109 年 國立臺灣大學地質科學系碩士班地質組《地球物質》

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第 1 題

Anhydrite-CaSO4

Crystallography. Orthorhombic. 2/m2/m2/m2/m2/m2/m. Crystals are rare; when observed are thick tabular on {010}, {100}, or {001} (see Fig. 1), also prismatic parallel to bb. Usually massive or in crystalline masses resembling an isometric mineral with cubic cleavage. Also fibrous, granular, massive.
a=6.95,b=6.96,c=6.21a=6.95, b=6.96, c=6.21 Å; Z=4Z=4. dsd_s: 3.50(10), 2.85(3), 2.33(2), 2.08(2), 1.869(2).

Physical Properties. Cleavage (010) perfect, {100} nearly perfect, (001) good. H=3−3.5H=3-3.5. G=2.89−2.98G=2.89-2.98. Luster vitreous to pearly on cleavage. Color colorless to gray to bluish or violet. Also may be white or tinged with rose, brown, or red. Optics: (+)(+); α=1.570,β=1.575,γ=1.614\alpha = 1.570, \beta = 1.575, \gamma = 1.614; 2V=44∘2V = 44^\circ; X=b,Y=aX=b, Y=a; r<2r < 2.

Composition and Structure. CaO=41.2%CaO=41.2\%, SO3=58.8%SO_3=58.8\%. The structure is very different from the barite type. In anhydrite, Ca is in 8-coordination with oxygen from SO4SO_4 groups, whereas in barite, Ba is in 12-coordination with oxygen. A metastable polymorph of anhydrite (γCaSO4\gamma CaSO_4) is hexagonal and is formed as the result of slow dehydration of gypsum.

Diagnostic Features. Anhydrite is characterized by its three cleavages at right angles. It is distinguished from calcite by its higher specific gravity and from gypsum by its greater hardness. Some massive varieties are difficult to recognize but often appear "sugary," and one should test for sulfate.

Alteration. Anhydrite by hydration, at lower temperatures, changes to gypsum with an increase in volume, and in places large masses have been altered in this way.

Occurrence. Anhydrite occurs in similar settings as gypsum and is associated with gypsum but is not nearly as common. Found in beds associated with salt deposits in the cap rock of salt domes, and in limestones. Found in some amygdaloidal cavities in basalt.

Notable localities are: Wieliczka, Poland; Aussee, Styria, and Hall near Innsbruck, Tyrol, Austria; and Bex, Switzerland. In the United States, found in Lockport, New York; West Paterson, New Jersey; New Mexico; and Texas. Found in large beds in Nova Scotia.

Use. Ground anhydrite is used as a soil conditioner and to a minor extent as a setting retardant in Portland cement. In Great Britain and Germany, it has been used as a source of sulfur for the production of sulfuric acid.

Name. Anhydrite is from the Greek word meaning without water, in contrast to the more common hydrous calcium sulfate, gypsum.

  1. Anhydrite 的中文名稱是什麼?屬於哪一個晶系?
  2. Anhydrite 屬於哪個點群?哪個空間群?
  3. Anhydrite 的比重是多少?硬度是多少?
  4. Anhydrite 有幾組解理?哪一組最好?
  5. Anhydrite 的一個晶胞中含有多少個氧原子?具有什麼光澤?
  6. Anhydrite 的折射率最高可達到多少?最強X光繞射發生在哪一晶面間距?
    (答案應附單位;單位錯誤得0分)
  7. Anhydrite 與 calcite 或與 gypsum 分別有什麼明顯鑑定特徵?
  8. Anhydrite 可以在某些玄武岩的什麼結構內發現?Fig.1的anhydrite 晶體有幾個晶面?

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這一題的完整詳解

本題為單一題組,主要在測試考生對礦物 Anhydrite (硬石膏) 的基本性質、結構、鑑定特徵、產狀與應用等知識的掌握程度。題目要求根據提供的英文課文內容,回答八個小題。

核心觀念:礦物學基本性質、晶體學、礦物鑑定、礦物產狀與應用。

解題步驟:
仔細閱讀題目提供的英文課文,並針對每個小題尋找對應的資訊。

  1. Anhydrite 的中文名稱是什麼?屬於哪一個晶系?
    課文 Name 部分提到 "Anhydrite is from the Greek word meaning without water, in contrast to the more common hydrous calcium sulfate, gypsum." 中文名稱為硬石膏。
    課文 Crystallography 部分提到 "Orthorhombic. 2/m2/m2/m2/m2/m2/m." 晶系為斜方晶系。
    【答案】中文名稱:硬石膏;晶系:斜方晶系 (Orthorhombic)。

  2. Anhydrite 屬於哪個點群?哪個空間群?
    課文 Crystallography 部分提到 "2/m2/m2/m2/m2/m2/m." 這是點群的符號。
    課文 Crystallography 部分提到 "Orthorhombic." 空間群屬於斜方晶系。雖然課文沒有直接給出空間群的符號,但根據 2/m2/m2/m2/m2/m2/m 的點群和 Orthorhombic 晶系,可以推斷出常見的空間群是 Pnma (No. 62)。但題目僅要求根據課文回答,課文未明確列出空間群。若僅以課文內容為準,則無法回答空間群。若題目允許參考一般知識,則為 Pnma。
    補充說明: 實際考試時,若課文未提供,一般不要求考生額外記憶。因此,此題的空間群部分,若只依賴課文,則無法回答。但若題目是「根據所提供的資訊推論」,則可推測。此處依題意,僅以課文資訊為主。
    【答案】點群:2/m2/m2/m2/m2/m2/m;空間群:(課文未明確提供)。

  3. Anhydrite 的比重是多少?硬度是多少?
    課文 Physical Properties 部分提到 "H=3−3.5H=3-3.5. G=2.89−2.98G=2.89-2.98."
    【答案】比重:2.89-2.98;硬度:3-3.5。

  4. Anhydrite 有幾組解理?哪一組最好?
    課文 Physical Properties 部分提到 "Cleavage (010) perfect, {100} nearly perfect, (001) good."
    【答案】有三組解理;(010) 最完美 (perfect)。

  5. Anhydrite 的一個晶胞中含有多少個氧原子?具有什麼光澤?
    課文 Composition and Structure 部分提到 "In anhydrite, Ca is in 8-coordination with oxygen from SO4SO_4 groups". 化學式為 CaSO4CaSO_4。一個 SO4SO_4 群中有 4 個氧原子。課文 Crystallography 部分提到 "Z=4Z=4", 表示一個晶胞中有 4 個 CaSO4CaSO_4 分子單位。

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第 2 題

Anhydrite-CaSO4

Crystallography. Orthorhombic. 2/m2/m2/m2/m2/m2/m. Crystals are rare; when observed are thick tabular on {010}, {100}, or {001} (see Fig. 1), also prismatic parallel to bb. Usually massive or in crystalline masses resembling an isometric mineral with cubic cleavage. Also fibrous, granular, massive.
a=6.95,b=6.96,c=6.21a=6.95, b=6.96, c=6.21 Å; Z=4Z=4. dsd_s: 3.50(10), 2.85(3), 2.33(2), 2.08(2), 1.869(2).

Physical Properties. Cleavage (010) perfect, {100} nearly perfect, (001) good. H=3−3.5H=3-3.5. G=2.89−2.98G=2.89-2.98. Luster vitreous to pearly on cleavage. Color colorless to gray to bluish or violet. Also may be white or tinged with rose, brown, or red. Optics: (+)(+); α=1.570,β=1.575,γ=1.614\alpha = 1.570, \beta = 1.575, \gamma = 1.614; 2V=44∘2V = 44^\circ; X=b,Y=aX=b, Y=a; r<2r < 2.

Composition and Structure. CaO=41.2%CaO=41.2\%, SO3=58.8%SO_3=58.8\%. The structure is very different from the barite type. In anhydrite, Ca is in 8-coordination with oxygen from SO4SO_4 groups, whereas in barite, Ba is in 12-coordination with oxygen. A metastable polymorph of anhydrite (γCaSO4\gamma CaSO_4) is hexagonal and is formed as the result of slow dehydration of gypsum.

Diagnostic Features. Anhydrite is characterized by its three cleavages at right angles. It is distinguished from calcite by its higher specific gravity and from gypsum by its greater hardness. Some massive varieties are difficult to recognize but often appear "sugary," and one should test for sulfate.

Alteration. Anhydrite by hydration, at lower temperatures, changes to gypsum with an increase in volume, and in places large masses have been altered in this way.

Occurrence. Anhydrite occurs in similar settings as gypsum and is associated with gypsum but is not nearly as common. Found in beds associated with salt deposits in the cap rock of salt domes, and in limestones. Found in some amygdaloidal cavities in basalt.

Notable localities are: Wieliczka, Poland; Aussee, Styria, and Hall near Innsbruck, Tyrol, Austria; and Bex, Switzerland. In the United States, found in Lockport, New York; West Paterson, New Jersey; New Mexico; and Texas. Found in large beds in Nova Scotia.

Use. Ground anhydrite is used as a soil conditioner and to a minor extent as a setting retardant in Portland cement. In Great Britain and Germany, it has been used as a source of sulfur for the production of sulfuric acid.

Name. Anhydrite is from the Greek word meaning without water, in contrast to the more common hydrous calcium sulfate, gypsum.

  1. Anhydrite 的中文名稱是什麼?屬於哪一個晶系?
  2. Anhydrite 屬於哪個點群?哪個空間群?
  3. Anhydrite 的比重是多少?硬度是多少?
  4. Anhydrite 有幾組解理?哪一組最好?
  5. Anhydrite 的一個晶胞中含有多少個氧原子?具有什麼光澤?
  6. Anhydrite 的折射率最高可達到多少?最強X光繞射發生在哪一晶面間距?
    (答案應附單位;單位錯誤得0分)
  7. Anhydrite 與 calcite 或與 gypsum 分別有什麼明顯鑑定特徵?
  8. Anhydrite 可以在某些玄武岩的什麼結構內發現?Fig.1的anhydrite 晶體有幾個晶面?

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這一題的完整詳解

本題主要在測試考生對於 Anhydrite 的晶體學參數的理解。

核心觀念:晶體學(點群、空間群)。

解題步驟:

  1. Anhydrite 屬於哪個點群?
    課文 Crystallography 部分明確指出 Anhydrite 的點群為 2/m2/m2/m2/m2/m2/m。
    【答案】2/m2/m2/m2/m2/m2/m。
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第 3 題

Anhydrite-CaSO4

Crystallography. Orthorhombic. 2/m2/m2/m2/m2/m2/m. Crystals are rare; when observed are thick tabular on {010}, {100}, or {001} (see Fig. 1), also prismatic parallel to bb. Usually massive or in crystalline masses resembling an isometric mineral with cubic cleavage. Also fibrous, granular, massive.
a=6.95,b=6.96,c=6.21a=6.95, b=6.96, c=6.21 Å; Z=4Z=4. dsd_s: 3.50(10), 2.85(3), 2.33(2), 2.08(2), 1.869(2).

Physical Properties. Cleavage (010) perfect, {100} nearly perfect, (001) good. H=3−3.5H=3-3.5. G=2.89−2.98G=2.89-2.98. Luster vitreous to pearly on cleavage. Color colorless to gray to bluish or violet. Also may be white or tinged with rose, brown, or red. Optics: (+)(+); α=1.570,β=1.575,γ=1.614\alpha = 1.570, \beta = 1.575, \gamma = 1.614; 2V=44∘2V = 44^\circ; X=b,Y=aX=b, Y=a; r<2r < 2.

Composition and Structure. CaO=41.2%CaO=41.2\%, SO3=58.8%SO_3=58.8\%. The structure is very different from the barite type. In anhydrite, Ca is in 8-coordination with oxygen from SO4SO_4 groups, whereas in barite, Ba is in 12-coordination with oxygen. A metastable polymorph of anhydrite (γCaSO4\gamma CaSO_4) is hexagonal and is formed as the result of slow dehydration of gypsum.

Diagnostic Features. Anhydrite is characterized by its three cleavages at right angles. It is distinguished from calcite by its higher specific gravity and from gypsum by its greater hardness. Some massive varieties are difficult to recognize but often appear "sugary," and one should test for sulfate.

Alteration. Anhydrite by hydration, at lower temperatures, changes to gypsum with an increase in volume, and in places large masses have been altered in this way.

Occurrence. Anhydrite occurs in similar settings as gypsum and is associated with gypsum but is not nearly as common. Found in beds associated with salt deposits in the cap rock of salt domes, and in limestones. Found in some amygdaloidal cavities in basalt.

Notable localities are: Wieliczka, Poland; Aussee, Styria, and Hall near Innsbruck, Tyrol, Austria; and Bex, Switzerland. In the United States, found in Lockport, New York; West Paterson, New Jersey; New Mexico; and Texas. Found in large beds in Nova Scotia.

Use. Ground anhydrite is used as a soil conditioner and to a minor extent as a setting retardant in Portland cement. In Great Britain and Germany, it has been used as a source of sulfur for the production of sulfuric acid.

Name. Anhydrite is from the Greek word meaning without water, in contrast to the more common hydrous calcium sulfate, gypsum.

  1. Anhydrite 的中文名稱是什麼?屬於哪一個晶系?
  2. Anhydrite 屬於哪個點群?哪個空間群?
  3. Anhydrite 的比重是多少?硬度是多少?
  4. Anhydrite 有幾組解理?哪一組最好?
  5. Anhydrite 的一個晶胞中含有多少個氧原子?具有什麼光澤?
  6. Anhydrite 的折射率最高可達到多少?最強X光繞射發生在哪一晶面間距?
    (答案應附單位;單位錯誤得0分)
  7. Anhydrite 與 calcite 或與 gypsum 分別有什麼明顯鑑定特徵?
  8. Anhydrite 可以在某些玄武岩的什麼結構內發現?Fig.1的anhydrite 晶體有幾個晶面?

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本題主要在測試考生對 Anhydrite 的物理性質的掌握。

核心觀念:礦物學(比重、硬度)。

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第 4 題

Anhydrite-CaSO4

Crystallography. Orthorhombic. 2/m2/m2/m2/m2/m2/m. Crystals are rare; when observed are thick tabular on {010}, {100}, or {001} (see Fig. 1), also prismatic parallel to bb. Usually massive or in crystalline masses resembling an isometric mineral with cubic cleavage. Also fibrous, granular, massive.
a=6.95,b=6.96,c=6.21a=6.95, b=6.96, c=6.21 Å; Z=4Z=4. dsd_s: 3.50(10), 2.85(3), 2.33(2), 2.08(2), 1.869(2).

