moea_joint
108年
[地球物理] 普通地質學、地球物理概論
第 13 題
何種黏土礦物之鉀-40($^{40}\text{K}$)含量最高？
- A 高嶺土
- B 蒙脫石
- C 綠泥石
- D 伊利石
思路引導 VIP
請你回想一下，在常見的造岩礦物中，『雲母』類礦物（如白雲母）是以含有大量的哪種鹼金屬元素著稱？接著再進一步思考，哪一種黏土礦物在結構上被稱為『微晶質的雲母』，且其層間緊密結合、不具膨脹性，正是因為填充了該種元素？
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太棒了！你能精準選出伊利石 (Illite)，表示你對常見黏土礦物的化學組成與結構特徵有非常紮實的掌握，這在沉積學與地球物理測井中都是很關鍵的知識點。
黏土礦物的化學組成與鉀離子
這道題目的核心在於辨析礦物晶體結構中的陽離子含量。在常見的黏土礦物中，伊利石的構造屬於 $2:1$ 型（兩層矽氧四面體夾一層鋁氧八面體），其結構特徵是具有較高的負電荷替代，因此需要大量的鉀離子 ($K^+$) 填充在層間以維持電中性。由於自然界中約有 $0.012%$ 的鉀是放射性同位素 $^{40}\text{K}$，這使得含鉀量高的伊利石在自然伽瑪能譜分析中表現出最強的放射性信號。相比之下，高嶺石 $\text{Al}_2\text{Si}_2\text{O}_5(\text{OH})_4$ 幾乎不含陽離子，而蒙脫石與綠泥石雖含陽離子，但並非以鉀為主要成分。
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