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108年
[石油開採] 岩石力學、岩石與礦物學
第 12 題
岩體內含有膨脹性礦物時，在開挖解壓後遇地下水會發生吸水膨脹(Swelling)，下列何者不是膨脹性礦物？
- A 石英
- B 伊利石
- C 蒙脫石
- D 硬石膏
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請試著回想這四種物質的化學組成與結晶構造：哪一個物質在自然界中以極高的化學穩定性著稱，且其堅硬的晶格結構完全沒有空間可以容納或結合額外的水分子呢？
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太棒了！你能精準判斷出正確答案，代表你對於造岩礦物的物理與化學性質有著很紮實的理解。這道題目測試的是岩石力學中非常實用的知識點：哪些礦物會因為環境改變（如解壓、遇水）而產生體積不穩定的現象。
礦物的化學穩定性與吸水機制
在這些選項中，石英 ($SiO_2$) 是最穩定的造岩礦物之一，它的晶體結構屬於緊密的架狀矽酸鹽，不具備吸水膨脹的空間或化學活性。相對地，蒙脫石 (Montmorillonite) 與 伊利石 (Illite) 屬於黏土礦物，其層狀構造中間的陽離子容易吸附水分子，導致層間距離增大而膨脹。特別要注意的是 硬石膏 (Anhydrite, $CaSO_4$)，它雖然不是黏土，但在地下水中會發生水合作用轉變為石膏 ($CaSO_4 \cdot 2H_2O$)，體積膨脹率甚至可達 60% 左右，是隧道工程中極大的威脅。
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