Physical Properties. Cleavage (010) perfect, {100} nearly perfect, (001) good. H=3−3.5H=3-3.5. G=2.89−2.98G=2.89-2.98. Luster vitreous to pearly on cleavage. Color colorless to gray to bluish or violet. Also may be white or tinged with rose, brown, or red. Optics: (+)(+); α=1.570,β=1.575,γ=1.614\alpha = 1.570, \beta = 1.575, \gamma = 1.614; 2V=44∘2V = 44^\circ; X=b,Y=aX=b, Y=a; r<2r < 2.

Composition and Structure. CaO=41.2%CaO=41.2\%, SO3=58.8%SO_3=58.8\%. The structure is very different from the barite type. In anhydrite, Ca is in 8-coordination with oxygen from SO4SO_4 groups, whereas in barite, Ba is in 12-coordination with oxygen. A metastable polymorph of anhydrite (γCaSO4\gamma CaSO_4) is hexagonal and is formed as the result of slow dehydration of gypsum.

Diagnostic Features. Anhydrite is characterized by its three cleavages at right angles. It is distinguished from calcite by its higher specific gravity and from gypsum by its greater hardness. Some massive varieties are difficult to recognize but often appear "sugary," and one should test for sulfate.

Alteration. Anhydrite by hydration, at lower temperatures, changes to gypsum with an increase in volume, and in places large masses have been altered in this way.

Occurrence. Anhydrite occurs in similar settings as gypsum and is associated with gypsum but is not nearly as common. Found in beds associated with salt deposits in the cap rock of salt domes, and in limestones. Found in some amygdaloidal cavities in basalt.

Notable localities are: Wieliczka, Poland; Aussee, Styria, and Hall near Innsbruck, Tyrol, Austria; and Bex, Switzerland. In the United States, found in Lockport, New York; West Paterson, New Jersey; New Mexico; and Texas. Found in large beds in Nova Scotia.

Use. Ground anhydrite is used as a soil conditioner and to a minor extent as a setting retardant in Portland cement. In Great Britain and Germany, it has been used as a source of sulfur for the production of sulfuric acid.

Name. Anhydrite is from the Greek word meaning without water, in contrast to the more common hydrous calcium sulfate, gypsum.

  1. Anhydrite 的中文名稱是什麼?屬於哪一個晶系?
  2. Anhydrite 屬於哪個點群?哪個空間群?
  3. Anhydrite 的比重是多少?硬度是多少?
  4. Anhydrite 有幾組解理?哪一組最好?
  5. Anhydrite 的一個晶胞中含有多少個氧原子?具有什麼光澤?
  6. Anhydrite 的折射率最高可達到多少?最強X光繞射發生在哪一晶面間距?
    (答案應附單位;單位錯誤得0分)
  7. Anhydrite 與 calcite 或與 gypsum 分別有什麼明顯鑑定特徵?
  8. Anhydrite 可以在某些玄武岩的什麼結構內發現?Fig.1的anhydrite 晶體有幾個晶面?

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本題主要在測試考生對 Anhydrite 解理性質的理解。

核心觀念:礦物學(解理)。

解題步驟:
課文 Physical Properties 部分明確描述了 Anhydrite 的解理情況:
"Cleavage (010) perfect, {100} nearly perfect, (001) good."

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第 5 題

Anhydrite-CaSO4

Crystallography. Orthorhombic. 2/m2/m2/m2/m2/m2/m. Crystals are rare; when observed are thick tabular on {010}, {100}, or {001} (see Fig. 1), also prismatic parallel to bb. Usually massive or in crystalline masses resembling an isometric mineral with cubic cleavage. Also fibrous, granular, massive.
a=6.95,b=6.96,c=6.21a=6.95, b=6.96, c=6.21 Å; Z=4Z=4. dsd_s: 3.50(10), 2.85(3), 2.33(2), 2.08(2), 1.869(2).

Physical Properties. Cleavage (010) perfect, {100} nearly perfect, (001) good. H=3−3.5H=3-3.5. G=2.89−2.98G=2.89-2.98. Luster vitreous to pearly on cleavage. Color colorless to gray to bluish or violet. Also may be white or tinged with rose, brown, or red. Optics: (+)(+); α=1.570,β=1.575,γ=1.614\alpha = 1.570, \beta = 1.575, \gamma = 1.614; 2V=44∘2V = 44^\circ; X=b,Y=aX=b, Y=a; r<2r < 2.

Composition and Structure. CaO=41.2%CaO=41.2\%, SO3=58.8%SO_3=58.8\%. The structure is very different from the barite type. In anhydrite, Ca is in 8-coordination with oxygen from SO4SO_4 groups, whereas in barite, Ba is in 12-coordination with oxygen. A metastable polymorph of anhydrite (γCaSO4\gamma CaSO_4) is hexagonal and is formed as the result of slow dehydration of gypsum.

Diagnostic Features. Anhydrite is characterized by its three cleavages at right angles. It is distinguished from calcite by its higher specific gravity and from gypsum by its greater hardness. Some massive varieties are difficult to recognize but often appear "sugary," and one should test for sulfate.

Alteration. Anhydrite by hydration, at lower temperatures, changes to gypsum with an increase in volume, and in places large masses have been altered in this way.

Occurrence. Anhydrite occurs in similar settings as gypsum and is associated with gypsum but is not nearly as common. Found in beds associated with salt deposits in the cap rock of salt domes, and in limestones. Found in some amygdaloidal cavities in basalt.

Notable localities are: Wieliczka, Poland; Aussee, Styria, and Hall near Innsbruck, Tyrol, Austria; and Bex, Switzerland. In the United States, found in Lockport, New York; West Paterson, New Jersey; New Mexico; and Texas. Found in large beds in Nova Scotia.

Use. Ground anhydrite is used as a soil conditioner and to a minor extent as a setting retardant in Portland cement. In Great Britain and Germany, it has been used as a source of sulfur for the production of sulfuric acid.

Name. Anhydrite is from the Greek word meaning without water, in contrast to the more common hydrous calcium sulfate, gypsum.

  1. Anhydrite 的中文名稱是什麼?屬於哪一個晶系?
  2. Anhydrite 屬於哪個點群?哪個空間群?
  3. Anhydrite 的比重是多少?硬度是多少?
  4. Anhydrite 有幾組解理?哪一組最好?
  5. Anhydrite 的一個晶胞中含有多少個氧原子?具有什麼光澤?
  6. Anhydrite 的折射率最高可達到多少?最強X光繞射發生在哪一晶面間距?
    (答案應附單位;單位錯誤得0分)
  7. Anhydrite 與 calcite 或與 gypsum 分別有什麼明顯鑑定特徵?
  8. Anhydrite 可以在某些玄武岩的什麼結構內發現?Fig.1的anhydrite 晶體有幾個晶面?

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本題主要在測試考生對 Anhydrite 的化學組成、晶胞參數推算原子數以及光澤的理解。

核心觀念:礦物學(化學組成、晶胞、光澤)。

解題步驟:

  1. Anhydrite 的一個晶胞中含有多少個氧原子?
    • 課文 Composition and Structure 部分指出 Anhydrite 的化學式為 CaSO4CaSO_4。
    • 課文 Crystallography 部分指出 Z=4Z=4,表示一個晶胞中含有 4 個 CaSO4CaSO_4 的化學式單位。
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第 6 題

Anhydrite-CaSO4

Crystallography. Orthorhombic. 2/m2/m2/m2/m2/m2/m. Crystals are rare; when observed are thick tabular on {010}, {100}, or {001} (see Fig. 1), also prismatic parallel to bb. Usually massive or in crystalline masses resembling an isometric mineral with cubic cleavage. Also fibrous, granular, massive.
a=6.95,b=6.96,c=6.21a=6.95, b=6.96, c=6.21 Å; Z=4Z=4. dsd_s: 3.50(10), 2.85(3), 2.33(2), 2.08(2), 1.869(2).

Physical Properties. Cleavage (010) perfect, {100} nearly perfect, (001) good. H=3−3.5H=3-3.5. G=2.89−2.98G=2.89-2.98. Luster vitreous to pearly on cleavage. Color colorless to gray to bluish or violet. Also may be white or tinged with rose, brown, or red. Optics: (+)(+); α=1.570,β=1.575,γ=1.614\alpha = 1.570, \beta = 1.575, \gamma = 1.614; 2V=44∘2V = 44^\circ; X=b,Y=aX=b, Y=a; r<2r < 2.

Composition and Structure. CaO=41.2%CaO=41.2\%, SO3=58.8%SO_3=58.8\%. The structure is very different from the barite type. In anhydrite, Ca is in 8-coordination with oxygen from SO4SO_4 groups, whereas in barite, Ba is in 12-coordination with oxygen. A metastable polymorph of anhydrite (γCaSO4\gamma CaSO_4) is hexagonal and is formed as the result of slow dehydration of gypsum.

Diagnostic Features. Anhydrite is characterized by its three cleavages at right angles. It is distinguished from calcite by its higher specific gravity and from gypsum by its greater hardness. Some massive varieties are difficult to recognize but often appear "sugary," and one should test for sulfate.

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Use. Ground anhydrite is used as a soil conditioner and to a minor extent as a setting retardant in Portland cement. In Great Britain and Germany, it has been used as a source of sulfur for the production of sulfuric acid.

Name. Anhydrite is from the Greek word meaning without water, in contrast to the more common hydrous calcium sulfate, gypsum.

  1. Anhydrite 的中文名稱是什麼?屬於哪一個晶系?
  2. Anhydrite 屬於哪個點群?哪個空間群?
  3. Anhydrite 的比重是多少?硬度是多少?
  4. Anhydrite 有幾組解理?哪一組最好?
  5. Anhydrite 的一個晶胞中含有多少個氧原子?具有什麼光澤?
  6. Anhydrite 的折射率最高可達到多少?最強X光繞射發生在哪一晶面間距?
    (答案應附單位;單位錯誤得0分)
  7. Anhydrite 與 calcite 或與 gypsum 分別有什麼明顯鑑定特徵?
  8. Anhydrite 可以在某些玄武岩的什麼結構內發現?Fig.1的anhydrite 晶體有幾個晶面?

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這一題的完整詳解

本題主要在測試考生對 Anhydrite 光學性質(折射率)以及 X 光繞射數據的理解。

核心觀念:礦物學(光學性質、X 光繞射)。

解題步驟:

  1. Anhydrite 的折射率最高可達到多少?
    • 課文 Physical Properties 部分提供了 Anhydrite 的光學數據:"Optics: (+)(+); α=1.570,β=1.575,γ=1.614\alpha = 1.570, \beta = 1.575, \gamma = 1.614".
    • 折射率最高值即為 γ\gamma 的值。
    • 【答案】1.614。
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第 7 題

Anhydrite-CaSO4

Crystallography. Orthorhombic. 2/m2/m2/m2/m2/m2/m. Crystals are rare; when observed are thick tabular on {010}, {100}, or {001} (see Fig. 1), also prismatic parallel to bb. Usually massive or in crystalline masses resembling an isometric mineral with cubic cleavage. Also fibrous, granular, massive.
a=6.95,b=6.96,c=6.21a=6.95, b=6.96, c=6.21 Å; Z=4Z=4. dsd_s: 3.50(10), 2.85(3), 2.33(2), 2.08(2), 1.869(2).

Physical Properties. Cleavage (010) perfect, {100} nearly perfect, (001) good. H=3−3.5H=3-3.5. G=2.89−2.98G=2.89-2.98. Luster vitreous to pearly on cleavage. Color colorless to gray to bluish or violet. Also may be white or tinged with rose, brown, or red. Optics: (+)(+); α=1.570,β=1.575,γ=1.614\alpha = 1.570, \beta = 1.575, \gamma = 1.614; 2V=44∘2V = 44^\circ; X=b,Y=aX=b, Y=a; r<2r < 2.

Composition and Structure. CaO=41.2%CaO=41.2\%, SO3=58.8%SO_3=58.8\%. The structure is very different from the barite type. In anhydrite, Ca is in 8-coordination with oxygen from SO4SO_4 groups, whereas in barite, Ba is in 12-coordination with oxygen. A metastable polymorph of anhydrite (γCaSO4\gamma CaSO_4) is hexagonal and is formed as the result of slow dehydration of gypsum.

Diagnostic Features. Anhydrite is characterized by its three cleavages at right angles. It is distinguished from calcite by its higher specific gravity and from gypsum by its greater hardness. Some massive varieties are difficult to recognize but often appear "sugary," and one should test for sulfate.

Alteration. Anhydrite by hydration, at lower temperatures, changes to gypsum with an increase in volume, and in places large masses have been altered in this way.

Occurrence. Anhydrite occurs in similar settings as gypsum and is associated with gypsum but is not nearly as common. Found in beds associated with salt deposits in the cap rock of salt domes, and in limestones. Found in some amygdaloidal cavities in basalt.

Notable localities are: Wieliczka, Poland; Aussee, Styria, and Hall near Innsbruck, Tyrol, Austria; and Bex, Switzerland. In the United States, found in Lockport, New York; West Paterson, New Jersey; New Mexico; and Texas. Found in large beds in Nova Scotia.

Use. Ground anhydrite is used as a soil conditioner and to a minor extent as a setting retardant in Portland cement. In Great Britain and Germany, it has been used as a source of sulfur for the production of sulfuric acid.

Name. Anhydrite is from the Greek word meaning without water, in contrast to the more common hydrous calcium sulfate, gypsum.

  1. Anhydrite 的中文名稱是什麼?屬於哪一個晶系?
  2. Anhydrite 屬於哪個點群?哪個空間群?
  3. Anhydrite 的比重是多少?硬度是多少?
  4. Anhydrite 有幾組解理?哪一組最好?
  5. Anhydrite 的一個晶胞中含有多少個氧原子?具有什麼光澤?
  6. Anhydrite 的折射率最高可達到多少?最強X光繞射發生在哪一晶面間距?
    (答案應附單位;單位錯誤得0分)
  7. Anhydrite 與 calcite 或與 gypsum 分別有什麼明顯鑑定特徵?
  8. Anhydrite 可以在某些玄武岩的什麼結構內發現?Fig.1的anhydrite 晶體有幾個晶面?

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這一題的完整詳解

本題主要在測試考生對 Anhydrite 與常見礦物 Calcite (方解石) 和 Gypsum (石膏) 的鑑別特徵的理解。

核心觀念:礦物學(礦物鑑別)。

解題步驟:
課文 Diagnostic Features 部分提供了 Anhydrite 與 Calcite 和 Gypsum 的鑑別特徵:
"It is distinguished from calcite by its higher specific gravity and from gypsum by its greater hardness."

