綠島安山岩之實驗岩石學研究

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(1)國立台灣師範大學地球科學研究所碩士論文 Department of Earth Science. National Taiwan Normal University Master Thesis. 綠島安山岩之實驗岩石學研究 An Experimental Petrological Study of the Lutao Andesite. 林國文 Guo–Wen Lin 指導教授：劉德慶博士 Adviser：Teh–Ching Liu, Ph. D.. 中華民國 101 年 6 月 June, 2012.

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(3) 摘要綠島大部份由安山岩質熔岩及集塊岩所組成，偶而夾有凝灰岩及碎屑岩流。本研究之樣本為採自綠島西北方靠近燈塔的露頭。樣本外觀為深灰色，多孔狀，具斑狀組織。礦物組成主要為斜長石、斜輝石；次要為鈦鐵氧化物，基質中多數為斜長石、斜輝石及少數不透明礦物。Na2O＋K2O 對 SiO2 作圖之分類，屬於玄武岩質安山岩。從高溫實驗結果得知，綠島安山岩質岩漿在常壓下之液相溫度為 1289℃，固相溫度略低於 1099℃，整個熔融區間為 190℃。實驗結晶順序與溫度如下：在 1289℃，鉻鐵尖晶石率先晶出；至 1264℃，斜長石晶出；到 1189℃，鉻鐵尖晶石消失，轉變成氧化物出現；持續降溫至 1184℃，直輝石晶出；爾後降溫至 1162 ℃，斜輝石為最後一種礦物相晶出。整體而言，常壓下綠島安山岩之殘餘熔體成分隨實驗溫度降低，SiO2、K2O 含量有上升趨勢，而 Al2O3、ΣFeO、MgO、CaO 則呈減少變化。Na2O 則先升後降。另外從成分變化圖，可得知：ΣFeO、MgO、CaO 與 SiO2 呈一明顯負變關係，暗示著綠島之岩漿活動主要受制於鐵鎂礦物的結晶分化。以及，隨結晶分化進行之殘餘熔體成分變化，與綠島的天然岩石成分類似，故推測綠島的天然岩石可在低壓下結晶分化而成。而 AFM 圖中，殘餘熔體成分隨實驗溫度降低，最後亦朝 Na2O、K2O 富集。. 關鍵字：呂宋島弧、綠島、安山岩、實驗岩石、結晶分化. I.

(4) 目錄摘要................................................................................................................................ I 目錄............................................................................................................................... II 圖目次.................................................................................................................. IV 表目次.................................................................................................................. VI 第 1 章緒論 ............................................................................................................... 1 1–1 地質背景....................................................................................................... 1 1–2 研究目的....................................................................................................... 7 1–3 採樣地點....................................................................................................... 7 第 2 章研究方法 ....................................................................................................... 9 2–1 岩相學研究................................................................................................... 9 2–1–1 野外採樣工作................................................................................. 9 2–1–2 薄片製作......................................................................................... 9 2–1–3 選定標本....................................................................................... 10 2–1–4 製作實驗樣本粉末....................................................................... 10 2–1–5 燒失量的測量............................................................................... 10 2–2 X 光螢光分析 ............................................................................................. 11 2–3 白金片之製備............................................................................................. 11 2–3–1 白金片之軋延步驟....................................................................... 11 2–3–2 白金片之清洗步驟....................................................................... 12 2–4 實驗岩石學研究......................................................................................... 12 2–4–1 實驗岩石學之高溫實驗方法....................................................... 12 2–4–2 一大氣壓下之高溫實驗及步驟................................................... 13 2–5 掃描式電子顯微鏡及能量分散光譜儀分析............................................. 21 2–6 計算元素之標準差..................................................................................... 23 2–7 C. I. P. W.標準礦物成分計算 .................................................................... 23 第 3 章結果與討論 ................................................................................................. 25 3–1 岩相學觀察................................................................................................. 25 3–2 全岩化學分析............................................................................................. 25 3–3 實驗岩石學研究......................................................................................... 35 3–3–1 高溫實驗結晶順序與熔融區間................................................... 35 3–3–2 掃描式電子影像........................................................................... 35 3–3–3 各相之能量分散光譜圖............................................................... 41 3–3–4 礦物化學....................................................................................... 41 3–3–4–1 鉻鐵尖晶石.....................................................................41 3–3–4–2 斜長石............................................................................. 41 II.

(5) 3–3–4–3 氧化物............................................................................. 47 3–3–4–4 直輝石–低鈣輝石群..................................................... 47 3–3–4–5 斜輝石–高鈣輝石群..................................................... 47 3–4 綠島安山岩質岩漿之演化......................................................................... 60 3–4–1 殘餘熔體成分隨溫度之變化趨勢............................................... 60 3–4–2 殘餘熔體成分隨 SiO2 變化圖 ..................................................... 60 3–4–3 Na2O＋K2O–ΣFeO–MgO 三成分圖 ....................................... 67 3–4–4 Na2O–K2O–CaO 三成分圖 ..................................................... 67 3–4–5 Olivine–Clinopyroxene–Quartz 三成分圖 .............................. 67 第 4 章結論 ............................................................................................................. 73 誌謝.............................................................................................................................. 74 參考文獻...................................................................................................................... 75 中文文獻.............................................................................................................. 75 英文文獻.............................................................................................................. 75. III.

