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高考申論題 111年 [採礦工程] 礦物與岩石學

第 一 題

📖 題組:
請試述下列名詞之意涵:(每小題 5 分,共 25 分)
📝 此題為申論題,共 5 小題

小題 (一)

Anti-perthite

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看到「Anti-perthite」,考生應直覺聯想到長石族的「固溶體分離(Exsolution)」現象。解題時須對比 Perthite(條紋長石),明確指出「主晶」與「客晶」的礦物種類與化學成分,並從岩石成因論角度解釋其代表的高溫、緩慢冷卻之地質環境與溫壓意義。

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「反條紋長石 (Anti-perthite)」指一種由長石族礦物固溶體分離 (Exsolution) 所形成的共生結構,其特徵為以富鈉斜長石 (Na-rich Plagioclase) 為主晶 (Host),內部夾雜著鹼性長石 (Alkali Feldspar,如鉀長石 K-feldspar) 的條紋或斑滴狀包裹體 (Lamellae/Blebs),與主晶為鉀長石的條紋長石 (Perthite) 結構恰好相反。 特徵包含:(1) 化學組成與構造:主晶多為鈉長石 (Albite) 或寡長石 (Oligoclase),客晶為正長石 (Orthoclase) 或微斜長石 (Microcline);(2) 成因論:源於高溫岩漿或高級變質作用的冷卻過程,原先均勻的長石固溶體因溫度下降導致互溶度降低,使相對少量的鉀長石相從斜長石晶格中擴散並析出;(3) 岩石學意義:指示岩石經歷過高溫結晶與極緩慢冷卻的地質熱力學過程。 實務應用上,反條紋長石常作為深部地殼岩石(如麻粒岩相 granulite facies 變質岩、紫蘇輝長岩 charnockite)的熱力學溫壓指標;在臺灣地質背景中,此類高溫深成岩雖較少大面積出露於地表,但可於源自地殼深部的擄獲岩 (Xenoliths) 中尋得,為探討古臺灣造山帶深部熱力演化與岩漿冷卻歷史的重要岩相學證據。

小題 (二)

Perthite

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看到 Perthite(條紋長石),首先應聯想到鹼性長石(Alkali feldspar)系統中的「出溶作用(Exsolution)」。必須點出其化學組成(富鉀長石宿主、富鈉長石條紋)以及形成機制(高溫固溶體隨溫度下降互溶度降低而分離),並提及岩漿緩慢冷卻的地質意義。

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「條紋長石(Perthite)」指富鉀的鹼性長石(Alkali feldspar)內部夾雜著富鈉的鈉長石(Albite)條紋或薄片構造的一種長石交生礦物。 特徵包含: (1) 化學組成:以富鉀長石(如正長石 Orthoclase 或微斜長石 Microcline,$KAlSi_3O_8$)為宿主礦物(Host),內部平行排列著富鈉長石($NaAlSi_3O_8$)的析出條紋。

小題 (三)

Accretionary lapilli

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看到「Accretionary lapilli」,首先拆解字首與字根:accretionary(增生的/同心圓狀累積的)與 lapilli(火山礫,粒徑2-64mm)。接著切入成因與特徵,強調火山灰與水氣結合所形成的同心圓構造,最後務必點出其岩石學意義——指示富含水氣的火山爆發環境(如射水岩漿作用),並可嘗試連結臺灣火山岩(如海岸山脈或澎湖)的相學解析。

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「增生火山礫(Accretionary lapilli)」指在火山噴發過程中,細微的火山灰顆粒在空中圍繞著一個核心(如水滴、冰晶或岩屑),經由水氣凝結或靜電引力作用,層層吸附增生而成的球狀或橢球狀火山碎屑物。 特徵包含:(1) 粒徑大多介於 2 至 64 公厘(mm)之間,分類上屬於火山礫(lapilli)級別;(2) 內部剖面具有極為明顯的「同心圓狀(concentric)」層疊構造,類似冰雹的內部結構;(3) 顆粒外層通常比內層更加細緻且緊密。 實務應用與地質意義為:它是極佳的環境相指標(facies indicator),代表該火山碎屑岩形成於「富含水分的噴發環境」。常見於射水岩漿爆發(phreatomagmatic eruption)或伴隨暴雨的普林尼式(Plinian)火山灰雲沉降中。在臺灣區域地質實務上,若於海岸山脈的島弧火山碎屑岩(如都鑾山層 Tuluanshan Formation)或澎湖群島的凝灰岩(Tuff)夾層中發現此構造,即可作為強烈證據,推論當時岩漿曾與淺海水、地下水或大量大氣降水發生過劇烈的交互作用。

小題 (四)

Protolith

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看到「Protolith」應直譯為「原岩」,即變質岩形成前的母岩。答題時須點出其涵蓋火成岩、沉積岩等,強調原岩的化學成分(bulk composition)決定了變質礦物群,並結合臺灣大南澳片岩(如大理岩與石灰岩的關係)舉例以展現實務連結。

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「原岩(Protolith)」指變質岩(metamorphic rocks)在經歷溫度、壓力或熱液改變等變質作用(metamorphism)之前的原始母岩。 其特徵與地質意義包含: (1) 種類廣泛:原岩可為火成岩(igneous rocks)、沉積岩(sedimentary rocks)或早先已存在的變質岩。

小題 (五)

Skarn

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看到「Skarn」,應立即聯想到「接觸交代變質作用」與「碳酸鹽岩」的結合。作答時需點出成因機制、典型矽酸鈣礦物組合(如鈣鐵榴石、透輝石),並提及它在經濟地質上的重要性(金屬礦床),最後補充臺灣東部大理岩接觸帶的相關地質現象。

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【破題】「夕卡岩(Skarn,或稱矽卡岩)」是指岩漿熱液與碳酸鹽岩(如石灰岩、白雲岩)發生接觸交代變質作用(Contact metasomatism)所形成的岩石。 【論述】 一、成因機制

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