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第 8 題

Anhydrite-CaSO4

Crystallography. Orthorhombic. 2/m2/m2/m2/m2/m2/m. Crystals are rare; when observed are thick tabular on {010}, {100}, or {001} (see Fig. 1), also prismatic parallel to bb. Usually massive or in crystalline masses resembling an isometric mineral with cubic cleavage. Also fibrous, granular, massive.
a=6.95,b=6.96,c=6.21a=6.95, b=6.96, c=6.21 Å; Z=4Z=4. dsd_s: 3.50(10), 2.85(3), 2.33(2), 2.08(2), 1.869(2).

Physical Properties. Cleavage (010) perfect, {100} nearly perfect, (001) good. H=3−3.5H=3-3.5. G=2.89−2.98G=2.89-2.98. Luster vitreous to pearly on cleavage. Color colorless to gray to bluish or violet. Also may be white or tinged with rose, brown, or red. Optics: (+)(+); α=1.570,β=1.575,γ=1.614\alpha = 1.570, \beta = 1.575, \gamma = 1.614; 2V=44∘2V = 44^\circ; X=b,Y=aX=b, Y=a; r<2r < 2.

Composition and Structure. CaO=41.2%CaO=41.2\%, SO3=58.8%SO_3=58.8\%. The structure is very different from the barite type. In anhydrite, Ca is in 8-coordination with oxygen from SO4SO_4 groups, whereas in barite, Ba is in 12-coordination with oxygen. A metastable polymorph of anhydrite (γCaSO4\gamma CaSO_4) is hexagonal and is formed as the result of slow dehydration of gypsum.

Diagnostic Features. Anhydrite is characterized by its three cleavages at right angles. It is distinguished from calcite by its higher specific gravity and from gypsum by its greater hardness. Some massive varieties are difficult to recognize but often appear "sugary," and one should test for sulfate.

Alteration. Anhydrite by hydration, at lower temperatures, changes to gypsum with an increase in volume, and in places large masses have been altered in this way.

Occurrence. Anhydrite occurs in similar settings as gypsum and is associated with gypsum but is not nearly as common. Found in beds associated with salt deposits in the cap rock of salt domes, and in limestones. Found in some amygdaloidal cavities in basalt.

Notable localities are: Wieliczka, Poland; Aussee, Styria, and Hall near Innsbruck, Tyrol, Austria; and Bex, Switzerland. In the United States, found in Lockport, New York; West Paterson, New Jersey; New Mexico; and Texas. Found in large beds in Nova Scotia.

Use. Ground anhydrite is used as a soil conditioner and to a minor extent as a setting retardant in Portland cement. In Great Britain and Germany, it has been used as a source of sulfur for the production of sulfuric acid.

Name. Anhydrite is from the Greek word meaning without water, in contrast to the more common hydrous calcium sulfate, gypsum.

  1. Anhydrite 的中文名稱是什麼?屬於哪一個晶系?
  2. Anhydrite 屬於哪個點群?哪個空間群?
  3. Anhydrite 的比重是多少?硬度是多少?
  4. Anhydrite 有幾組解理?哪一組最好?
  5. Anhydrite 的一個晶胞中含有多少個氧原子?具有什麼光澤?
  6. Anhydrite 的折射率最高可達到多少?最強X光繞射發生在哪一晶面間距?
    (答案應附單位;單位錯誤得0分)
  7. Anhydrite 與 calcite 或與 gypsum 分別有什麼明顯鑑定特徵?
  8. Anhydrite 可以在某些玄武岩的什麼結構內發現?Fig.1的anhydrite 晶體有幾個晶面?

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本題主要在測試考生對 Anhydrite 產狀以及圖示晶體形態的理解。

核心觀念:礦物學(產狀、晶體形態)。

解題步驟:

  1. Anhydrite 可以在某些玄武岩的什麼結構內發現?
    • 課文 Occurrence 部分明確提到:"Found in some amygdaloidal cavities in basalt."
    • 【答案】杏仁狀構造 (amygdaloidal cavities) 內。
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第 9 題

  1. Anhydrite 可以用來製造化學實驗室中哪一種常見的酸?( Gypsum 經由慢脫水反應生成的 anhydrite 亞穩定相是什麼?
  2. Anhydrite 名稱是從哪種文字來的?原文代表什麼意思?

二、題組:【三小題各5分,共15分】

  1. 下圖是A, B 與C的三個端成分圖。請將圖描繪到答案卷上,並準確標示出以下5個成分的位置:① A50B50,② A30B20C50,③ A40B30C30,④ A80B10C10,⑤ A10B80C10。
  2. 如果指定三個端成分A為NaAlSi3O8,B為CaAl2Si2O8,C為KAlSi3O8,則在上面5個成分(此時變成 molecular percentage)中,自然界不會存在哪幾個成分的礦物?
  3. 不會存在的原因為何?

🖼️【此處有附圖,請對照原卷】 (三元相圖,頂點分別標示 A 100%, B 100%, C 100%,內部有等值線標示百分比)

三、解釋名詞:【每題5分,共15分】

  1. Corundum
  2. Hexagonal system
  3. Symmetry element

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本題為兩個獨立的小問題,皆與 Anhydrite 的性質、應用或命名有關。

核心觀念:化學應用、礦物學(命名、多形體)、地球化學(相圖、礦物穩定性)。

解題步驟:

  1. Anhydrite 可以用來製造化學實驗室中哪一種常見的酸?

    • 課文 Use 部分提到:"In Great Britain and Germany, it has been used as a source of sulfur for the production of sulfuric acid."
    • 硫酸 (Sulfuric acid) 是常見的酸,且是以硫為原料製備。
    • 【答案】硫酸 (H2SO4H_2SO_4)。
  2. Gypsum 經由慢脫水反應生成的 anhydrite 亞穩定相是什麼?

    • 課文 Composition and Structure 部分提到:"A metastable polymorph of anhydrite (γCaSO4\gamma CaSO_4) is hexagonal and is formed as the result of slow deh
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第 10 題

  1. Anhydrite 可以用來製造化學實驗室中哪一種常見的酸?( Gypsum 經由慢脫水反應生成的 anhydrite 亞穩定相是什麼?
  2. Anhydrite 名稱是從哪種文字來的?原文代表什麼意思?

二、題組:【三小題各5分,共15分】

  1. 下圖是A, B 與C的三個端成分圖。請將圖描繪到答案卷上,並準確標示出以下5個成分的位置:① A50B50,② A30B20C50,③ A40B30C30,④ A80B10C10,⑤ A10B80C10。
  2. 如果指定三個端成分A為NaAlSi3O8,B為CaAl2Si2O8,C為KAlSi3O8,則在上面5個成分(此時變成 molecular percentage)中,自然界不會存在哪幾個成分的礦物?
  3. 不會存在的原因為何?

🖼️【此處有附圖,請對照原卷】 (三元相圖,頂點分別標示 A 100%, B 100%, C 100%,內部有等值線標示百分比)

三、解釋名詞:【每題5分,共15分】

  1. Corundum
  2. Hexagonal system
  3. Symmetry element

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本題是一個三元體系相圖的應用題,主要在測試考生理解三元組合物標示、判讀相圖以及結合礦物化學式判斷在地質條件下的穩定性。

核心觀念:地球化學 (相圖判讀、三元組合物標示、礦物穩定性)。

解題步驟:

  1. 繪製與標示三元體系圖:

    • 考生需要在答案卷上繪製一個標準的三元相圖。三條邊分別代表 A、B、C 三個端成分,頂點分別是 A=100%, B=100%, C=100%。
    • 圖中會有等值線,通常是平行於某條邊的直線。例如,平行於 BC 邊的線代表 A 的含量固定,在 A 頂點為 100%,在 BC 邊上為 0%。
    • 標示五個點:
      • ① A50B50:表示 A 佔 50%,B 佔 50%,C 佔 0%。這點位於 AB 邊的中點。
      • ② A30B20C50:表示 A 佔 30%,B 佔 20%,C 佔 50%。在 BC 邊上找到 C=50% 的點,然後從該點沿著 A 含量增加的方向(平行於 BC 邊)畫一條線,在 A=30% 的線上找到該點。或者,從 B=20% 的位置,往 A+C 的方向標示。
      • ③ A40B30C30:表示 A 佔 40%,B 佔 30%,C 佔 30%。
      • ④ A80B10C10:表示 A 佔 80%,B 佔 10%,C 佔 10%。
      • ⑤ A10B80C10:表示 A 佔 10%,B 佔 80%,C 佔 10%。
    • 繪圖技巧: 畫三條互相平行的輔助線(例如,平行於 AB 邊,代表 C 的含量;平行於 AC 邊,代表 B 的含量;平行於 BC 邊,代表 A 的含量),然後找出各點的交會處。
  2. 判斷哪些成分在地質上可能不會存在:

    • 端成分 A: NaAlSi3O8NaAlSi_3O_8 (鈉長石, Albite)
    • 端成分 B: CaAl2Si2O8CaAl_2Si_2O_8 (鈣長石, Anorthite)
    • 端成分 C: KAlSi3O8KAlSi_3O_8 (鉀長石, Orthoclase/Microcline)
    • 這些都是常見的造岩礦物成分,屬於長石類。
    • 接下來分析五個點的組合物,並考慮在地質環境中是否存在。
      • ① A50B50:0.5NaAlSi3O8+0.5CaAl2Si2O80.5 NaAlSi_3O_8 + 0.5 CaAl_2Si_2O_8。這是一個鈉長石與鈣長石的固溶體,屬於斜長石 (Plagioclase) 系列。在地殼中非常常見。
      • ② A30B20C50:0.3NaAlSi3O8+0.2CaAl2Si2O8+0.5KAlSi3O80.3 NaAlSi_3O_8 + 0.2 CaAl_2Si_2O_8 + 0.5 KAlSi_3O_8。這是一個三元組合物,包含鈉長石、鈣長石和鉀長石的成分。在某些岩石中,可能同時存在這三種成分。
      • ③ A40B30C30:0.4NaAlSi3O8+0.3CaAl2Si2O8+0.3KAlSi3O80.4 NaAlSi_3O_8 + 0.3 CaAl_2Si_2O_8 + 0.3 KAlSi_3O_8。同上,可能存在。
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第 1 題

  1. Anhydrite 可以用來製造化學實驗室中哪一種常見的酸?( Gypsum 經由慢脫水反應生成的 anhydrite 亞穩定相是什麼?
  2. Anhydrite 名稱是從哪種文字來的?原文代表什麼意思?

二、題組:【三小題各5分,共15分】

  1. 下圖是A, B 與C的三個端成分圖。請將圖描繪到答案卷上,並準確標示出以下5個成分的位置:① A50B50,② A30B20C50,③ A40B30C30,④ A80B10C10,⑤ A10B80C10。
  2. 如果指定三個端成分A為NaAlSi3O8,B為CaAl2Si2O8,C為KAlSi3O8,則在上面5個成分(此時變成 molecular percentage)中,自然界不會存在哪幾個成分的礦物?
  3. 不會存在的原因為何?

🖼️【此處有附圖,請對照原卷】 (三元相圖,頂點分別標示 A 100%, B 100%, C 100%,內部有等值線標示百分比)

三、解釋名詞:【每題5分,共15分】

  1. Corundum
  2. Hexagonal system
  3. Symmetry element

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這一題的完整詳解

本題為解釋名詞題,測試考生對基本礦物學和晶體學概念的理解。

核心觀念:礦物學、晶體學(名詞解釋)。

解題步驟:

  1. Corundum (剛玉):

    • Corundum 的化學成分是氧化鋁 (Al2O3Al_2O_3)。
    • 它是三方晶系的礦物。
    • Corundum 是硬度極高的礦物,摩氏硬度為 9,僅次於鑽石。
    • 純淨的 Corundum 是無色透明的,但常見的雜質會賦予其不同的顏色,例如:紅色的稱為紅寶石 (Ruby),藍色的稱為藍寶石 (Sapphire)。
    • 【答案】剛玉,化學成分為氧化鋁 (Al2O3Al_2O_3),屬於三方晶系。是硬度極高的礦物 (摩氏硬度 9),純淨者無色,常見雜質賦予其各種顏色,如紅寶石 (Ruby) 和藍寶石 (Sapphire)。
  2. Hexagonal system (六方晶系):

    • 六方晶系是七個晶體系統之一。
    • 其特徵是具有一個四次的旋轉軸(通常記為 cc 軸),或者一個三次旋轉軸和三個等同的垂直於三次軸的二次元旋轉軸。
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第 2 題

  1. Anhydrite 可以用來製造化學實驗室中哪一種常見的酸?( Gypsum 經由慢脫水反應生成的 anhydrite 亞穩定相是什麼?
  2. Anhydrite 名稱是從哪種文字來的?原文代表什麼意思?

二、題組:【三小題各5分,共15分】

  1. 下圖是A, B 與C的三個端成分圖。請將圖描繪到答案卷上,並準確標示出以下5個成分的位置:① A50B50,② A30B20C50,③ A40B30C30,④ A80B10C10,⑤ A10B80C10。
  2. 如果指定三個端成分A為NaAlSi3O8,B為CaAl2Si2O8,C為KAlSi3O8,則在上面5個成分(此時變成 molecular percentage)中,自然界不會存在哪幾個成分的礦物?
  3. 不會存在的原因為何?

🖼️【此處有附圖,請對照原卷】 (三元相圖,頂點分別標示 A 100%, B 100%, C 100%,內部有等值線標示百分比)

三、解釋名詞:【每題5分,共15分】

  1. Corundum
  2. Hexagonal system
  3. Symmetry element

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這一題的完整詳解

本題為解釋名詞題,測試考生對基本礦物學和晶體學概念的理解。

核心觀念:礦物學、晶體學(名詞解釋)。

解題步驟:

  1. Corundum (剛玉):

    • Corundum 的化學成分是氧化鋁 (Al2O3Al_2O_3)。
    • 它是三方晶系的礦物。
    • Corundum 是硬度極高的礦物,摩氏硬度為 9,僅次於鑽石。
    • 純淨的 Corundum 是無色透明的,但常見的雜質會賦予其不同的顏色,例如:紅色的稱為紅寶石 (Ruby),藍色的稱為藍寶石 (Sapphire)。
    • 【答案】剛玉,化學成分為氧化鋁 (Al2O3Al_2O_3),屬於三方晶系。是硬度極高的礦物 (摩氏硬度 9),純淨者無色,常見雜質賦予其各種顏色,如紅寶石 (Ruby) 和藍寶石 (Sapphire)。
  2. Hexagonal system (六方晶系):

    • 六方晶系是七個晶體系統之一。
    • 其特徵是具有一個四次的旋轉軸(通常記為 cc 軸),或者一個三次旋轉軸和三個等同的垂直於三次軸的二次元旋轉軸。
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第 3 題

  1. Anhydrite 可以用來製造化學實驗室中哪一種常見的酸?( Gypsum 經由慢脫水反應生成的 anhydrite 亞穩定相是什麼?
  2. Anhydrite 名稱是從哪種文字來的?原文代表什麼意思?

二、題組:【三小題各5分,共15分】

  1. 下圖是A, B 與C的三個端成分圖。請將圖描繪到答案卷上,並準確標示出以下5個成分的位置:① A50B50,② A30B20C50,③ A40B30C30,④ A80B10C10,⑤ A10B80C10。
  2. 如果指定三個端成分A為NaAlSi3O8,B為CaAl2Si2O8,C為KAlSi3O8,則在上面5個成分(此時變成 molecular percentage)中,自然界不會存在哪幾個成分的礦物?
  3. 不會存在的原因為何?