(6) 圖目次圖圖圖圖圖圖圖圖圖. 1–1 1–2 1–3 1–4 2–1 2–2 2–3 2–4 2–5. 北呂宋島弧位置示意圖............................................................................ 2 隱沒帶與火山島弧生成示意圖................................................................ 3 綠島地質圖................................................................................................ 5 綠島安山岩之 MgO 對 SiO2 作圖 ............................................................ 8 白金囊包製作流程.................................................................................. 14 高溫實驗樣本裝置.................................................................................. 15 一大氣壓高溫實驗及驟冷裝置示意圖.................................................. 17 釋電器本體.............................................................................................. 18 高溫實驗爐.............................................................................................. 18. 圖 2–6 圖 2–7. R 型熱電偶測量器 .................................................................................. 19 白金囊包之灌膠與拋光過程示意圖...................................................... 20. 圖圖圖圖圖圖圖圖. 2–8 2–9 3–1 3–2 3–3 3–4 3–5 3–6. SEM–EDS 儀器之裝置 ......................................................................... 22 FeO∕Fe2O3 比值圖 ................................................................................ 24 綠島安山岩原岩樣本.............................................................................. 26 綠島安山岩原岩薄片.............................................................................. 26 綠島安山岩薄片中之斜長石.................................................................. 27 綠島安山岩薄片中之斜輝石.................................................................. 27 綠島安山岩薄片中之鈦鐵氧化物.......................................................... 28 全岩化學成分之 Na2O＋K2O 對 SiO2 作圖 .......................................... 30. 圖圖圖圖圖圖圖圖圖圖. 3–7 全岩化學成分之 AFM 圖 ....................................................................... 31 3–8 全岩化學成分之 ΣFeO 對 ΣFeO∕MgO 作圖 ....................................... 32 3–9 全岩化學成分之 K2O 對 SiO2 的作圖 ................................................... 33 3–10 全岩化學成分之 MgO–ΣFeO–Al2O3 作圖......................................... 34 3–11 常壓下綠島安山岩高溫實驗合成礦物之結晶順序圖 .......................... 37 3–12 實驗 LU–17；1099℃之反射電子影像圖 ........................................... 38 3–13 實驗 LU–10；1291℃之反射電子影像圖 ........................................... 38 3–14 實驗 LU–19；1287℃之反射電子影像圖 ........................................... 39 3–15 實驗 LU–29；1186℃之反射電子影像圖 ........................................... 39 3–16 實驗 LU–24；1170℃之反射電子影像圖 ........................................... 40. 圖圖圖圖圖圖. 3–17 3–18 3–19 3–20 3–21 3–22. 實驗 LU–15；1140℃之反射電子影像圖 ........................................... 40 玻璃之能量分散光譜.............................................................................. 42 鉻鐵尖晶石之能量分散光譜.................................................................. 42 斜長石之能量分散光譜.......................................................................... 42 氧化物之能量分散光譜.......................................................................... 43 直輝石之能量分散光譜.......................................................................... 43 IV.

(7) 圖 3–23 圖圖圖圖圖圖圖圖圖圖圖. 斜輝石之能量分散光譜.......................................................................... 43. 3–24 常壓下鉻鐵尖晶石之變化趨勢圖.......................................................... 46 3–25 實驗合成之斜長石成分隨溫度變化圖.................................................. 51 3–26 斜長石固溶體相圖.................................................................................. 52 3–27 長石三成分圖.......................................................................................... 53 3–28 常壓下氧化物之變化趨勢圖.................................................................. 56 3–29 輝石三成分圖.......................................................................................... 59 3–30 一大氣壓下高溫實驗之殘餘熔體成分隨溫度之變化趨勢圖.............. 66 3–31 殘餘熔體成分隨 SiO2 變化圖 ................................................................ 68 3–32 一大氣壓下殘餘熔體成分之 AFM 圖 ................................................... 69 3–33 殘餘熔體成分之 Na2O–K2O–CaO 作圖 ............................................ 70 3–34 Olivine–Clinopyroxene–Quartz 成分圖 .............................................. 72. V.

(8) 表目次表表表表表表表表表. 1–1 3–1 3–2 3–3 3–4 3–5 3–6 3–7 3–8. 綠島各期火山活動之特性.......................................................................... 7 綠島安山岩全岩化學成分表.................................................................... 29 一大氣壓下綠島安山岩之高溫實驗結果................................................ 36 實驗合成之鉻鐵尖晶石化學成分表........................................................ 44 原岩與實驗合成之斜長石化學成分表.................................................... 48 實驗合成之氧化物化學成分表................................................................ 54 原岩與實驗合成之直輝石........................................................................ 57 原岩與實驗合成之斜輝石........................................................................ 61 一大氣壓下高溫實驗之殘餘熔體化學成分表........................................ 62. VI.

(9) 第1章. 緒論. 1–1 地質背景北呂宋島弧的産生年代約在晚漸新世至早中新世，是由南中國海板塊在馬尼拉海溝隱沒，向東隱沒至菲律賓海板塊所形成。台灣東部的火山區包含海岸山脈（Coastal range），往南經綠島（Lutao）、蘭嶼（Lanhsu）、小蘭嶼（Hsiao–lanhsu）為呂宋島弧北延的部份，向南經 Batan、Babuyan、Camiguin、Calayan、Cauga 等島嶼，最後至菲律賓北部的呂宋島（Defant et al.,1989；Teng, 1990；陳文山等人，1990；Mcdermott et al.,1993），其最南端終止於 Mindoro 碰撞帶，而最北端因弧陸碰撞（arc–continent collision）作用，則在海岸山脈處終止（McDermott et al., 1993；Marini et al., 2005）（圖 1–1）。也由於印度板塊及歐亞板塊的聚合作用，使得南中國海盆地在中漸新世（約三千二百萬年前）至中新世早期（約一千六百萬年前）期間開始張裂，隨後南中國海板塊開始逐漸隱沒在菲律賓海板塊之下（Chen and Huang, 1986；Yang et al., 1996；Marini et al., 2005）。當隱沒作用發生後，造成了地函和地殼的部份熔融，之後進一步生成岩漿，岩漿上升，便形成了火山（Stern and Dickinson, 2010）（圖 1–2），主要以安山岩為主，而後伴隨著一連串的火山活動，便形成了一系列大致成南北走向的呂宋火山島弧（Luzon volcanic arc）。此外，北呂宋島弧的出現是漸進式的從北到南，從老到新的逐漸加積所産生，包含台灣東部的奇美火山雜岩、綠島、蘭嶼等，大致而言，北部的年代較老，愈往南地質年代愈年輕（Lan et al., 1986；Yang et al., 1995；Yang et al., 1996）。中新世以來，由於菲律賓海板塊以每年約 7 公分的速率相對於歐亞板塊不斷朝西北方移動，使得位於菲律賓海板塊上火山島，隨著板塊移動與歐亞板塊邊緣，進行了一系列的弧陸碰撞（arc–continent collision）運動（Suppe, 1984；Seno and Maruyama, 1984；McDermott et al., 1993）。而呂宋火山島弧最北端的海岸山脈在此時慢慢的脫離了板塊隱沒帶，連帶的停止了岩漿活動。至於綠島的火山活動則在此時〔約 2.00（Ma）〕開始進行一系列連續性的噴發，直到更新世早期〔約 0.54（Ma）〕才慢慢停止（楊燦堯，1992；陳正宏等，1994）。且因受蓬萊造山（約六百萬年前）運動的影響，造成此區地形逐漸抬升，最終出露海平面形成一火山島嶼，也因其未與歐亞大陸板塊邊緣碰撞，故仍保有甚佳的火山地形。而陡峭的山地和邊坡，部份仍保留著原火山噴發中心的火山口及火山頸景象，以及不同的火山岩、火山碎屑和火山産物。島上主要可分成三個地形高區，分別為中部的阿眉山（275 公尺），西南部的火燒山（281 公尺）及北部的牛仔山（183 公尺），均具有不同的火山産物與不同時期的噴發時間，可能代表著來自不同的火山噴發中心（楊燦堯，1992；陳正宏等，1994；宋聖榮，2007）。. 1.

