主要組成礦物：兩者均以鈣質角閃石（hornblende，韭角閃石）與斜長石（andesine 至 labradorite）為主。角閃岩中角閃石約 30 至 60%、斜長石約 20 至 40%，可含石英、黑雲母、石榴子石、綠簾石、透輝石、磁鐵礦與鈦鐵礦；角閃片岩的角閃石含量更高（可達 50 至 70%），並有較多白雲母、綠泥石、綠簾石與石英，副礦物以磁鐵礦、鈦鐵礦、磷灰石常見。 三、葉理特徵比較：角閃岩多呈塊狀或弱面理，角閃石為柱狀變晶（nematoblastic）且定向不明顯，常見粒狀變晶結構，可發育條帶或褶皺；角閃片岩則具貫穿性片理，柱狀角閃石與片狀雲母平行排列，發育礦物線理（mineral lineation）、片理面與微褶皺，手標本即可見明顯的片理剝離面與絲絹光澤。因此前者偏向塊狀構造，後者屬典型片狀構造。 四、可能原岩：兩者原岩相似，以基性火成岩為主，包括玄武岩、輝綠岩、輝長岩、安山岩、基性凝灰岩與火山角礫岩；亦可為鈣質泥岩、泥灰岩、鈣質硬砂岩等沉積岩。原岩為火成岩者稱正角閃岩（ortho-amphibolite），為沉積岩者稱副角閃岩（para-amphibolite），可藉 Zr/Ti、Ni/Cr 比值、野外產狀與有無殘餘火成結構判斷。 五、臺灣分布地點：主要見於中央山脈東翼的大南澳片岩（Tananao Schist Complex）。太魯閣帶（西側）見於花蓮和平、清水、洛韶、天祥、碧綠一帶，常與大理岩、石墨片岩、綠色片岩互層；玉里帶（東側）見於玉里、瑞穗、萬榮、利稻、知本、金崙及屏東牡丹、旭海等地，與蛇綠岩系的變質基性岩、藍閃石片岩共生，為板岩帶與片岩帶交界附近的重要岩類。
「Gabbro」是地殼常見的一種岩石，請問其兩種主要組成礦物為何？（6 分）
並分別說明在野外觀察及在偏光顯微鏡下如何觀察鑑定？（14 分）
參考解答（AI 生成，非官方） 一、主要組成礦物：Gabbro（輝長岩）為基性深成岩，兩種主要礦物為鈣質斜長石（labradorite 至 bytownite，An 約 50 至 90，含量約 50 至 60%）與單斜輝石（clinopyroxene，以 augite 普通輝石為主，含量約 35 至 45%）。次要礦物有橄欖石、斜方輝石、磁鐵礦、鈦鐵礦、磷灰石，以及蛇紋石、綠泥石、陽起石等蝕變產物。 二、野外觀察鑑定：顏色深（暗灰、綠黑），中至粗粒（粒徑約 2 至 10 毫米），等粒狀（equigranular），不含石英，比重約 2.9 至 3.1，較花崗岩沉重。可見輝石閃光與斜長石板狀晶面，風化面呈褐紅色並常呈洋蔥狀剝離，節理發達。常與玄武岩、輝綠岩、橄欖岩、蛇紋岩共生，產於蛇綠岩層序中下部的層狀輝長岩、均質輝長岩，或層狀基性侵入體底部，可依產狀、粒徑與伴生岩類與玄武岩、輝綠岩區別。 三、偏光顯微鏡下觀察：斜長石呈自形至半自形板條狀（lath），常見鈉長石雙晶（albite twinning）與卡納雙晶（Carlsbad twinning）構成的聚片雙晶，干涉色為一級灰白至淡黃，斜消光；輝石為半自形至他形，具兩組近正交（約 87 度）解理，干涉色二級藍綠至紫紅，斜消光，c∧Z 約 35 至 50 度。若輝石大晶體包裹眾多斜長石板條，稱輝綠結構（ophitic 或 subophitic texture），為重要鑑定特徵。 四、輔助鑑定與注意事項：可以薄片測定斜長石 An 值（消光角法、雙晶法）與輝石成分，並以電子微探分析確認；全岩化學（SiO2 約 45 至 52%、MgO 較高）與 CIPW 標準礦物計算可佐證。若斜長石被鈉長石與綠簾石交代（saussuritization）、輝石變為陽起石與綠泥石（uralitization），須注意變質或蝕變影響，避免誤判為角閃岩或變質輝長岩。
斜長石（Plagioclase）是長石的一種，也是在自然界中極常見且重要的矽
酸鹽造岩礦物。請試以斜長石為例，說明何謂「Solid Solution」？（15 分）
並說明斜長石如何依固溶體系列分類。（15 分）
參考解答（AI 生成，非官方） 一、Solid Solution（固溶體）的定義：指兩種或以上端成分（end member）在相同晶格位置上互相取代，形成成分可連續變化、結構單一且均勻的結晶相。其成立條件為離子半徑相近、電荷與配位數相容、晶格能允許，且高溫下熵效應有助混合。依取代方式分置換型（substitutional）、填隙型（interstitial）與缺席型（omission），置換型又可分簡單置換與耦合置換（coupled substitution）。 二、斜長石的置換機制：斜長石為鈉長石（albite，NaAlSi3O8，Ab）與鈣長石（anorthite，CaAl2Si2O8，An）的完全固溶體系列，置換方式為 Na+ 加 Si4+ 換為 Ca2+ 加 Al3+ 的耦合置換，即 Ca 進入 A 位時伴隨 Al 取代 Si 進入四面體位，以維持電荷平衡。故 An 值增加時 Al 升高、Si 降低，晶胞體積略增，折射率、比重與干涉色亦隨成分改變。 三、溫度與出溶：高溫下（約 700 度以上）Ab 與 An 可完全混溶；低溫時於 An 約 2 至 15%、30 至 50%、60 至 85% 等區間出現混溶間隙（miscibility gap），固溶體分解出溶（exsolution），形成鈉長石與鈣長石的顯微葉片，即 peristerite、Boggild、Huttenlocher 間隙，可造成暈彩（labradorescence）或雲霧狀外觀。因此斜長石成分可作為岩漿結晶溫度與冷卻速率的指標。 四、依固溶體系列分類：以 100×Ca/(Ca+Na) 計算 An 莫耳百分比，分為鈉長石 Albite（An 0 至 10）、奧長石 Oligoclase（An 10 至 30）、中長石 Andesine（An 30 至 50）、拉長石 Labradorite（An 50 至 70）、倍長石 Bytownite（An 70 至 90）、鈣長石 Anorthite（An 90 至 100）。另鹼性長石系列為 Or-Ab 固溶體（sanidine、orthoclase、microcline、anorthoclase），兩系列在 Or-Ab-An 三元圖上構成完整成分空間。 五、鑑定方法與地質意義：可用薄片上的聚片雙晶、消光角與干涉色估算 An 值，油浸法測折射率，X 光繞射測峰位位移，或電子微探分析取得精確成分。斜長石 An 值隨岩漿分化由高變低（鈣質斜長石趨向鈉質），可判斷岩類（輝長岩 An 50 至 90、花崗岩 An 10 至 30）、變質度（綠片岩相以鈉長石為主、角閃岩相為中長石）及隕石與月球岩石成因，並可配合二長石溫度計估算結晶溫度。