🖼️【此處有附圖,請對照原卷】 (三元相圖,頂點分別標示 A 100%, B 100%, C 100%,內部有等值線標示百分比)

三、解釋名詞:【每題5分,共15分】

  1. Corundum
  2. Hexagonal system
  3. Symmetry element

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本題為解釋名詞題,測試考生對基本礦物學和晶體學概念的理解。

核心觀念:礦物學、晶體學(名詞解釋)。

解題步驟:

  1. Corundum (剛玉):

    • Corundum 的化學成分是氧化鋁 (Al2O3Al_2O_3)。
    • 它是三方晶系的礦物。
    • Corundum 是硬度極高的礦物,摩氏硬度為 9,僅次於鑽石。
    • 純淨的 Corundum 是無色透明的,但常見的雜質會賦予其不同的顏色,例如:紅色的稱為紅寶石 (Ruby),藍色的稱為藍寶石 (Sapphire)。
    • 【答案】剛玉,化學成分為氧化鋁 (Al2O3Al_2O_3),屬於三方晶系。是硬度極高的礦物 (摩氏硬度 9),純淨者無色,常見雜質賦予其各種顏色,如紅寶石 (Ruby) 和藍寶石 (Sapphire)。
  2. Hexagonal system (六方晶系):

    • 六方晶系是七個晶體系統之一。
    • 其特徵是具有一個四次的旋轉軸(通常記為 cc 軸),或者一個三次旋轉軸和三個等同的垂直於三次軸的二次元旋轉軸。
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第 1 題

四、簡答題:【選擇題每題2分,配合題10分;共14分】
1.[選擇題】在碳酸鹽補償深度(Carbonate compensation depth)以下的遠洋沉積
物中,下列哪些生物的殘骸會是其主要組成?(注意:寫出選項編號即可)
(A) Coccolith
(B) Coral
(C) Diatom
(D) Foraminifer
(E) Radiolaria
2.[選擇題]下列哪一礦物的出現是造成藍片岩(Blueschist)呈現藍色的主要因
素?(注意:寫出選項編號即可)
(A) Garnet
(B) Glauconite
(C) Glaucophane
(D) Kyanite
(E) Sillimanite
3.[配合題]分別寫出下列構造所對應的(三大)岩類。
(1) Spinifex texture
(2) Boudinage
(3) Dust rings
(4) Poikilitic texture
(5) Porphyroblast

五、問答題:【每題8分,共24分】

  1. 分別說明如何利用(1)地球化學主量元素組成以及(2)礦物組成,分辨矽質
    玄武岩(Tholeiitic basalts 或 Tholeiites)與鹼性玄武岩(Alkaline basalts)。
  2. 簡述砂岩的分類。
  3. 解釋葉理(Foliation)是如何形成的,以及為何變質岩不一定具有葉理。

六、解釋名詞:【每題4分,共12分】

  1. Cement
  2. Contact metamorphism
  3. Partial melting

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這一題的完整詳解

四、簡答題

1. 碳酸鹽補償深度以下的遠洋沉積物

核心觀念

碳酸鹽補償深度(CCD)以下,海水對碳酸鈣通常呈未飽和狀態,因此以碳酸鈣為主要成分的生物殼體容易溶解;含蛋白石的矽質殼體則較能保存。

選項分析

  • (A) Coccolith:錯誤。 球石藻的球石由碳酸鈣組成,沉降至 CCD 以下後容易溶解。
  • (B) Coral:錯誤。 珊瑚骨骼主要由碳酸鈣組成,通常不能大量保存於 CCD 以下。
  • (C) Diatom:正確。 矽藻殼體主要由蛋白石 SiO2⋅nH2OSiO_2\cdot nH_2O 組成,屬矽質沉積來源。
  • (D) Foraminifer:錯誤。 有孔蟲殼體多為碳酸鈣,會在 CCD 以下溶解。
  • (E) Radiolaria:正確。 放射蟲骨骼為矽質,能形成遠洋矽質軟泥。

解題技巧

看到「CCD 以下」,先排除所有碳酸鈣生物殼體,再選擇矽質殼體生物。

【答案】(C)、(E)


2. 藍片岩的藍色來源

核心觀念

藍片岩是在高壓、低溫變質環境中形成的變質岩,典型指標礦物為藍閃石(glaucophane),其名稱中的「藍」即來自藍閃石。

選項分析

  • (A) Garnet:錯誤。 石榴子石常見於變質岩,但通常呈紅色、褐色或淡色,不是藍片岩呈藍色的主要原因。
  • (B) Glauconite:錯誤。 海綠石是低溫沉積環境常見的含鉀鐵鎂矽酸鹽,並非藍片岩的典型礦物。
  • (C) Glaucophane:正確。 藍閃石為藍色鈉質角閃石,是藍片岩的代表性礦物。
  • (D) Kyanite:錯誤。 藍晶石是高壓變質指標礦物,但本身通常呈藍白色至無色,不是造成藍片岩整體藍色的主要礦物。
  • (E) Sillimanite:錯誤。 矽線石是高溫變質礦物,常見於角閃岩相或更高溫環境,不是藍片岩的特徵。

解題技巧

「Blueschist」最重要的關鍵字是 blue → glaucophane。藍片岩相的代表性礦物組合常包括藍閃石、硬柱石、綠簾石與石榴子石。

【答案】(C)


3. 構造與三大岩類配合

(1) Spinifex texture

答案:火成岩

Spinifex texture(針狀晶體組織)最典型出現在科馬提岩(komatiite)中。它由高溫超鎂鐵質岩漿快速結晶形成,橄欖石或輝石呈長針狀、骨架狀晶體。

(2) Boudinage

答案:變質岩

Boudinage(香腸狀構造)形成於延性變形環境。較硬、較脆或黏性較高的岩層夾在較軟的岩層中,受到伸張作用後被拉斷成一節一節的透鏡狀或香腸狀體,常見於片麻岩與片岩。

(3) Dust rings

答案:沉積岩

Dust rings(塵環)常見於成岩作用或交代作用中的礦物晶體周圍,細微黏土、鐵氧化物或不純物在晶體生長階段被包裹,形成環狀塵埃帶,屬於沉積岩薄片中常見的成岩/晶體生長特徵。碳酸鹽岩中的白雲石晶體可因多期生長而形成塵環。citeturn0search7

(4) Poikilitic texture

答案:火成岩

Poikilitic texture(包裹組織)指較大的後結晶礦物包裹許多較小、早期形成的晶體。例如輝石包裹橄欖石或斜長石,表示包裹者在較晚階段結晶。

(5) Porphyroblast

答案:變質岩

Porphyroblast(變斑晶)是變質作用中由重結晶或新生長形成的大型晶體,周圍包圍細粒基質。例如石榴子石、十字石或藍晶石可形成變斑晶。

【答案】

  1. 火成岩
  2. 變質岩
  3. 沉積岩
  4. 火成岩
  5. 變質岩

五、問答題

1. 分辨矽質玄武岩與鹼性玄武岩

核心觀念

矽質玄武岩(tholeiitic basalt)與鹼性玄武岩(alkaline basalt)的區分,可由:

  1. 全岩主量元素,特別是 SiO2SiO_2、Na2O+K2ONa_2O+K_2O、FeO∗FeO^* 與 MgOMgO;
  2. 主要礦物與標準礦物組成;

兩方面判斷。


(1)利用主量元素組成判斷

最基本的方法是使用總鹼量—二氧化矽分類圖:

總鹼量=Na2O+K2O\text{總鹼量}=Na_2O+K_2O

在相近的 SiO2SiO_2 含量下:

  • 矽質玄武岩的 Na2O+K2ONa_2O+K_2O 通常較低,落在低鹼玄武岩範圍。
  • 鹼性玄武岩的 Na2O+K2ONa_2O+K_2O 較高,常具有較高的 Na2ONa_2O 或 K2OK_2O。

矽質玄武岩的岩漿演化通常表現為鐵富集趨勢。若以 FeO∗FeO^* 對 MgOMgO 或 FeO∗FeO^* 對 MgO/SiO2MgO/SiO_2 作圖,早期結晶過程中鐵會相對富集。

其主要化學特徵如下:

特徵矽質玄武岩鹼性玄武岩
SiO2SiO_2相對較高相對較低至中等
Na2O+K2ONa_2O+K_2O較低較高
FeO∗FeO^*常有明顯鐵富集趨勢鐵富集趨勢較不典型
標準石英可出現通常沒有
標準霞石通常沒有可出現

若計算 CIPW 標準礦物,矽質玄武岩可能含有標準石英或紫蘇輝石,表示岩漿相對富含 SiO2SiO_2;鹼性玄武岩則常含標準霞石,表示其二氧化矽不飽和。


(2)利用礦物組成判斷

矽質玄武岩

常見礦物組合為:

  • 鈣質斜長石;
  • 普通輝石;
  • 橄欖石;
  • 低鈣輝石,尤其是 pigeonitic pyroxene;
  • 部分岩石可出現石英或紫蘇輝石。

其特徵是矽飽和至過飽和,通常不含霞石、白榴石等長石類似礦物。

鹼性玄武岩

常見礦物組合為:

  • 橄欖石;
  • 富鈦普通輝石或鈦輝石;
  • 斜長石;
  • 鹼性長石;
  • 在二氧化矽不飽和的種類中,可出現霞石、白榴石或方沸石等似長石。

其特徵是鹼含量較高,常具有較富鈦、富鈉的礦物組成。

解題技巧

最迅速的判斷順序是:

  1. 先看 Na2O+K2ONa_2O+K_2O 是否偏高;
  2. 再看是否有霞石或其他似長石;
  3. 若有標準石英、紫蘇輝石而沒有似長石,偏向矽質玄武岩;
  4. 若有霞石、白榴石、鹼性長石與富鈦輝石,偏向鹼性玄武岩。

【答案】

矽質玄武岩具有較低總鹼量、較高矽飽和度,常見斜長石—普通輝石—橄欖石組合,並可含標準石英或紫蘇輝石;鹼性玄武岩具有較高總鹼量,常含橄欖石、富鈦輝石、鹼性長石及霞石或白榴石等似長石。


2. 砂岩的分類

核心觀念

砂岩分類主要根據兩項特徵:

  1. 基質含量:判斷砂岩是否為雜砂岩;
  2. 砂粒組成:特別是石英、長石與岩屑的相對比例。

常用方式是以石英(Q)、長石(F)與岩屑(L)作三角圖分類。


(1)依基質含量分類

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第 2 題

四、簡答題:【選擇題每題2分,配合題10分;共14分】
1.[選擇題】在碳酸鹽補償深度(Carbonate compensation depth)以下的遠洋沉積
物中,下列哪些生物的殘骸會是其主要組成?(注意:寫出選項編號即可)
(A) Coccolith
(B) Coral
(C) Diatom
(D) Foraminifer
(E) Radiolaria
2.[選擇題]下列哪一礦物的出現是造成藍片岩(Blueschist)呈現藍色的主要因
素?(注意:寫出選項編號即可)
(A) Garnet
(B) Glauconite
(C) Glaucophane
(D) Kyanite
(E) Sillimanite
3.[配合題]分別寫出下列構造所對應的(三大)岩類。
(1) Spinifex texture
(2) Boudinage
(3) Dust rings
(4) Poikilitic texture
(5) Porphyroblast

五、問答題:【每題8分,共24分】

  1. 分別說明如何利用(1)地球化學主量元素組成以及(2)礦物組成,分辨矽質
    玄武岩(Tholeiitic basalts 或 Tholeiites)與鹼性玄武岩(Alkaline basalts)。
  2. 簡述砂岩的分類。
  3. 解釋葉理(Foliation)是如何形成的,以及為何變質岩不一定具有葉理。

六、解釋名詞:【每題4分,共12分】

  1. Cement
  2. Contact metamorphism
  3. Partial melting

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這一題的完整詳解

四、簡答題

1. 碳酸鹽補償深度以下的遠洋沉積物

核心觀念

碳酸鹽補償深度(CCD)以下,海水對碳酸鈣通常呈未飽和狀態,因此以碳酸鈣為主要成分的生物殼體容易溶解;含蛋白石的矽質殼體則較能保存。

選項分析

  • (A) Coccolith:錯誤。 球石藻的球石由碳酸鈣組成,沉降至 CCD 以下後容易溶解。
  • (B) Coral:錯誤。 珊瑚骨骼主要由碳酸鈣組成,通常不能大量保存於 CCD 以下。
  • (C) Diatom:正確。 矽藻殼體主要由蛋白石 SiO2⋅nH2OSiO_2\cdot nH_2O 組成,屬矽質沉積來源。
  • (D) Foraminifer:錯誤。 有孔蟲殼體多為碳酸鈣,會在 CCD 以下溶解。
  • (E) Radiolaria:正確。 放射蟲骨骼為矽質,能形成遠洋矽質軟泥。

解題技巧

看到「CCD 以下」,先排除所有碳酸鈣生物殼體,再選擇矽質殼體生物。

【答案】(C)、(E)


2. 藍片岩的藍色來源

核心觀念

藍片岩是在高壓、低溫變質環境中形成的變質岩,典型指標礦物為藍閃石(glaucophane),其名稱中的「藍」即來自藍閃石。

選項分析

  • (A) Garnet:錯誤。 石榴子石常見於變質岩,但通常呈紅色、褐色或淡色,不是藍片岩呈藍色的主要原因。
  • (B) Glauconite:錯誤。 海綠石是低溫沉積環境常見的含鉀鐵鎂矽酸鹽,並非藍片岩的典型礦物。
  • (C) Glaucophane:正確。 藍閃石為藍色鈉質角閃石,是藍片岩的代表性礦物。
  • (D) Kyanite:錯誤。 藍晶石是高壓變質指標礦物,但本身通常呈藍白色至無色,不是造成藍片岩整體藍色的主要礦物。
  • (E) Sillimanite:錯誤。 矽線石是高溫變質礦物,常見於角閃岩相或更高溫環境,不是藍片岩的特徵。