(10) 圖 1–1. 北呂宋島弧位置示意圖（摘自 Defant, 1989）。包含台灣東部之海岸山脈、綠島、蘭嶼、小蘭嶼，而後經 Batan、Babuyan、 Camiguin、Cauga 等島嶼，最南至菲律賓北部呂宋島。 2.

(11) 圖 1–2. 隱沒帶與火山島弧生成示意圖（根據 Stern and Dickinson, 2010）。島弧火山岩主要是板塊隱沒所生成。當隱沒作用發生時，隱沒帶上部地函楔發生部份熔融（partial melting）而後岩漿上升形成了火山，島弧火山岩便形成，主要以安山岩為主。. 3.

(12) 綠島，原名火燒島，位在台灣東南外海之太平洋上，距離台東東南東方約 34 公里、蘭嶼北方約 76 公里海面上。西起東經 121 度 27 分，東至 121 度 31 分；南起北緯 22 度 29 分，北達 22 度 43 分（陳正宏等，1994），亦是北呂宋島弧最北方的島嶼。全島面積約 17 平方公里，島形呈一甲字型，其北端稍寬，南端較狹，屬於一座火山島。全島幾乎是由安山岩質火山熔岩及集塊岩所組成，偶而夾有凝灰岩及碎屑岩流（brecciated lava）。且因其為一海底上升的火山島，在地形抬升的過程中，便形成了數段的海階，以及缺乏化石之海成泥砂層，海階地形發育甚優，主要以紅壤及珊瑚礁為主。就整體岩性來看，主要仍以安山岩為大宗（圖 1–3）。綠島火山岩大多數為斑狀組織（porphyritic texture），主要之斑晶礦物為斜長石、鐵鎂礦物及少數的不透明礦物。將綠島火山岩依照斑晶中之鐵鎂礦物種類及含量多寡來做分類，主要可區分為：橄欖石–輝石安山岩、橄欖石–角閃石安山岩、兩輝安山岩、角閃石–輝石安山岩、角閃石安山岩、輝石–角閃石安山岩、輝石安山岩、黑雲母–角閃石安山岩以及少量的玄武岩分布（陳正宏，1990； Wang et al., 1991；楊燦堯，1992）。就地層序列來看，綠島主要可分成上下兩層，下層為玄武岩質集塊岩之火山碎屑物，上層為安山岩質熔岩流，主要以中鉀鈣–鹼系列為主。利用銣鍶同位素法及鉀–氬定年法，得知其年代範圍約屬於上新世至更新世的火山岩〔5.2 ± 0.2～0.84 ± 0.06（Ma）〕（Lan et al., 1986；莊文星，1988）。另外，綜合了綠島地區之地形、火山噴發産物及分布位置，並根據楊燦堯（1992）依岩層上下層位與核飛跡定年（fission–track dating）結果，主要可將綠島火山岩分為五期的噴發史，列如表 1–1。表中可知各期火山噴發有其各自的噴發中心，以及不同時期的火山噴發，不論是噴發時間或火山産物，均可能有部份重疊，但本區之火山活動實屬連續性噴發行為，核飛跡定年與銣鍶同位素法及鉀–氬定年法的結果大致相同。地球化學資料分析顯示，島弧火山岩之化學成分與同位素之變化，不僅反應岩漿源區化學特性，岩漿上升過程中與圍岩之間的作用亦會改變其化學成分與同位素比值。然而關於島弧在隱沒帶的岩漿來源甚為複雜，包含了上部地函物質熔融、岩漿結晶分化（fractional crystallization）作用、蝕變海洋地殼（altered oceanic crust, AOC）、地殼底部重熔作用（anatexis）、岩漿與地殼同化作用（crustal assimilation）及隱沒沈積物混染等其它途徑（Defant et al., 1989；Mcdermott et al.,1993；Plank and Langmuir, 1998；Blichert–Toft et al., 1999；Woodhead et al., 2001；Kelley et al., 2003；Tollstrup and Gill, 2005）。從前人研究當中知悉，關於北呂宋島弧的岩漿來源觀點眾多，目前所知已提出的模式為：富化端的成分可能來自於富化地函（enriched mantle, EM）、以水為基質流體、矽質岩漿或隱沒沈積物；而貧瘠端成分則受控於貧瘠地函（depleted mantle, DM）（Chen et al., 1990； Mcdermott et al.,1993；Marini et al., 2005）。而利用共容元素〔Co、Cr、Ni、Sc、 4.

(13) 綠島地質圖圖例全新世. 隆起珊瑚礁旭溫泉層. 更新世. 火燒山安山岩. 珊瑚礁、海相砂珊瑚礁、藻類礁、紅壤角閃石安山岩. 公館安山岩至. 黑雲母–角閃石安山岩. 牛仔山安山岩. 上新世. 角閃石安山岩以玄武岩及基性安山岩為主之火山角礫岩，夾雜凝灰角. 阿眉山火山角礫岩. 礫岩及凝灰岩圖 1–3. 綠島地質圖（修改自經濟部中央地質調查所–地質資料整合查詢，網址為：gis.moeacgs.gov.tw；楊燦堯，1992；陳正宏等，1994）。. 表本實驗採樣地點。 5.