解題技巧

「Blueschist」最重要的關鍵字是 blue → glaucophane。藍片岩相的代表性礦物組合常包括藍閃石、硬柱石、綠簾石與石榴子石。

【答案】(C)


3. 構造與三大岩類配合

(1) Spinifex texture

答案:火成岩

Spinifex texture(針狀晶體組織)最典型出現在科馬提岩(komatiite)中。它由高溫超鎂鐵質岩漿快速結晶形成,橄欖石或輝石呈長針狀、骨架狀晶體。

(2) Boudinage

答案:變質岩

Boudinage(香腸狀構造)形成於延性變形環境。較硬、較脆或黏性較高的岩層夾在較軟的岩層中,受到伸張作用後被拉斷成一節一節的透鏡狀或香腸狀體,常見於片麻岩與片岩。

(3) Dust rings

答案:沉積岩

Dust rings(塵環)常見於成岩作用或交代作用中的礦物晶體周圍,細微黏土、鐵氧化物或不純物在晶體生長階段被包裹,形成環狀塵埃帶,屬於沉積岩薄片中常見的成岩/晶體生長特徵。碳酸鹽岩中的白雲石晶體可因多期生長而形成塵環。citeturn0search7

(4) Poikilitic texture

答案:火成岩

Poikilitic texture(包裹組織)指較大的後結晶礦物包裹許多較小、早期形成的晶體。例如輝石包裹橄欖石或斜長石,表示包裹者在較晚階段結晶。

(5) Porphyroblast

答案:變質岩

Porphyroblast(變斑晶)是變質作用中由重結晶或新生長形成的大型晶體,周圍包圍細粒基質。例如石榴子石、十字石或藍晶石可形成變斑晶。

【答案】

  1. 火成岩
  2. 變質岩
  3. 沉積岩
  4. 火成岩
  5. 變質岩

五、問答題

1. 分辨矽質玄武岩與鹼性玄武岩

核心觀念

矽質玄武岩(tholeiitic basalt)與鹼性玄武岩(alkaline basalt)的區分,可由:

  1. 全岩主量元素,特別是 SiO2SiO_2、Na2O+K2ONa_2O+K_2O、FeO∗FeO^* 與 MgOMgO;
  2. 主要礦物與標準礦物組成;

兩方面判斷。


(1)利用主量元素組成判斷

最基本的方法是使用總鹼量—二氧化矽分類圖:

總鹼量=Na2O+K2O\text{總鹼量}=Na_2O+K_2O

在相近的 SiO2SiO_2 含量下:

  • 矽質玄武岩的 Na2O+K2ONa_2O+K_2O 通常較低,落在低鹼玄武岩範圍。
  • 鹼性玄武岩的 Na2O+K2ONa_2O+K_2O 較高,常具有較高的 Na2ONa_2O 或 K2OK_2O。

矽質玄武岩的岩漿演化通常表現為鐵富集趨勢。若以 FeO∗FeO^* 對 MgOMgO 或 FeO∗FeO^* 對 MgO/SiO2MgO/SiO_2 作圖,早期結晶過程中鐵會相對富集。

其主要化學特徵如下:

特徵矽質玄武岩鹼性玄武岩
SiO2SiO_2相對較高相對較低至中等
Na2O+K2ONa_2O+K_2O較低較高
FeO∗FeO^*常有明顯鐵富集趨勢鐵富集趨勢較不典型
標準石英可出現通常沒有
標準霞石通常沒有可出現

若計算 CIPW 標準礦物,矽質玄武岩可能含有標準石英或紫蘇輝石,表示岩漿相對富含 SiO2SiO_2;鹼性玄武岩則常含標準霞石,表示其二氧化矽不飽和。


(2)利用礦物組成判斷

矽質玄武岩

常見礦物組合為:

  • 鈣質斜長石;
  • 普通輝石;
  • 橄欖石;
  • 低鈣輝石,尤其是 pigeonitic pyroxene;
  • 部分岩石可出現石英或紫蘇輝石。

其特徵是矽飽和至過飽和,通常不含霞石、白榴石等長石類似礦物。

鹼性玄武岩

常見礦物組合為:

  • 橄欖石;
  • 富鈦普通輝石或鈦輝石;
  • 斜長石;
  • 鹼性長石;
  • 在二氧化矽不飽和的種類中,可出現霞石、白榴石或方沸石等似長石。

其特徵是鹼含量較高,常具有較富鈦、富鈉的礦物組成。

解題技巧

最迅速的判斷順序是:

  1. 先看 Na2O+K2ONa_2O+K_2O 是否偏高;
  2. 再看是否有霞石或其他似長石;
  3. 若有標準石英、紫蘇輝石而沒有似長石,偏向矽質玄武岩;
  4. 若有霞石、白榴石、鹼性長石與富鈦輝石,偏向鹼性玄武岩。

【答案】

矽質玄武岩具有較低總鹼量、較高矽飽和度,常見斜長石—普通輝石—橄欖石組合,並可含標準石英或紫蘇輝石;鹼性玄武岩具有較高總鹼量,常含橄欖石、富鈦輝石、鹼性長石及霞石或白榴石等似長石。


2. 砂岩的分類

核心觀念

砂岩分類主要根據兩項特徵:

  1. 基質含量:判斷砂岩是否為雜砂岩;
  2. 砂粒組成:特別是石英、長石與岩屑的相對比例。

常用方式是以石英(Q)、長石(F)與岩屑(L)作三角圖分類。


(1)依基質含量分類

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第 3 題

四、簡答題:【選擇題每題2分,配合題10分;共14分】
1.[選擇題】在碳酸鹽補償深度(Carbonate compensation depth)以下的遠洋沉積
物中,下列哪些生物的殘骸會是其主要組成?(注意:寫出選項編號即可)
(A) Coccolith
(B) Coral
(C) Diatom
(D) Foraminifer
(E) Radiolaria
2.[選擇題]下列哪一礦物的出現是造成藍片岩(Blueschist)呈現藍色的主要因
素?(注意:寫出選項編號即可)
(A) Garnet
(B) Glauconite
(C) Glaucophane
(D) Kyanite
(E) Sillimanite
3.[配合題]分別寫出下列構造所對應的(三大)岩類。
(1) Spinifex texture
(2) Boudinage
(3) Dust rings
(4) Poikilitic texture
(5) Porphyroblast

五、問答題:【每題8分,共24分】

  1. 分別說明如何利用(1)地球化學主量元素組成以及(2)礦物組成,分辨矽質
    玄武岩(Tholeiitic basalts 或 Tholeiites)與鹼性玄武岩(Alkaline basalts)。
  2. 簡述砂岩的分類。
  3. 解釋葉理(Foliation)是如何形成的,以及為何變質岩不一定具有葉理。

六、解釋名詞:【每題4分,共12分】

  1. Cement
  2. Contact metamorphism
  3. Partial melting

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四、簡答題

1. 碳酸鹽補償深度以下的遠洋沉積物

核心觀念

碳酸鹽補償深度(CCD)以下,海水對碳酸鈣通常呈未飽和狀態,因此以碳酸鈣為主要成分的生物殼體容易溶解;含蛋白石的矽質殼體則較能保存。

選項分析

  • (A) Coccolith:錯誤。 球石藻的球石由碳酸鈣組成,沉降至 CCD 以下後容易溶解。
  • (B) Coral:錯誤。 珊瑚骨骼主要由碳酸鈣組成,通常不能大量保存於 CCD 以下。
  • (C) Diatom:正確。 矽藻殼體主要由蛋白石 SiO2⋅nH2OSiO_2\cdot nH_2O 組成,屬矽質沉積來源。
  • (D) Foraminifer:錯誤。 有孔蟲殼體多為碳酸鈣,會在 CCD 以下溶解。
  • (E) Radiolaria:正確。 放射蟲骨骼為矽質,能形成遠洋矽質軟泥。

解題技巧

看到「CCD 以下」,先排除所有碳酸鈣生物殼體,再選擇矽質殼體生物。

【答案】(C)、(E)


2. 藍片岩的藍色來源

核心觀念

藍片岩是在高壓、低溫變質環境中形成的變質岩,典型指標礦物為藍閃石(glaucophane),其名稱中的「藍」即來自藍閃石。

選項分析

  • (A) Garnet:錯誤。 石榴子石常見於變質岩,但通常呈紅色、褐色或淡色,不是藍片岩呈藍色的主要原因。
  • (B) Glauconite:錯誤。 海綠石是低溫沉積環境常見的含鉀鐵鎂矽酸鹽,並非藍片岩的典型礦物。
  • (C) Glaucophane:正確。 藍閃石為藍色鈉質角閃石,是藍片岩的代表性礦物。
  • (D) Kyanite:錯誤。 藍晶石是高壓變質指標礦物,但本身通常呈藍白色至無色,不是造成藍片岩整體藍色的主要礦物。
  • (E) Sillimanite:錯誤。 矽線石是高溫變質礦物,常見於角閃岩相或更高溫環境,不是藍片岩的特徵。

解題技巧

「Blueschist」最重要的關鍵字是 blue → glaucophane。藍片岩相的代表性礦物組合常包括藍閃石、硬柱石、綠簾石與石榴子石。

【答案】(C)


3. 構造與三大岩類配合

(1) Spinifex texture

答案:火成岩

Spinifex texture(針狀晶體組織)最典型出現在科馬提岩(komatiite)中。它由高溫超鎂鐵質岩漿快速結晶形成,橄欖石或輝石呈長針狀、骨架狀晶體。

(2) Boudinage

答案:變質岩

Boudinage(香腸狀構造)形成於延性變形環境。較硬、較脆或黏性較高的岩層夾在較軟的岩層中,受到伸張作用後被拉斷成一節一節的透鏡狀或香腸狀體,常見於片麻岩與片岩。

(3) Dust rings

答案:沉積岩

Dust rings(塵環)常見於成岩作用或交代作用中的礦物晶體周圍,細微黏土、鐵氧化物或不純物在晶體生長階段被包裹,形成環狀塵埃帶,屬於沉積岩薄片中常見的成岩/晶體生長特徵。碳酸鹽岩中的白雲石晶體可因多期生長而形成塵環。citeturn0search7

(4) Poikilitic texture

答案:火成岩

Poikilitic texture(包裹組織)指較大的後結晶礦物包裹許多較小、早期形成的晶體。例如輝石包裹橄欖石或斜長石,表示包裹者在較晚階段結晶。

(5) Porphyroblast

答案:變質岩

Porphyroblast(變斑晶)是變質作用中由重結晶或新生長形成的大型晶體,周圍包圍細粒基質。例如石榴子石、十字石或藍晶石可形成變斑晶。

【答案】

  1. 火成岩
  2. 變質岩
  3. 沉積岩
  4. 火成岩
  5. 變質岩

五、問答題

1. 分辨矽質玄武岩與鹼性玄武岩

核心觀念

矽質玄武岩(tholeiitic basalt)與鹼性玄武岩(alkaline basalt)的區分,可由:

  1. 全岩主量元素,特別是 SiO2SiO_2、Na2O+K2ONa_2O+K_2O、FeO∗FeO^* 與 MgOMgO;
  2. 主要礦物與標準礦物組成;

兩方面判斷。


(1)利用主量元素組成判斷

最基本的方法是使用總鹼量—二氧化矽分類圖:

總鹼量=Na2O+K2O\text{總鹼量}=Na_2O+K_2O

在相近的 SiO2SiO_2 含量下:

  • 矽質玄武岩的 Na2O+K2ONa_2O+K_2O 通常較低,落在低鹼玄武岩範圍。
  • 鹼性玄武岩的 Na2O+K2ONa_2O+K_2O 較高,常具有較高的 Na2ONa_2O 或 K2OK_2O。

矽質玄武岩的岩漿演化通常表現為鐵富集趨勢。若以 FeO∗FeO^* 對 MgOMgO 或 FeO∗FeO^* 對 MgO/SiO2MgO/SiO_2 作圖,早期結晶過程中鐵會相對富集。

其主要化學特徵如下:

特徵矽質玄武岩鹼性玄武岩
SiO2SiO_2相對較高相對較低至中等
Na2O+K2ONa_2O+K_2O較低較高
FeO∗FeO^*常有明顯鐵富集趨勢鐵富集趨勢較不典型
標準石英可出現通常沒有
標準霞石通常沒有可出現

若計算 CIPW 標準礦物,矽質玄武岩可能含有標準石英或紫蘇輝石,表示岩漿相對富含 SiO2SiO_2;鹼性玄武岩則常含標準霞石,表示其二氧化矽不飽和。


(2)利用礦物組成判斷

矽質玄武岩

常見礦物組合為:

  • 鈣質斜長石;
  • 普通輝石;
  • 橄欖石;
  • 低鈣輝石,尤其是 pigeonitic pyroxene;
  • 部分岩石可出現石英或紫蘇輝石。

其特徵是矽飽和至過飽和,通常不含霞石、白榴石等長石類似礦物。

鹼性玄武岩

常見礦物組合為:

  • 橄欖石;
  • 富鈦普通輝石或鈦輝石;
  • 斜長石;
  • 鹼性長石;
  • 在二氧化矽不飽和的種類中,可出現霞石、白榴石或方沸石等似長石。

其特徵是鹼含量較高,常具有較富鈦、富鈉的礦物組成。

解題技巧

最迅速的判斷順序是:

  1. 先看 Na2O+K2ONa_2O+K_2O 是否偏高;
  2. 再看是否有霞石或其他似長石;
  3. 若有標準石英、紫蘇輝石而沒有似長石,偏向矽質玄武岩;
  4. 若有霞石、白榴石、鹼性長石與富鈦輝石,偏向鹼性玄武岩。

【答案】

矽質玄武岩具有較低總鹼量、較高矽飽和度,常見斜長石—普通輝石—橄欖石組合,並可含標準石英或紫蘇輝石;鹼性玄武岩具有較高總鹼量,常含橄欖石、富鈦輝石、鹼性長石及霞石或白榴石等似長石。


2. 砂岩的分類

核心觀念

砂岩分類主要根據兩項特徵:

  1. 基質含量:判斷砂岩是否為雜砂岩;
  2. 砂粒組成:特別是石英、長石與岩屑的相對比例。

常用方式是以石英(Q)、長石(F)與岩屑(L)作三角圖分類。


(1)依基質含量分類

🔒

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第 4 題

四、簡答題:【選擇題每題2分,配合題10分;共14分】
1.[選擇題】在碳酸鹽補償深度(Carbonate compensation depth)以下的遠洋沉積
物中,下列哪些生物的殘骸會是其主要組成?(注意:寫出選項編號即可)
(A) Coccolith
(B) Coral
(C) Diatom
(D) Foraminifer
(E) Radiolaria
2.[選擇題]下列哪一礦物的出現是造成藍片岩(Blueschist)呈現藍色的主要因
素?(注意:寫出選項編號即可)
(A) Garnet
(B) Glauconite
(C) Glaucophane
(D) Kyanite
(E) Sillimanite
3.[配合題]分別寫出下列構造所對應的(三大)岩類。
(1) Spinifex texture
(2) Boudinage
(3) Dust rings
(4) Poikilitic texture
(5) Porphyroblast

五、問答題:【每題8分,共24分】

  1. 分別說明如何利用(1)地球化學主量元素組成以及(2)礦物組成,分辨矽質
    玄武岩(Tholeiitic basalts 或 Tholeiites)與鹼性玄武岩(Alkaline basalts)。
  2. 簡述砂岩的分類。
  3. 解釋葉理(Foliation)是如何形成的,以及為何變質岩不一定具有葉理。

六、解釋名詞:【每題4分,共12分】

  1. Cement
  2. Contact metamorphism
  3. Partial melting

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這一題的完整詳解

四、簡答題

1. 碳酸鹽補償深度以下的遠洋沉積物

核心觀念

碳酸鹽補償深度(CCD)以下,海水對碳酸鈣通常呈未飽和狀態,因此以碳酸鈣為主要成分的生物殼體容易溶解;含蛋白石的矽質殼體則較能保存。

選項分析

  • (A) Coccolith:錯誤。 球石藻的球石由碳酸鈣組成,沉降至 CCD 以下後容易溶解。
  • (B) Coral:錯誤。 珊瑚骨骼主要由碳酸鈣組成,通常不能大量保存於 CCD 以下。
  • (C) Diatom:正確。 矽藻殼體主要由蛋白石 SiO2⋅nH2OSiO_2\cdot nH_2O 組成,屬矽質沉積來源。
  • (D) Foraminifer:錯誤。 有孔蟲殼體多為碳酸鈣,會在 CCD 以下溶解。
  • (E) Radiolaria:正確。 放射蟲骨骼為矽質,能形成遠洋矽質軟泥。

解題技巧

看到「CCD 以下」,先排除所有碳酸鈣生物殼體,再選擇矽質殼體生物。

【答案】(C)、(E)


2. 藍片岩的藍色來源

核心觀念

藍片岩是在高壓、低溫變質環境中形成的變質岩,典型指標礦物為藍閃石(glaucophane),其名稱中的「藍」即來自藍閃石。

選項分析

  • (A) Garnet:錯誤。 石榴子石常見於變質岩,但通常呈紅色、褐色或淡色,不是藍片岩呈藍色的主要原因。
  • (B) Glauconite:錯誤。 海綠石是低溫沉積環境常見的含鉀鐵鎂矽酸鹽,並非藍片岩的典型礦物。
  • (C) Glaucophane:正確。 藍閃石為藍色鈉質角閃石,是藍片岩的代表性礦物。
  • (D) Kyanite:錯誤。 藍晶石是高壓變質指標礦物,但本身通常呈藍白色至無色,不是造成藍片岩整體藍色的主要礦物。
  • (E) Sillimanite:錯誤。 矽線石是高溫變質礦物,常見於角閃岩相或更高溫環境,不是藍片岩的特徵。

解題技巧

「Blueschist」最重要的關鍵字是 blue → glaucophane。藍片岩相的代表性礦物組合常包括藍閃石、硬柱石、綠簾石與石榴子石。

【答案】(C)


3. 構造與三大岩類配合

(1) Spinifex texture

答案:火成岩

Spinifex texture(針狀晶體組織)最典型出現在科馬提岩(komatiite)中。它由高溫超鎂鐵質岩漿快速結晶形成,橄欖石或輝石呈長針狀、骨架狀晶體。

(2) Boudinage

答案:變質岩

Boudinage(香腸狀構造)形成於延性變形環境。較硬、較脆或黏性較高的岩層夾在較軟的岩層中,受到伸張作用後被拉斷成一節一節的透鏡狀或香腸狀體,常見於片麻岩與片岩。

(3) Dust rings

答案:沉積岩

Dust rings(塵環)常見於成岩作用或交代作用中的礦物晶體周圍,細微黏土、鐵氧化物或不純物在晶體生長階段被包裹,形成環狀塵埃帶,屬於沉積岩薄片中常見的成岩/晶體生長特徵。碳酸鹽岩中的白雲石晶體可因多期生長而形成塵環。citeturn0search7

(4) Poikilitic texture

答案:火成岩

Poikilitic texture(包裹組織)指較大的後結晶礦物包裹許多較小、早期形成的晶體。例如輝石包裹橄欖石或斜長石,表示包裹者在較晚階段結晶。

(5) Porphyroblast

答案:變質岩

Porphyroblast(變斑晶)是變質作用中由重結晶或新生長形成的大型晶體,周圍包圍細粒基質。例如石榴子石、十字石或藍晶石可形成變斑晶。

【答案】

  1. 火成岩
  2. 變質岩
  3. 沉積岩
  4. 火成岩
  5. 變質岩

五、問答題

1. 分辨矽質玄武岩與鹼性玄武岩

核心觀念

矽質玄武岩(tholeiitic basalt)與鹼性玄武岩(alkaline basalt)的區分,可由:

  1. 全岩主量元素,特別是 SiO2SiO_2、Na2O+K2ONa_2O+K_2O、FeO∗FeO^* 與 MgOMgO;
  2. 主要礦物與標準礦物組成;

兩方面判斷。


(1)利用主量元素組成判斷

最基本的方法是使用總鹼量—二氧化矽分類圖:

總鹼量=Na2O+K2O\text{總鹼量}=Na_2O+K_2O

在相近的 SiO2SiO_2 含量下:

  • 矽質玄武岩的 Na2O+K2ONa_2O+K_2O 通常較低,落在低鹼玄武岩範圍。
  • 鹼性玄武岩的 Na2O+K2ONa_2O+K_2O 較高,常具有較高的 Na2ONa_2O 或 K2OK_2O。

矽質玄武岩的岩漿演化通常表現為鐵富集趨勢。若以 FeO∗FeO^* 對 MgOMgO 或 FeO∗FeO^* 對 MgO/SiO2MgO/SiO_2 作圖,早期結晶過程中鐵會相對富集。

其主要化學特徵如下:

特徵矽質玄武岩鹼性玄武岩
SiO2SiO_2相對較高相對較低至中等
Na2O+K2ONa_2O+K_2O較低較高
FeO∗FeO^*常有明顯鐵富集趨勢鐵富集趨勢較不典型
標準石英可出現通常沒有
標準霞石通常沒有可出現

若計算 CIPW 標準礦物,矽質玄武岩可能含有標準石英或紫蘇輝石,表示岩漿相對富含 SiO2SiO_2;鹼性玄武岩則常含標準霞石,表示其二氧化矽不飽和。


(2)利用礦物組成判斷

矽質玄武岩

常見礦物組合為:

  • 鈣質斜長石;
  • 普通輝石;
  • 橄欖石;
  • 低鈣輝石,尤其是 pigeonitic pyroxene;
  • 部分岩石可出現石英或紫蘇輝石。

其特徵是矽飽和至過飽和,通常不含霞石、白榴石等長石類似礦物。

鹼性玄武岩

常見礦物組合為:

  • 橄欖石;
  • 富鈦普通輝石或鈦輝石;
  • 斜長石;
  • 鹼性長石;
  • 在二氧化矽不飽和的種類中,可出現霞石、白榴石或方沸石等似長石。

其特徵是鹼含量較高,常具有較富鈦、富鈉的礦物組成。

解題技巧

最迅速的判斷順序是:

  1. 先看 Na2O+K2ONa_2O+K_2O 是否偏高;
  2. 再看是否有霞石或其他似長石;
  3. 若有標準石英、紫蘇輝石而沒有似長石,偏向矽質玄武岩;
  4. 若有霞石、白榴石、鹼性長石與富鈦輝石,偏向鹼性玄武岩。

【答案】

矽質玄武岩具有較低總鹼量、較高矽飽和度,常見斜長石—普通輝石—橄欖石組合,並可含標準石英或紫蘇輝石;鹼性玄武岩具有較高總鹼量,常含橄欖石、富鈦輝石、鹼性長石及霞石或白榴石等似長石。


2. 砂岩的分類

核心觀念

砂岩分類主要根據兩項特徵:

  1. 基質含量:判斷砂岩是否為雜砂岩;
  2. 砂粒組成:特別是石英、長石與岩屑的相對比例。

常用方式是以石英(Q)、長石(F)與岩屑(L)作三角圖分類。


(1)依基質含量分類

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第 5 題

四、簡答題:【選擇題每題2分,配合題10分;共14分】
1.[選擇題】在碳酸鹽補償深度(Carbonate compensation depth)以下的遠洋沉積
物中,下列哪些生物的殘骸會是其主要組成?(注意:寫出選項編號即可)
(A) Coccolith
(B) Coral
(C) Diatom
(D) Foraminifer
(E) Radiolaria
2.[選擇題]下列哪一礦物的出現是造成藍片岩(Blueschist)呈現藍色的主要因
素?(注意:寫出選項編號即可)
(A) Garnet
(B) Glauconite
(C) Glaucophane
(D) Kyanite
(E) Sillimanite
3.[配合題]分別寫出下列構造所對應的(三大)岩類。
(1) Spinifex texture
(2) Boudinage
(3) Dust rings
(4) Poikilitic texture
(5) Porphyroblast

五、問答題:【每題8分,共24分】

  1. 分別說明如何利用(1)地球化學主量元素組成以及(2)礦物組成,分辨矽質
    玄武岩(Tholeiitic basalts 或 Tholeiites)與鹼性玄武岩(Alkaline basalts)。
  2. 簡述砂岩的分類。
  3. 解釋葉理(Foliation)是如何形成的,以及為何變質岩不一定具有葉理。

六、解釋名詞:【每題4分,共12分】

  1. Cement
  2. Contact metamorphism
  3. Partial melting

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這一題的完整詳解

四、簡答題

1. 碳酸鹽補償深度以下的遠洋沉積物

核心觀念

碳酸鹽補償深度(CCD)以下,海水對碳酸鈣通常呈未飽和狀態,因此以碳酸鈣為主要成分的生物殼體容易溶解;含蛋白石的矽質殼體則較能保存。

選項分析

  • (A) Coccolith:錯誤。 球石藻的球石由碳酸鈣組成,沉降至 CCD 以下後容易溶解。
  • (B) Coral:錯誤。 珊瑚骨骼主要由碳酸鈣組成,通常不能大量保存於 CCD 以下。
  • (C) Diatom:正確。 矽藻殼體主要由蛋白石 SiO2⋅nH2OSiO_2\cdot nH_2O 組成,屬矽質沉積來源。
  • (D) Foraminifer:錯誤。 有孔蟲殼體多為碳酸鈣,會在 CCD 以下溶解。
  • (E) Radiolaria:正確。 放射蟲骨骼為矽質,能形成遠洋矽質軟泥。

解題技巧

看到「CCD 以下」,先排除所有碳酸鈣生物殼體,再選擇矽質殼體生物。

【答案】(C)、(E)


2. 藍片岩的藍色來源

核心觀念

藍片岩是在高壓、低溫變質環境中形成的變質岩,典型指標礦物為藍閃石(glaucophane),其名稱中的「藍」即來自藍閃石。

選項分析

  • (A) Garnet:錯誤。 石榴子石常見於變質岩,但通常呈紅色、褐色或淡色,不是藍片岩呈藍色的主要原因。
  • (B) Glauconite:錯誤。 海綠石是低溫沉積環境常見的含鉀鐵鎂矽酸鹽,並非藍片岩的典型礦物。
  • (C) Glaucophane:正確。 藍閃石為藍色鈉質角閃石,是藍片岩的代表性礦物。
  • (D) Kyanite:錯誤。 藍晶石是高壓變質指標礦物,但本身通常呈藍白色至無色,不是造成藍片岩整體藍色的主要礦物。
  • (E) Sillimanite:錯誤。 矽線石是高溫變質礦物,常見於角閃岩相或更高溫環境,不是藍片岩的特徵。

解題技巧

「Blueschist」最重要的關鍵字是 blue → glaucophane。藍片岩相的代表性礦物組合常包括藍閃石、硬柱石、綠簾石與石榴子石。

【答案】(C)


3. 構造與三大岩類配合

(1) Spinifex texture

答案:火成岩

Spinifex texture(針狀晶體組織)最典型出現在科馬提岩(komatiite)中。它由高溫超鎂鐵質岩漿快速結晶形成,橄欖石或輝石呈長針狀、骨架狀晶體。

(2) Boudinage

答案:變質岩

Boudinage(香腸狀構造)形成於延性變形環境。較硬、較脆或黏性較高的岩層夾在較軟的岩層中,受到伸張作用後被拉斷成一節一節的透鏡狀或香腸狀體,常見於片麻岩與片岩。

(3) Dust rings

答案:沉積岩

Dust rings(塵環)常見於成岩作用或交代作用中的礦物晶體周圍,細微黏土、鐵氧化物或不純物在晶體生長階段被包裹,形成環狀塵埃帶,屬於沉積岩薄片中常見的成岩/晶體生長特徵。碳酸鹽岩中的白雲石晶體可因多期生長而形成塵環。citeturn0search7

(4) Poikilitic texture

答案:火成岩

Poikilitic texture(包裹組織)指較大的後結晶礦物包裹許多較小、早期形成的晶體。例如輝石包裹橄欖石或斜長石,表示包裹者在較晚階段結晶。

(5) Porphyroblast

答案:變質岩

Porphyroblast(變斑晶)是變質作用中由重結晶或新生長形成的大型晶體,周圍包圍細粒基質。例如石榴子石、十字石或藍晶石可形成變斑晶。

【答案】

  1. 火成岩
  2. 變質岩
  3. 沉積岩
  4. 火成岩
  5. 變質岩

五、問答題

1. 分辨矽質玄武岩與鹼性玄武岩

核心觀念

矽質玄武岩(tholeiitic basalt)與鹼性玄武岩(alkaline basalt)的區分,可由:

  1. 全岩主量元素,特別是 SiO2SiO_2、Na2O+K2ONa_2O+K_2O、FeO∗FeO^* 與 MgOMgO;
  2. 主要礦物與標準礦物組成;

兩方面判斷。


(1)利用主量元素組成判斷

最基本的方法是使用總鹼量—二氧化矽分類圖:

總鹼量=Na2O+K2O\text{總鹼量}=Na_2O+K_2O

在相近的 SiO2SiO_2 含量下:

  • 矽質玄武岩的 Na2O+K2ONa_2O+K_2O 通常較低,落在低鹼玄武岩範圍。
  • 鹼性玄武岩的 Na2O+K2ONa_2O+K_2O 較高,常具有較高的 Na2ONa_2O 或 K2OK_2O。