(14) V（重稀土元素）〕對不共容元素〔Sr、Th、Ba、U、Zr（輕稀土元素）〕之間的作圖，從兩者正、負變的關係，亦可得知此地區之岩漿活動，主要是受制於結晶分化作用或部份熔融所控制（Chen and Lin, 1980；Chen and Huang, 1986；楊燦堯，1992）。根據楊燦堯（1992）研究，綠島火山岩除了部分具有較「富化」（enriched 87 86 LILE）的火山岩樣本外，其餘大致上具有相同的同位素值，其 Sr∕ Sr 值在 0.70419～0.70491 之間，143Nd∕144Nd 值則介於 0.512654～0.512710 之間，亦即大多數綠島火山岩具有相同性質的母岩漿成分。一般而言，綠島安山岩之主要元素含量與海岸山脈近似，唯鉀含量偏高。而在微量元素方面，綠島則以 Sr、Rb 較高，但 Co、Cr、Cu、Ni 則比起海岸山脈還來的低（Chen and Huang, 1986）。其中 Chen 等人（1990）以 Nd–Sr–O 同位素證據指出，屬於北呂宋島弧火山岩之化學特性主要是受制於源區特性，而非地殼混染所造成。而 Chen and Lin（1980）從綠島安山岩地球化學成分觀點出發，指出綠島各個主要元素及微量元素之化學性質，並不能由海洋玄武岩和深海沈積物混合而獲得，此安山岩可能是由與菲律賓海海洋矽質玄武岩化學組成相近的綠島玄武岩中，由富含角閃石之火山岩經結晶分化作用所生成的。. 6.

(15) 表 1–1. 綠島各期火山活動之特性（根據楊燦堯，1992；陳正宏等，1994）。. 年代（Ma）噴發中心第五期. 1.0–0.61. 火燒山. 噴發産物. 分布區域. 備註. 角閃石安山岩. 南半部. 無. 北部及東部. 部份富含不共容元素. 公館、海參含黑雲母之角坪、柚仔湖閃石安山岩等海邊. 第四期. 1.8–0.54. 第三期. ～1.2. 牛仔山. 角閃石安山岩. 北半部. 菫青石巨晶. 第二期. 2.0–1.4. 阿眉山. 玄武岩及基性安山岩. 全島. 綠島底層之主要岩性常被後期火. 第一期. ＞2.0. ？. 角閃石安山岩. ？. 山活動擄獲至地表. 1–2 研究目的本研究透過前人文獻及地球化學分析觀察中，發現綠島的火山岩適合用來進行結晶分化的探討，期望能對此區岩漿演化的趨勢作一合理解釋。主要利用高溫爐控制實驗溫度，模擬自然界岩漿在不同溫度下冷卻，殘餘熔體成分改變的過程，以及所産生的礦物相。而後透過能量分散光譜儀，來分析實驗樣本經驟冷後所産生的熔體及礦物相成分，以便探究整個綠島地區岩漿演化的過程，及其岩漿結晶分化的趨勢。. 1–3 採樣地點為模擬綠島安山岩質岩漿演化的過程，首先期望能找到成分接近原始岩漿的岩石樣本。根據 Chen & Lin（1980）及楊燦堯（1992）的綠島火山岩地球化學成分分析資料，將其樣本分析數據畫入 MgO 對 SiO2 圖中（圖 1–4），得知此區之岩漿演化具有結晶分化的趨勢，即 MgO 隨 SiO2 含量上升而有下降的趨勢。而最後從五個分析樣本當中，挑選出具有較高 MgO 及較低 SiO2 值的原岩，做為本次實驗的岩石樣本（LU 1B）。所選定之岩石樣本，為採集於綠島西北方，靠近燈塔的露頭，野外透過 GPS 定位為北緯 22°40'35.85"東經 121°28'00.68"（圖 1– 3）。. 7.

(16) 圖 1–4. 綠島安山岩之 MgO 對 SiO2 作圖。從前人資料當中可發現，綠島安山岩之 MgO 隨 SiO2 含量上升而有下降的趨勢，可推論此區岩漿具有結晶分化的過程。. 8.

(17) 第2章. 研究方法. 本研究主要採用之研究方法為岩相學研究、X 光螢光分析、實驗岩石學研究、掃描式電子顯微鏡及能量分散光譜儀分析、計算元素之標準差及 C. I. P. W. 標準礦物計算，實驗步驟及分析方法分述如下：. 2–1 岩相學研究 2–1–1 野外採樣工作準備中央地質調查所五萬分之一台灣地質圖說明書–綠島（陳正宏等， 1994）、五磅重地質鎚乙隻、鑿子乙隻、GPS 定位導航器、野外記錄簿等其它個人野外所需用品。配合前人參考文獻中所提供的採樣點地圖（楊燦堯，1992；陳正宏等，1994）進行採樣。 2–1–2 薄片製作從野外採集回來的岩石樣本，運用鋸片機將表面風化的部分切除。切開後，配合目視觀察岩石顏色、組織、礦物大小、緻密程度、有無孔洞、組成的礦物種類及其所佔比例…等特徵，用記錄紙記錄下來。切割過後的岩石取其內部較新鮮的部分，接著用鋸片機切成可拿來做岩石薄片（buehler petrographic slides, 27×46 ㎜）的大小，在黏上玻璃片之前，將岩石切割過後較平整的面先用砂紙粗磨，使其更加平坦，而玻璃片本身也得將其表面用砂紙磨至霧狀，好讓岩石能更平順、穩定的貼合在玻璃片上。隨後再用 AB 膠（環氧樹脂：硬化劑比例≒5：1）將其黏在玻璃片上。放至室溫冷卻，約一至二個工作天後，開始使用 200／600／1000 grit 的砂紙（由粗至細）依序磨製，每一階段約磨十分鐘，在每一個不同的階段磨製完後，都需用超音波震盪機將其孔隙內的細質粉末及雜質，給震盪出來，直到最後 1000 grit 砂紙磨製完成且震盪完後，才放入烤箱烘乾（110℃），除去水份，以供下一步鑽石膏磨製使用。使用鑽石膏，主要是將前面用砂紙所磨製過的岩石薄片進行拋光。因為砂紙的磨製會將岩石標本中的礦物給磨出刮痕，而鑽石膏則具有將其刮痕磨平，讓它表面變平滑，使整個薄片看起來更加光滑明亮的功用。烘乾過後的薄片，將其取出，待其冷卻，便先用 6 ㎛的鑽石膏進行初步研磨，而後再用 1 ㎛的的鑽石膏細磨，而磨製的時間則視個人的岩石薄片情況而定。最後完成的岩石薄片，以在可見光之下能透光，厚度約 0.03 ㎜為基準。經由上述過程所完成的岩石薄片，利用德國 Zeiss（型號–Axioplan 7082）的反射、透射兩用偏光顯微鏡，來觀看薄片中的礦物相，做初步的鑑定及觀察。 9.