矽質玄武岩的岩漿演化通常表現為鐵富集趨勢。若以 FeO∗FeO^* 對 MgOMgO 或 FeO∗FeO^* 對 MgO/SiO2MgO/SiO_2 作圖,早期結晶過程中鐵會相對富集。

其主要化學特徵如下:

特徵矽質玄武岩鹼性玄武岩
SiO2SiO_2相對較高相對較低至中等
Na2O+K2ONa_2O+K_2O較低較高
FeO∗FeO^*常有明顯鐵富集趨勢鐵富集趨勢較不典型
標準石英可出現通常沒有
標準霞石通常沒有可出現

若計算 CIPW 標準礦物,矽質玄武岩可能含有標準石英或紫蘇輝石,表示岩漿相對富含 SiO2SiO_2;鹼性玄武岩則常含標準霞石,表示其二氧化矽不飽和。


(2)利用礦物組成判斷

矽質玄武岩

常見礦物組合為:

  • 鈣質斜長石;
  • 普通輝石;
  • 橄欖石;
  • 低鈣輝石,尤其是 pigeonitic pyroxene;
  • 部分岩石可出現石英或紫蘇輝石。

其特徵是矽飽和至過飽和,通常不含霞石、白榴石等長石類似礦物。

鹼性玄武岩

常見礦物組合為:

  • 橄欖石;
  • 富鈦普通輝石或鈦輝石;
  • 斜長石;
  • 鹼性長石;
  • 在二氧化矽不飽和的種類中,可出現霞石、白榴石或方沸石等似長石。

其特徵是鹼含量較高,常具有較富鈦、富鈉的礦物組成。

解題技巧

最迅速的判斷順序是:

  1. 先看 Na2O+K2ONa_2O+K_2O 是否偏高;
  2. 再看是否有霞石或其他似長石;
  3. 若有標準石英、紫蘇輝石而沒有似長石,偏向矽質玄武岩;
  4. 若有霞石、白榴石、鹼性長石與富鈦輝石,偏向鹼性玄武岩。

【答案】

矽質玄武岩具有較低總鹼量、較高矽飽和度,常見斜長石—普通輝石—橄欖石組合,並可含標準石英或紫蘇輝石;鹼性玄武岩具有較高總鹼量,常含橄欖石、富鈦輝石、鹼性長石及霞石或白榴石等似長石。


2. 砂岩的分類

核心觀念

砂岩分類主要根據兩項特徵:

  1. 基質含量:判斷砂岩是否為雜砂岩;
  2. 砂粒組成:特別是石英、長石與岩屑的相對比例。

常用方式是以石英(Q)、長石(F)與岩屑(L)作三角圖分類。


(1)依基質含量分類

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第 2 題

四、簡答題:【選擇題每題2分,配合題10分;共14分】
1.[選擇題】在碳酸鹽補償深度(Carbonate compensation depth)以下的遠洋沉積
物中,下列哪些生物的殘骸會是其主要組成?(注意:寫出選項編號即可)
(A) Coccolith
(B) Coral
(C) Diatom
(D) Foraminifer
(E) Radiolaria
2.[選擇題]下列哪一礦物的出現是造成藍片岩(Blueschist)呈現藍色的主要因
素?(注意:寫出選項編號即可)
(A) Garnet
(B) Glauconite
(C) Glaucophane
(D) Kyanite
(E) Sillimanite
3.[配合題]分別寫出下列構造所對應的(三大)岩類。
(1) Spinifex texture
(2) Boudinage
(3) Dust rings
(4) Poikilitic texture
(5) Porphyroblast

五、問答題:【每題8分,共24分】

  1. 分別說明如何利用(1)地球化學主量元素組成以及(2)礦物組成,分辨矽質
    玄武岩(Tholeiitic basalts 或 Tholeiites)與鹼性玄武岩(Alkaline basalts)。
  2. 簡述砂岩的分類。
  3. 解釋葉理(Foliation)是如何形成的,以及為何變質岩不一定具有葉理。

六、解釋名詞:【每題4分,共12分】

  1. Cement
  2. Contact metamorphism
  3. Partial melting

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四、簡答題

1. 碳酸鹽補償深度以下的遠洋沉積物

核心觀念

碳酸鹽補償深度(CCD)以下,海水對碳酸鈣通常呈未飽和狀態,因此以碳酸鈣為主要成分的生物殼體容易溶解;含蛋白石的矽質殼體則較能保存。

選項分析

  • (A) Coccolith:錯誤。 球石藻的球石由碳酸鈣組成,沉降至 CCD 以下後容易溶解。
  • (B) Coral:錯誤。 珊瑚骨骼主要由碳酸鈣組成,通常不能大量保存於 CCD 以下。
  • (C) Diatom:正確。 矽藻殼體主要由蛋白石 SiO2⋅nH2OSiO_2\cdot nH_2O 組成,屬矽質沉積來源。
  • (D) Foraminifer:錯誤。 有孔蟲殼體多為碳酸鈣,會在 CCD 以下溶解。
  • (E) Radiolaria:正確。 放射蟲骨骼為矽質,能形成遠洋矽質軟泥。

解題技巧

看到「CCD 以下」,先排除所有碳酸鈣生物殼體,再選擇矽質殼體生物。

【答案】(C)、(E)


2. 藍片岩的藍色來源

核心觀念

藍片岩是在高壓、低溫變質環境中形成的變質岩,典型指標礦物為藍閃石(glaucophane),其名稱中的「藍」即來自藍閃石。

選項分析

  • (A) Garnet:錯誤。 石榴子石常見於變質岩,但通常呈紅色、褐色或淡色,不是藍片岩呈藍色的主要原因。
  • (B) Glauconite:錯誤。 海綠石是低溫沉積環境常見的含鉀鐵鎂矽酸鹽,並非藍片岩的典型礦物。
  • (C) Glaucophane:正確。 藍閃石為藍色鈉質角閃石,是藍片岩的代表性礦物。
  • (D) Kyanite:錯誤。 藍晶石是高壓變質指標礦物,但本身通常呈藍白色至無色,不是造成藍片岩整體藍色的主要礦物。
  • (E) Sillimanite:錯誤。 矽線石是高溫變質礦物,常見於角閃岩相或更高溫環境,不是藍片岩的特徵。

解題技巧

「Blueschist」最重要的關鍵字是 blue → glaucophane。藍片岩相的代表性礦物組合常包括藍閃石、硬柱石、綠簾石與石榴子石。

【答案】(C)


3. 構造與三大岩類配合

(1) Spinifex texture

答案:火成岩

Spinifex texture(針狀晶體組織)最典型出現在科馬提岩(komatiite)中。它由高溫超鎂鐵質岩漿快速結晶形成,橄欖石或輝石呈長針狀、骨架狀晶體。

(2) Boudinage

答案:變質岩

Boudinage(香腸狀構造)形成於延性變形環境。較硬、較脆或黏性較高的岩層夾在較軟的岩層中,受到伸張作用後被拉斷成一節一節的透鏡狀或香腸狀體,常見於片麻岩與片岩。

(3) Dust rings

答案:沉積岩

Dust rings(塵環)常見於成岩作用或交代作用中的礦物晶體周圍,細微黏土、鐵氧化物或不純物在晶體生長階段被包裹,形成環狀塵埃帶,屬於沉積岩薄片中常見的成岩/晶體生長特徵。碳酸鹽岩中的白雲石晶體可因多期生長而形成塵環。citeturn0search7

(4) Poikilitic texture

答案:火成岩

Poikilitic texture(包裹組織)指較大的後結晶礦物包裹許多較小、早期形成的晶體。例如輝石包裹橄欖石或斜長石,表示包裹者在較晚階段結晶。

(5) Porphyroblast

答案:變質岩

Porphyroblast(變斑晶)是變質作用中由重結晶或新生長形成的大型晶體,周圍包圍細粒基質。例如石榴子石、十字石或藍晶石可形成變斑晶。

【答案】

  1. 火成岩
  2. 變質岩
  3. 沉積岩
  4. 火成岩
  5. 變質岩

五、問答題

1. 分辨矽質玄武岩與鹼性玄武岩

核心觀念

矽質玄武岩(tholeiitic basalt)與鹼性玄武岩(alkaline basalt)的區分,可由:

  1. 全岩主量元素,特別是 SiO2SiO_2、Na2O+K2ONa_2O+K_2O、FeO∗FeO^* 與 MgOMgO;
  2. 主要礦物與標準礦物組成;

兩方面判斷。


(1)利用主量元素組成判斷

最基本的方法是使用總鹼量—二氧化矽分類圖:

總鹼量=Na2O+K2O\text{總鹼量}=Na_2O+K_2O

在相近的 SiO2SiO_2 含量下:

  • 矽質玄武岩的 Na2O+K2ONa_2O+K_2O 通常較低,落在低鹼玄武岩範圍。
  • 鹼性玄武岩的 Na2O+K2ONa_2O+K_2O 較高,常具有較高的 Na2ONa_2O 或 K2OK_2O。

矽質玄武岩的岩漿演化通常表現為鐵富集趨勢。若以 FeO∗FeO^* 對 MgOMgO 或 FeO∗FeO^* 對 MgO/SiO2MgO/SiO_2 作圖,早期結晶過程中鐵會相對富集。

其主要化學特徵如下:

特徵矽質玄武岩鹼性玄武岩
SiO2SiO_2相對較高相對較低至中等
Na2O+K2ONa_2O+K_2O較低較高
FeO∗FeO^*常有明顯鐵富集趨勢鐵富集趨勢較不典型
標準石英可出現通常沒有
標準霞石通常沒有可出現

若計算 CIPW 標準礦物,矽質玄武岩可能含有標準石英或紫蘇輝石,表示岩漿相對富含 SiO2SiO_2;鹼性玄武岩則常含標準霞石,表示其二氧化矽不飽和。


(2)利用礦物組成判斷

矽質玄武岩

常見礦物組合為:

  • 鈣質斜長石;
  • 普通輝石;
  • 橄欖石;
  • 低鈣輝石,尤其是 pigeonitic pyroxene;
  • 部分岩石可出現石英或紫蘇輝石。

其特徵是矽飽和至過飽和,通常不含霞石、白榴石等長石類似礦物。

鹼性玄武岩

常見礦物組合為:

  • 橄欖石;
  • 富鈦普通輝石或鈦輝石;
  • 斜長石;
  • 鹼性長石;
  • 在二氧化矽不飽和的種類中,可出現霞石、白榴石或方沸石等似長石。

其特徵是鹼含量較高,常具有較富鈦、富鈉的礦物組成。

解題技巧

最迅速的判斷順序是:

  1. 先看 Na2O+K2ONa_2O+K_2O 是否偏高;
  2. 再看是否有霞石或其他似長石;
  3. 若有標準石英、紫蘇輝石而沒有似長石,偏向矽質玄武岩;
  4. 若有霞石、白榴石、鹼性長石與富鈦輝石,偏向鹼性玄武岩。

【答案】

矽質玄武岩具有較低總鹼量、較高矽飽和度,常見斜長石—普通輝石—橄欖石組合,並可含標準石英或紫蘇輝石;鹼性玄武岩具有較高總鹼量,常含橄欖石、富鈦輝石、鹼性長石及霞石或白榴石等似長石。


2. 砂岩的分類

核心觀念

砂岩分類主要根據兩項特徵:

  1. 基質含量:判斷砂岩是否為雜砂岩;
  2. 砂粒組成:特別是石英、長石與岩屑的相對比例。

常用方式是以石英(Q)、長石(F)與岩屑(L)作三角圖分類。


(1)依基質含量分類

🔒

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第 3 題

四、簡答題:【選擇題每題2分,配合題10分;共14分】
1.[選擇題】在碳酸鹽補償深度(Carbonate compensation depth)以下的遠洋沉積
物中,下列哪些生物的殘骸會是其主要組成?(注意:寫出選項編號即可)
(A) Coccolith
(B) Coral
(C) Diatom
(D) Foraminifer
(E) Radiolaria
2.[選擇題]下列哪一礦物的出現是造成藍片岩(Blueschist)呈現藍色的主要因
素?(注意:寫出選項編號即可)
(A) Garnet
(B) Glauconite
(C) Glaucophane
(D) Kyanite
(E) Sillimanite
3.[配合題]分別寫出下列構造所對應的(三大)岩類。
(1) Spinifex texture
(2) Boudinage
(3) Dust rings
(4) Poikilitic texture
(5) Porphyroblast

五、問答題:【每題8分,共24分】

  1. 分別說明如何利用(1)地球化學主量元素組成以及(2)礦物組成,分辨矽質
    玄武岩(Tholeiitic basalts 或 Tholeiites)與鹼性玄武岩(Alkaline basalts)。
  2. 簡述砂岩的分類。
  3. 解釋葉理(Foliation)是如何形成的,以及為何變質岩不一定具有葉理。

六、解釋名詞:【每題4分,共12分】

  1. Cement
  2. Contact metamorphism
  3. Partial melting

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這一題的完整詳解

四、簡答題

1. 碳酸鹽補償深度以下的遠洋沉積物

核心觀念

碳酸鹽補償深度(CCD)以下,海水對碳酸鈣通常呈未飽和狀態,因此以碳酸鈣為主要成分的生物殼體容易溶解;含蛋白石的矽質殼體則較能保存。

選項分析

  • (A) Coccolith:錯誤。 球石藻的球石由碳酸鈣組成,沉降至 CCD 以下後容易溶解。
  • (B) Coral:錯誤。 珊瑚骨骼主要由碳酸鈣組成,通常不能大量保存於 CCD 以下。
  • (C) Diatom:正確。 矽藻殼體主要由蛋白石 SiO2⋅nH2OSiO_2\cdot nH_2O 組成,屬矽質沉積來源。
  • (D) Foraminifer:錯誤。 有孔蟲殼體多為碳酸鈣,會在 CCD 以下溶解。
  • (E) Radiolaria:正確。 放射蟲骨骼為矽質,能形成遠洋矽質軟泥。

解題技巧

看到「CCD 以下」,先排除所有碳酸鈣生物殼體,再選擇矽質殼體生物。

【答案】(C)、(E)


2. 藍片岩的藍色來源

核心觀念

藍片岩是在高壓、低溫變質環境中形成的變質岩,典型指標礦物為藍閃石(glaucophane),其名稱中的「藍」即來自藍閃石。

選項分析

  • (A) Garnet:錯誤。 石榴子石常見於變質岩,但通常呈紅色、褐色或淡色,不是藍片岩呈藍色的主要原因。
  • (B) Glauconite:錯誤。 海綠石是低溫沉積環境常見的含鉀鐵鎂矽酸鹽,並非藍片岩的典型礦物。
  • (C) Glaucophane:正確。 藍閃石為藍色鈉質角閃石,是藍片岩的代表性礦物。
  • (D) Kyanite:錯誤。 藍晶石是高壓變質指標礦物,但本身通常呈藍白色至無色,不是造成藍片岩整體藍色的主要礦物。
  • (E) Sillimanite:錯誤。 矽線石是高溫變質礦物,常見於角閃岩相或更高溫環境,不是藍片岩的特徵。