(18) 並用記錄紙記下所觀察到的主要礦物、次要礦物、岩基中礦物、各礦物所占比例、有無風化、孔隙多寡、結構（texture）…等各種結果。而後續為了觀察高溫實驗所完成的光片樣本，亦是由此兩用偏光顯微鏡，來進行初步的判別與比對。 2–1–3 選定標本採集回來的岩石樣本共有 13 個，過濾掉不適用的樣本，選定了 5 個樣本做成岩石薄片。首先在偏光顯微鏡下找尋薄片中的斜長石，每一樣本中至少挑選 10 個出來，主要以斜長石斑晶為主，其次是基質中的斜長石，利用斜長石雙晶（albite twin）來量測其消光角（extinction angle），角度差值以小於 6°為佳。將所測得的消光角對照 Maximum extinction angle–% Anorthite 表（MacKenzie and Adams, 2005），以求得斜長石的 An 值，進而初步推估此岩石是否適合做為本研究樣本。而本實驗要探究的是綠島地區岩漿結晶分化的情形，一般來說，消光角愈大，An 值愈高，SiO2 愈低，代表此岩石愈基性、愈接近母岩的性質。而要達成實驗的目的，便需要先找到較基性的岩石。 2–1–4 製作實驗樣本粉末將岩石樣本用五磅重的地質槌夯至每一岩石碎屑直徑約小於 0.5 公分，放入烤箱，經過一個工作天，再送往台灣大學海洋研究所陳汝勤教授的實驗室，使用球磨機（Spex shatterbox）進行初步研磨，將岩石碎屑磨成粉。碎屑直徑一定要小於 0.5 公分，否則樣本磨損研磨盤或研磨機中的氧化鋁柱，便可能污染標本，造成往後元素分析數據不準確。再將初步研磨的岩石粉末，進行四縮分法至適當的份量，接著用手工的方式用研缽磨至 200 篩目（mesh）以下，最後將粉末裝瓶置入烤箱中，以去除它吸咐的水份，過 24 小時後，放入防潮箱中，以供往後的實驗備用。最後，藉由Ⅹ光螢光分析儀分析其化學成分後，再從中挑選出一個最適合拿來做高溫實驗的樣本。另外，在每次進行高溫實驗前，均需先將岩石粉末均勻混合，才取粉末來進行實驗。 2–1–5 燒失量的測量（loss on ignition, L. O. I.） A. 陶瓷坩堝洗淨後，將其放置入 110℃烤箱中，烘乾 24 小時去除水份。 B. 將陶瓷坩堝自烤箱中取出，移置防潮箱中，冷卻至室溫，冷卻等待過程約 30 分鐘。 C. 使用電子精密天平（需能秤至小數點以下第四位），精密秤量陶瓷坩堝重量（簡稱 X），以及秤取岩石粉末 2.0000 ± 0.0002 克重，將其加總得到總重量（簡稱 Y）。使得 Y＝X＋（2.0000 ± 0.0002）克重。 D. 將步驟 C 之陶瓷坩堝和岩石粉末一同放置於 900℃的高溫爐中，加熱一 10.

(19) 小時，以去除粉末中的結晶水，然後取出，放入防潮箱中冷卻 30 分鐘，待其降至室溫，再精秤其總重（簡稱 Z）至小數點以下第四位。得到燒失後的總重量。計算燒失量公式：燒失量（L. O. I.）＝〔（Y–Z）∕2.0000〕× 100％＝〔加熱後樣品損失重（克）∕原始樣本重（克）〕× 100％. 2–2 X 光螢光分析（x–ray fluorescence analysis, XRF）本研究之實驗樣本粉末分析採用台灣大學地質科學系李寄嵎技正實驗室之 Rigaku RIX-2000Ⅹ光螢光分析儀，針對十個主要元素 SiO2、TiO2、Al2O3、Fe2O3、 MnO、CaO、Na2O、K2O、P2O5 來進行分析。分析誤差值為± 5％，製備流程如下列所示（李寄嵎等，1997）： A. 將岩石樣本粉末置於 110℃烤箱中 24 小時，以去除粉末中的結晶水，接著取出，置入防潮箱中冷卻至室溫。 B. 使用電子精密天平秤取岩石粉末 0.5000 ± 0.0001 克，及助熔劑（無水四硼酸鋰，anhydrous Li2B4O7）5.0000 ± 0.0001 克，用以降低粉末之熔點，而後將兩者均勻混合後，置入白金坩堝中。 C. 將含岩石樣本粉末之白金坩堝，放入全自動高週波玻璃餅製備機中加熱，使其熔融，而後，快速冷卻，製成均勻狀玻璃餅，製作過程約十分鐘。 D. 完成玻璃餅之後，再以Ⅹ光螢光分析儀來分析此玻璃餅試樣，便可得知成分。. 2–3 白金片之製備 2–3–1 白金片之軋延步驟 A. 白金片先剪裁成長寬為 3 ㎝ × 2 ㎝的長方形。 B. 另外裁剪兩片白鐵片（或銅片）成長寬為 10 ㎝ × 5 ㎝的長方形。 C. 將步驟 A 的白金片放在兩片白鐵片（或銅片）之間，之後，一起放入軋延機中進行軋延，使白金片延展。在軋延過程中，必須確認白金片. 11.

(20) 始終位於兩片白鐵片（或銅片）之間，以免白金片直接接觸軋延機，而造成汙漬或破損。 D. 置入軋延機滾輪中，重覆滾過至少七次，之後，慢慢不斷調校軋延機滾輪間距，使白金片經碾軋後愈來愈薄。 E. 重覆步驟 C 和 D，確認延展過後的白金片長度約為 14～15 公分即可停止軋延。因為軋延過薄容易破裂。 2–3–2 白金片之清洗步驟 A. 準備一個實驗用燒杯，將其放置在通風櫥中。 B. 調配 HCl：H2O＝1：1 的溶液，過程中需先放入蒸餾水，之後再沿著玻璃棒緩慢的倒入鹽酸（濃度為 37％）。 C. 將軋延過後的白金片置入步驟 B 的溶液中，使其完全浸泡在溶液中，而後用錫箔紙將杯口完全包覆住。 D. 準備一烤盤將其加熱到 90℃，再把步驟 C 之裝置放到烤盤上，煮 30 分鐘整。 E. 煮過 30 分鐘之後，將燒杯自烤盤上取下，用鑷子將白金片取出，並將溶液倒入廢液回收桶。 F. 將取出的白金片用去離子水反覆清洗五次以上，而後再把殘留在白金片上的水擦拭乾淨，即可放置在烤箱裡烘乾備用。. 2–4 實驗岩石學研究 2–4–1 實驗岩石學之高溫實驗方法一大氣壓下之高溫實驗是將先前磨製好的實驗樣本粉末，填充到白金囊包裡，再放至高溫爐中進行一系列的反應，用此高溫實驗的方式來模擬岩漿熔融、結晶的情形。預設好預定的實驗溫度，待溫度到達，將樣本放入經過一定的反應時間，使實驗樣本粉末在目標溫度中反應完全。之後，將它驟冷，藉以保存此實驗樣本粉末在目標溫度中的礦物相。至於産生礦物後的熔體成分，經過驟冷，則會以玻璃呈現。驟冷過後的實驗樣品，因在不同的溫度下産生不同的礦物相，而隨著實 12.

(21) 驗溫度的降低，便可得知不同的礦物相隨著溫度遞減，依序生成的先後順序。最後，利用掃描式電子顯微鏡與能量分散光譜儀，對不同溫度下的礦物相及熔體成分來進行分析。 2–4–2 一大氣壓下之高溫實驗及步驟本實驗使用的高溫爐為美國 Thermolyne 公司所製造，其實驗溫度範圍為 800℃至 1500℃之間，並採用 R 型熱電偶來做實驗溫度測量，其溫度誤差值為 ± 1℃（邱俊賢，2003）。一大氣壓下之高溫實驗步驟，主要可分為三階段：階段一：裝置高溫實驗樣本 A. 將軋延過後的白金片，裁切為 10 ㎜ × 15 ㎜的長方形白金箔，折製成一個上方開口的袋子，填充實驗樣本粉末進去約七至八分滿，之後封口，便製成高溫實驗用之白金囊包（圖 2–1）。 B. 在製備好的白金囊包封口處，用圖釘打穿一個小洞，而後剪約 1.5 ㎝的細白金線，一端穿過白金囊包小洞，另一端則穿過兩孔氧化鋁片的其中一孔，將細白金線稍微使之纏繞，以白金囊包與兩孔氧化鋁片不會脫落為準。 C. 另外再剪一段約 2 ㎝的細白金線，這一段是用來連接兩孔氧化鋁管用。細白金線穿過兩孔氧化鋁片的另外一孔（未穿線的孔），使呈一Ⅴ字型，接著將呈Ⅴ型的細白金線分別纏繞兩孔氧化鋁管中的兩條粗白金線，在纏繞的過程中，呈Ⅴ型的細白金線彼此之間不能接觸，否則在往後的利用釋電器將白金囊包卸下的步驟，將因短路無法成功。而將白金囊包懸掛在兩孔氧化鋁片下方的目的，則是防止釋電器釋電時燒到白金囊包，因而毀壞樣本。最後，使兩孔氧化鋁管和兩孔氧化鋁片及白金囊包成串串連著（圖 2–2）。階段二：高溫爐之設定、測量實驗溫度及取樣過程 D. 設定高溫爐的溫控器，升溫至實驗溫度，靜待其溫度穩定，整個過程約 90 分鐘。再以 R 型熱電偶測量溫度，得到實驗前高溫爐的實際溫度，並把高溫爐所顯示的溫度及 R 型熱電偶所測得的溫度記錄在高溫實驗記錄紙上。測量溫度時，由於爐體加溫的空間是呈一長條管狀，因此. 13.

(22) 1. 將白金箔裁剪如左圖所示尺寸，再沿著虛線對折一次。. 2. 左右兩側各向內折約 0.3 ㎜兩次，製成上方開口的袋子。. 3. 將實驗樣本粉末填入白金包中，至約七～八分滿。. 4. 將白金囊包開口壓扁，並內折一次（約 0.5 ㎜），封口後，製成囊包。. 5. 利用圖釘於上方摺好的封口處刺出一小洞。. 6. 剪一段細白金線（長約 1.5 ㎝）將白金囊包與兩孔氧化鋁片串在一起。. 圖 2–1. 白金囊包製作流程。. 14.

(23) 圖 2–2 高溫實驗樣本裝置。. 15.

(24) 熱電偶的尖端位置必須與高溫實驗樣本裝置的白金囊包位置一致，實驗溫度才會正確。 E. 不同溫度有不同的反應時間，一般來說，溫度愈高，所需要的反應時間愈短，反之，則相反。靜待反應所需要的時間到達後，準備一杯水放置在高溫爐的下方，利用釋電器將細白金線熔斷，讓白金囊包直接落入水中驟冷，這步驟可保留此高溫實驗中的礦物相（圖 2–3）。若使用釋電器（圖 2–4）而白金囊包沒有落下，則需將實驗樣本裝置抽離高溫爐，迅速將實驗樣本裝置之白金囊包樣本浸入水中，以免在室溫下緩慢冷卻，樣本長出新的礦物相。 F. 將高溫爐（圖 2–5）中的實驗樣本裝置移開後，再以 R 型熱電偶（圖 2–6）測量爐中的溫度，得到實驗後的實驗溫度。階段三：白金囊包之光片製作過程 G. 將高溫實驗後的白金囊包，進行灌膠。容器內部可先塗抹一層凡士林（vaseline），方便以後較好取下樣本（圖 2–7）。將白金囊包放在塑膠模容器（直徑為一英吋）裡面，配製好的 AB 膠（環氧樹脂：硬化劑≒ 2.5 克：0.5 克）倒入容器中後，使白金囊包固化在一個塑膠模容器裡面。另外，AB 膠在攪拌均勻混合之後，要拿去抽真空，以除去調和過程中所産生的氣泡。爾後靜置 24 小時，待其乾燥之後取出，便可進行拋光的動作。 H. 灌膠過後的白金囊包樣本取下來後，使用 600／1000 grit 的砂紙依順序研磨約三分鐘，將白金囊包的表層白金給磨除，再用清潔劑清洗。而後放入超音波震盪機中震盪一分鐘，取出，擦拭乾淨。之後用 6 ㎛鑽石膏先進行第一次鑽石膏拋光，再接著用 1 ㎛的鑽石膏拋光。每完成一次拋光，均需用清潔劑清洗及超音波震盪機震盪，光片樣本拋光的部份在這一階段便完成。 I.. 最後利用德國 Zeiss（型號-Axioplan 7082）的反射、透射兩用偏光顯微鏡，對拋光後的樣本先進行礦物相初步的判定，再利用掃描式電子顯微鏡與能量分散光譜儀，對殘餘熔體成分和礦物相，進行成分分析。. 16.