解題技巧

「Blueschist」最重要的關鍵字是 blue → glaucophane。藍片岩相的代表性礦物組合常包括藍閃石、硬柱石、綠簾石與石榴子石。

【答案】(C)


3. 構造與三大岩類配合

(1) Spinifex texture

答案:火成岩

Spinifex texture(針狀晶體組織)最典型出現在科馬提岩(komatiite)中。它由高溫超鎂鐵質岩漿快速結晶形成,橄欖石或輝石呈長針狀、骨架狀晶體。

(2) Boudinage

答案:變質岩

Boudinage(香腸狀構造)形成於延性變形環境。較硬、較脆或黏性較高的岩層夾在較軟的岩層中,受到伸張作用後被拉斷成一節一節的透鏡狀或香腸狀體,常見於片麻岩與片岩。

(3) Dust rings

答案:沉積岩

Dust rings(塵環)常見於成岩作用或交代作用中的礦物晶體周圍,細微黏土、鐵氧化物或不純物在晶體生長階段被包裹,形成環狀塵埃帶,屬於沉積岩薄片中常見的成岩/晶體生長特徵。碳酸鹽岩中的白雲石晶體可因多期生長而形成塵環。citeturn0search7

(4) Poikilitic texture

答案:火成岩

Poikilitic texture(包裹組織)指較大的後結晶礦物包裹許多較小、早期形成的晶體。例如輝石包裹橄欖石或斜長石,表示包裹者在較晚階段結晶。

(5) Porphyroblast

答案:變質岩

Porphyroblast(變斑晶)是變質作用中由重結晶或新生長形成的大型晶體,周圍包圍細粒基質。例如石榴子石、十字石或藍晶石可形成變斑晶。

【答案】

  1. 火成岩
  2. 變質岩
  3. 沉積岩
  4. 火成岩
  5. 變質岩

五、問答題

1. 分辨矽質玄武岩與鹼性玄武岩

核心觀念

矽質玄武岩(tholeiitic basalt)與鹼性玄武岩(alkaline basalt)的區分,可由:

  1. 全岩主量元素,特別是 SiO2SiO_2、Na2O+K2ONa_2O+K_2O、FeO∗FeO^* 與 MgOMgO;
  2. 主要礦物與標準礦物組成;

兩方面判斷。


(1)利用主量元素組成判斷

最基本的方法是使用總鹼量—二氧化矽分類圖:

總鹼量=Na2O+K2O\text{總鹼量}=Na_2O+K_2O

在相近的 SiO2SiO_2 含量下:

  • 矽質玄武岩的 Na2O+K2ONa_2O+K_2O 通常較低,落在低鹼玄武岩範圍。
  • 鹼性玄武岩的 Na2O+K2ONa_2O+K_2O 較高,常具有較高的 Na2ONa_2O 或 K2OK_2O。

矽質玄武岩的岩漿演化通常表現為鐵富集趨勢。若以 FeO∗FeO^* 對 MgOMgO 或 FeO∗FeO^* 對 MgO/SiO2MgO/SiO_2 作圖,早期結晶過程中鐵會相對富集。

其主要化學特徵如下:

特徵矽質玄武岩鹼性玄武岩
SiO2SiO_2相對較高相對較低至中等
Na2O+K2ONa_2O+K_2O較低較高
FeO∗FeO^*常有明顯鐵富集趨勢鐵富集趨勢較不典型
標準石英可出現通常沒有
標準霞石通常沒有可出現

若計算 CIPW 標準礦物,矽質玄武岩可能含有標準石英或紫蘇輝石,表示岩漿相對富含 SiO2SiO_2;鹼性玄武岩則常含標準霞石,表示其二氧化矽不飽和。


(2)利用礦物組成判斷

矽質玄武岩

常見礦物組合為:

  • 鈣質斜長石;
  • 普通輝石;
  • 橄欖石;
  • 低鈣輝石,尤其是 pigeonitic pyroxene;
  • 部分岩石可出現石英或紫蘇輝石。

其特徵是矽飽和至過飽和,通常不含霞石、白榴石等長石類似礦物。

鹼性玄武岩

常見礦物組合為:

  • 橄欖石;
  • 富鈦普通輝石或鈦輝石;
  • 斜長石;
  • 鹼性長石;
  • 在二氧化矽不飽和的種類中,可出現霞石、白榴石或方沸石等似長石。

其特徵是鹼含量較高,常具有較富鈦、富鈉的礦物組成。

解題技巧

最迅速的判斷順序是:

  1. 先看 Na2O+K2ONa_2O+K_2O 是否偏高;
  2. 再看是否有霞石或其他似長石;
  3. 若有標準石英、紫蘇輝石而沒有似長石,偏向矽質玄武岩;
  4. 若有霞石、白榴石、鹼性長石與富鈦輝石,偏向鹼性玄武岩。

【答案】

矽質玄武岩具有較低總鹼量、較高矽飽和度,常見斜長石—普通輝石—橄欖石組合,並可含標準石英或紫蘇輝石;鹼性玄武岩具有較高總鹼量,常含橄欖石、富鈦輝石、鹼性長石及霞石或白榴石等似長石。


2. 砂岩的分類

核心觀念

砂岩分類主要根據兩項特徵:

  1. 基質含量:判斷砂岩是否為雜砂岩;
  2. 砂粒組成:特別是石英、長石與岩屑的相對比例。

常用方式是以石英(Q)、長石(F)與岩屑(L)作三角圖分類。


(1)依基質含量分類

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第 1 題

四、簡答題:【選擇題每題2分,配合題10分;共14分】
1.[選擇題】在碳酸鹽補償深度(Carbonate compensation depth)以下的遠洋沉積
物中,下列哪些生物的殘骸會是其主要組成?(注意:寫出選項編號即可)
(A) Coccolith
(B) Coral
(C) Diatom
(D) Foraminifer
(E) Radiolaria
2.[選擇題]下列哪一礦物的出現是造成藍片岩(Blueschist)呈現藍色的主要因
素?(注意:寫出選項編號即可)
(A) Garnet
(B) Glauconite
(C) Glaucophane
(D) Kyanite
(E) Sillimanite
3.[配合題]分別寫出下列構造所對應的(三大)岩類。
(1) Spinifex texture
(2) Boudinage
(3) Dust rings
(4) Poikilitic texture
(5) Porphyroblast

五、問答題:【每題8分,共24分】

  1. 分別說明如何利用(1)地球化學主量元素組成以及(2)礦物組成,分辨矽質
    玄武岩(Tholeiitic basalts 或 Tholeiites)與鹼性玄武岩(Alkaline basalts)。
  2. 簡述砂岩的分類。
  3. 解釋葉理(Foliation)是如何形成的,以及為何變質岩不一定具有葉理。

六、解釋名詞:【每題4分,共12分】

  1. Cement
  2. Contact metamorphism
  3. Partial melting

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四、簡答題

1. 碳酸鹽補償深度以下的遠洋沉積物

核心觀念

碳酸鹽補償深度(CCD)以下,海水對碳酸鈣通常呈未飽和狀態,因此以碳酸鈣為主要成分的生物殼體容易溶解;含蛋白石的矽質殼體則較能保存。

選項分析

  • (A) Coccolith:錯誤。 球石藻的球石由碳酸鈣組成,沉降至 CCD 以下後容易溶解。
  • (B) Coral:錯誤。 珊瑚骨骼主要由碳酸鈣組成,通常不能大量保存於 CCD 以下。
  • (C) Diatom:正確。 矽藻殼體主要由蛋白石 SiO2⋅nH2OSiO_2\cdot nH_2O 組成,屬矽質沉積來源。
  • (D) Foraminifer:錯誤。 有孔蟲殼體多為碳酸鈣,會在 CCD 以下溶解。
  • (E) Radiolaria:正確。 放射蟲骨骼為矽質,能形成遠洋矽質軟泥。

解題技巧

看到「CCD 以下」,先排除所有碳酸鈣生物殼體,再選擇矽質殼體生物。

【答案】(C)、(E)


2. 藍片岩的藍色來源

核心觀念

藍片岩是在高壓、低溫變質環境中形成的變質岩,典型指標礦物為藍閃石(glaucophane),其名稱中的「藍」即來自藍閃石。

選項分析

  • (A) Garnet:錯誤。 石榴子石常見於變質岩,但通常呈紅色、褐色或淡色,不是藍片岩呈藍色的主要原因。
  • (B) Glauconite:錯誤。 海綠石是低溫沉積環境常見的含鉀鐵鎂矽酸鹽,並非藍片岩的典型礦物。
  • (C) Glaucophane:正確。 藍閃石為藍色鈉質角閃石,是藍片岩的代表性礦物。
  • (D) Kyanite:錯誤。 藍晶石是高壓變質指標礦物,但本身通常呈藍白色至無色,不是造成藍片岩整體藍色的主要礦物。
  • (E) Sillimanite:錯誤。 矽線石是高溫變質礦物,常見於角閃岩相或更高溫環境,不是藍片岩的特徵。

解題技巧

「Blueschist」最重要的關鍵字是 blue → glaucophane。藍片岩相的代表性礦物組合常包括藍閃石、硬柱石、綠簾石與石榴子石。

【答案】(C)


3. 構造與三大岩類配合

(1) Spinifex texture

答案:火成岩

Spinifex texture(針狀晶體組織)最典型出現在科馬提岩(komatiite)中。它由高溫超鎂鐵質岩漿快速結晶形成,橄欖石或輝石呈長針狀、骨架狀晶體。

(2) Boudinage

答案:變質岩

Boudinage(香腸狀構造)形成於延性變形環境。較硬、較脆或黏性較高的岩層夾在較軟的岩層中,受到伸張作用後被拉斷成一節一節的透鏡狀或香腸狀體,常見於片麻岩與片岩。

(3) Dust rings

答案:沉積岩

Dust rings(塵環)常見於成岩作用或交代作用中的礦物晶體周圍,細微黏土、鐵氧化物或不純物在晶體生長階段被包裹,形成環狀塵埃帶,屬於沉積岩薄片中常見的成岩/晶體生長特徵。碳酸鹽岩中的白雲石晶體可因多期生長而形成塵環。citeturn0search7

(4) Poikilitic texture

答案:火成岩

Poikilitic texture(包裹組織)指較大的後結晶礦物包裹許多較小、早期形成的晶體。例如輝石包裹橄欖石或斜長石,表示包裹者在較晚階段結晶。

(5) Porphyroblast

答案:變質岩

Porphyroblast(變斑晶)是變質作用中由重結晶或新生長形成的大型晶體,周圍包圍細粒基質。例如石榴子石、十字石或藍晶石可形成變斑晶。

【答案】

  1. 火成岩
  2. 變質岩
  3. 沉積岩
  4. 火成岩
  5. 變質岩

五、問答題

1. 分辨矽質玄武岩與鹼性玄武岩

核心觀念

矽質玄武岩(tholeiitic basalt)與鹼性玄武岩(alkaline basalt)的區分,可由:

  1. 全岩主量元素,特別是 SiO2SiO_2、Na2O+K2ONa_2O+K_2O、FeO∗FeO^* 與 MgOMgO;
  2. 主要礦物與標準礦物組成;

兩方面判斷。


(1)利用主量元素組成判斷

最基本的方法是使用總鹼量—二氧化矽分類圖:

總鹼量=Na2O+K2O\text{總鹼量}=Na_2O+K_2O

在相近的 SiO2SiO_2 含量下:

  • 矽質玄武岩的 Na2O+K2ONa_2O+K_2O 通常較低,落在低鹼玄武岩範圍。
  • 鹼性玄武岩的 Na2O+K2ONa_2O+K_2O 較高,常具有較高的 Na2ONa_2O 或 K2OK_2O。

矽質玄武岩的岩漿演化通常表現為鐵富集趨勢。若以 FeO∗FeO^* 對 MgOMgO 或 FeO∗FeO^* 對 MgO/SiO2MgO/SiO_2 作圖,早期結晶過程中鐵會相對富集。

其主要化學特徵如下:

特徵矽質玄武岩鹼性玄武岩
SiO2SiO_2相對較高相對較低至中等
Na2O+K2ONa_2O+K_2O較低較高
FeO∗FeO^*常有明顯鐵富集趨勢鐵富集趨勢較不典型
標準石英可出現通常沒有
標準霞石通常沒有可出現

若計算 CIPW 標準礦物,矽質玄武岩可能含有標準石英或紫蘇輝石,表示岩漿相對富含 SiO2SiO_2;鹼性玄武岩則常含標準霞石,表示其二氧化矽不飽和。


(2)利用礦物組成判斷

矽質玄武岩

常見礦物組合為:

  • 鈣質斜長石;
  • 普通輝石;
  • 橄欖石;
  • 低鈣輝石,尤其是 pigeonitic pyroxene;
  • 部分岩石可出現石英或紫蘇輝石。

其特徵是矽飽和至過飽和,通常不含霞石、白榴石等長石類似礦物。

鹼性玄武岩

常見礦物組合為:

  • 橄欖石;
  • 富鈦普通輝石或鈦輝石;
  • 斜長石;
  • 鹼性長石;
  • 在二氧化矽不飽和的種類中,可出現霞石、白榴石或方沸石等似長石。

其特徵是鹼含量較高,常具有較富鈦、富鈉的礦物組成。

解題技巧

最迅速的判斷順序是:

  1. 先看 Na2O+K2ONa_2O+K_2O 是否偏高;
  2. 再看是否有霞石或其他似長石;
  3. 若有標準石英、紫蘇輝石而沒有似長石,偏向矽質玄武岩;
  4. 若有霞石、白榴石、鹼性長石與富鈦輝石,偏向鹼性玄武岩。

【答案】

矽質玄武岩具有較低總鹼量、較高矽飽和度,常見斜長石—普通輝石—橄欖石組合,並可含標準石英或紫蘇輝石;鹼性玄武岩具有較高總鹼量,常含橄欖石、富鈦輝石、鹼性長石及霞石或白榴石等似長石。


2. 砂岩的分類

核心觀念

砂岩分類主要根據兩項特徵:

  1. 基質含量:判斷砂岩是否為雜砂岩;
  2. 砂粒組成:特別是石英、長石與岩屑的相對比例。

常用方式是以石英(Q)、長石(F)與岩屑(L)作三角圖分類。


(1)依基質含量分類

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