(25) 圖 2–3. 一大氣壓高溫實驗及驟冷裝置示意圖。 17.

(26) 圖 2–4 釋電器本體。. 圖 2–5. 高溫實驗爐。. 18.

(27) 圖 2–6. R 型熱電偶測量器。. 19.

(28) A. 容器中內壁及底層可先塗抹些許凡士林（vaseline）。而後放上白金囊包。. B. 將環氧樹脂與硬化劑，先以 2.5 克：0.5 克的比例混合，並將其攪拌均勻。. C. 接著將混合後的膠倒入塑膠模容器中。再拿去抽真空約 1 分鐘，用以減少混合過程所産生的氣泡。. D. 等 24 小時後，將灌膠過後的白金囊包樣本取下。 E. 依序用 600／1000 grit 的砂紙將白金囊包的表層白金及膠給磨除，再用清潔劑清洗，而後放入超音波震盪機中震盪一分鐘。再接著用鑽石膏拋光，依序為 6 ㎛→ 1 ㎛，即完成拋光。圖 2–7. 白金囊包之灌膠與拋光過程示意圖。 20.

(29) 2–5 掃描式電子顯微鏡（Scanning Electron Microscope, SEM）及能量分散光譜儀（Energe Dispersive Spectrometer, EDS）分析前置作業完成的岩石薄片及拋光完成的光片，利用掃描式電子顯微鏡，對原岩樣本及各個不同實驗溫度下所形成的礦物相及殘餘熔體，進行進一步的觀察，再利用掃描式電子顯微鏡所得到之反射式電子影像圖做分析。由於平均原子序越高，灰階愈淺，反之愈深。所以，不同的礦物相之間會呈現不同的灰階，可供辨別。再以能量分散光譜儀針對所選取的相，做化學成分分析。從 SEM 中選取想要分析的範圍，以 EDS 做化學成分分析。利用各個元素能階差不同，分析此 X 光的能量即可鑑定礦物的各個元素、種類及比例，而得到化學成分。本研究所選定的儀器為中央研究院地球科學所所提供的掃描式電子顯微鏡及能量分散光譜儀（Scaning Electron Microscopy and Energy Dispersive X-ray Spectroscopy, SEM–EDS），為 JEOL 公司所製造，其型號為 JSM–6360∕LV（圖 2–8）。在高真空（HV = 25 Pa）的狀態進行分析，分析時其加速電壓（accelerated voltage）為 15 千伏（kV），電流為 0.18 奈安培（nA），電子束直徑為 10 毫米（㎜），電子束擴散範圍直徑為 30 毫米（㎜），Z 軸高度距離（WD）為 10 毫米（㎜），分析準確度為± 6％。以下為 SEM–EDS 儀器之操作步驟： A. 將拋光過後的光片表面先以吹球將微塵給清除，再以酒精擦拭其表面，確認其表面狀態為光滑平整後，再放入偏光顯微鏡找出欲觀察的位置，並將其標記下來。 B. 因儀器分析環境設定為高真空（HV＝25 Pa）狀態，故需先將所選定要進行分析的光片，進行鍍碳（carbon coating），使影像解析度增高，讓往後在分辨色階差異時，更為清晰。 C. 將鍍碳且清潔處理過的光片，放在試片載台上，並貼上導電鋁箔，當樣本室去除真空狀態後，便可送入樣本室，進行分析。 D. 將樣本室抽真空至壓力 25（Pa），此為高真空狀態，並調整電壓及電流至適當大小。. 21.

(30) E. 待畫面出現實驗樣本後，先放大畫面找到細小裂隙來進行焦距、明暗對比及亮度的調整，用以區分不同的礦物相色階。 F. 找到先前標記所要分析的點，先用 SEM 將影像給擷取下來，而後切換至 EDS 視窗，並通入液態氮進行降溫。 G. 在 SEM 上擷取下來的影像，選出欲進行 EDS 分析的相，開始進行分析。 H. 取得此相的光譜及成分後，藉由對照礦物的光譜圖、元素的種類及強度，來判定為何種礦物。. 圖 2–8 SEM–EDS 儀器之裝置。. 22.

(31) 2–6 計算元素之標準差（Standard Deviation, S. D.）本研究之所有主要元素分析均計算出其元素標準差，且均取至小數點後第二位。標準差表示測量值之離散程度，當其值愈小，代表樣本值離散程度愈小，精確度愈高。反之，則相反。所利用之計算標準差公式為：. 2. 1 n S .D.   X i  X    1 i1. 2–7 C. I. P. W.標準礦物成分計算 C. I. P. W.標準礦物計算是根據岩石的化學成分分析結果，計算出岩石中理論上的礦物組成。而本研究計算全岩化學分析及殘餘熔體成分之 C. I. P. W.標準礦物，主要是根據其主要元素來計算所得知，其中主元素當中的 ΣFeO 將其轉換成 FeO 及 Fe2O3 的含量，是根據 Middlemost 在 1989 年所發表的 Fe2O3∕FeO 的比值圖所劃分（圖 2–9）。再利用 Petrograph–C. I. P. W.火成岩分析軟體（Petrelli et al., 2005）來計算出 C. I. P. W.標準礦物成分。. 23.

(32) 圖 2–9. Middlemost（1989）所發布之 FeO∕Fe2O3 比值圖。. 24.

(33) 第3章. 結果與討論. 3–1 岩相學觀察樣本外觀為深灰色，具有多孔狀的特徵及斑狀組織（圖 3–1）。主要之斑晶礦物為斜長石（plagioclase）、斜輝石（clinopyroxene）。鈦鐵氧化物（Ti–Fe Oxides）則為次要礦物。基質中多數為斜長石與斜輝石及少數的不透明礦物（圖 3–2）。將採集的樣本磨製成薄片後，置於偏光顯微鏡下觀察，觀察得知薄片內以斜長石斑晶量為最多，呈半自形（subhedral）或它形（anhedral），最長可達 2 釐米，大多數均以雙晶形式存在，無環帶（zoning）現象（圖 3–3）。斜輝石晶形約呈半自形，有兩組明顯節理，90 度相交，長約 0.5 釐米。在基質中的斜長石，有類似水流狀繞著斑晶邊緣流動的現象，為粗面組織（trachytic texture）（圖 3– 4）。氧化物的部分，顆粒均不大，直徑均略小於 1 釐米，主要為鈦鐵氧化物，晶形主要呈現為半自形及他形（圖 3–5）。另外在偏光顯微鏡下觀察全岩礦物組成，發現斜長石佔全岩比例最多，約為 50％、斜輝石約為 16％、鈦鐵氧化物約為 5 ％，氣孔孔洞約為 5％，基質則約為 24％。. 3–2 全岩化學分析選擇的綠島實驗樣本粉末經製成玻璃餅，以 X 光螢光分析儀分析其主要元素含量，並計算出 C. I. P. W.應存礦物含量，結果列於表 3–1。將全岩化學成分之主元素投影至 Na2O＋K2O 對 SiO2 作圖（TAS diagram）（圖 3–6），結果得知本研究樣本在岩石種類分類上屬於玄武岩質安山岩（basaltic andesite）。另外綜觀前人文獻，可觀察到綠島地區其岩性變化範圍相當大，從基性的玄武岩至酸性的石英安山岩均有分布，且依 Miyashiro（1978）所畫分的界線，本研究與文獻數據均屬於亞鹼性（subalkali）系列。而由 Na2O＋K2O–ΣFeO–MgO 三角圖（AFM diagram）（圖 3–7）及 ΣFeO 對 ΣFeO∕MgO 的分布圖（圖 3–8）中可得知，本研究與前人研究數據均落於鈣鹼岩系（calc–alkaline）系列之中。而在 K2O 對 SiO2 的作圖（圖 3–9）中，本研究樣本座落於中鉀鈣–鹼岩系之範圍內，分類上亦屬於玄武岩質安山岩。從文獻數據中可得知，綠島地區的岩石大部分屬於中鉀鈣–鹼系列，少部分屬於高鉀鈣–鹼系列與低鉀鈣–鹼系列。另外，將全岩化學成分投影至 MgO–ΣFeO–Al2O3 三角圖（圖 3–10）中，得知：綠島地區火山岩大部分落於造山帶（orogenic），少部分落於海底張裂擴張脊（ocean ridge and floor）範圍內。而位於造山帶類型中的岩石，包含了島弧及活動大陸邊緣（Pearce et al., 1977），綠島位於北呂宋島弧上，亦屬於亞鹼性火山岩，因此也與之分類結果吻合。 25.

(34) 圖 3–1. 圖 3–2. 綠島安山岩原岩樣本，樣本外觀為深灰色，具有多孔狀特徵及斑狀組織。（編號：LU 1B）。. 綠島安山岩原岩薄片，主要礦物為斜長石及斜輝石，次要礦物為鈦鐵氧化物，基質主要為斜長石與斜輝石及少數的不透明礦物。（編號：LU 1B，交叉偏光）。 26.

(35) 圖 3–3. 綠島安山岩薄片中之斜長石，多為聚片雙晶，無環帶（zoning）現象。（編號：LU 1B，左為平行光；右為交叉偏光）。. 圖 3–4. 綠島安山岩薄片中之斜輝石，有兩組節理清晰可見，呈 90 度正交，周圍有粗面構造的現象。（編號：LU 1B，左為平行光；右為交叉偏光）。. 27.

(36) 圖 3–5. 綠島安山岩薄片中之鈦鐵氧化物，圖中白色圓圈處，平行光及交叉偏光之下均不透光，晶形主要為半自形至他形，直徑均略小於 1 釐米。（編號：LU 1B，左為平行光；右為交叉偏光）。. 28.

(37) 表 3–1. 綠島安山岩全岩化學成分表。本研究. Sample No.. LU 1B. Avg of.. 5. Wt. % SiO2 TiO2 Al2O3 ΣFeOb MnO. 52.73(0.67)a 0.65(0.04) 19.23(0.17) 6.86(0.10) 0.13(0.01). MgO CaO Na2O K2O P2O5 L.O.I.c Total. 5.92(0.43) 9.18(0.15) 2.79(0.06) 1.18(0.22) 0.32(0.07) 1.36 100.35. C. I. P. W. Norm 2.21 Q 6.97 Or 23.61 Ab 36.46 An 5.67 Di 20.11 Hy 1.99 Mt 1.23 Il 0.74 Ap 註： a. 括號中之數字為標準差，取至小數點第二位。 b. 全量鐵以 ΣFeO 表示。 c. L. O. I.＝loss on ignition. Ab＝Albite、An＝Anorthite、Ap＝Apatite、Di＝Diopside、Hy＝Hypersthene、 Il＝Ilmenite、Mt＝Magnetite、Or＝Orthoclase、Q＝Quartz。. 29.

(38) 圖 3–6. 全岩化學成分之 Na2O＋K2O 對 SiO2 作圖。本研究樣本屬於玄武岩質安山岩。另外，綜觀前人文獻，可觀察到綠島地區其岩性變化範圍相當大，從基性的玄武岩至酸性的石英安山岩均有分布，均屬於亞鹼性系列 (虛線依據 Miyashiro, 1978；邊界依據 Le Bas et al., 1986；Le Maitre et al., 2002)。. 30.

(39) 圖 3–7 全岩化學成分之 AFM 圖。本研究與參考文獻數據均落於鈣鹼岩系系列之中（邊界依據 Macdonald and Katsura, 1964）。. 31.

(40) 圖 3–8. 全岩化學成分之 ΣFeO 對 ΣFeO∕MgO 作圖。本研究與前人文獻數據均屬於鈣鹼岩系系列（變化帶邊界依據 Miyashiro and Shido, 1975）。. 32.

(41) 圖 3–9. 全岩化學成分之 K2O 對 SiO2 的作圖。本研究樣本座落於中鉀鈣–鹼岩系之中。從文獻數據中可觀察出綠島地區的岩石大多屬於中鉀鈣– 鹼系列，少部份屬於高鉀鈣–鹼系列與低鉀鈣–鹼系列。（邊界依據 Peccerillo and Taylor, 1976）。. 33.

(42) 圖 3–10. 全岩化學成分之 MgO–ΣFeO–Al2O3 作圖。本研究樣本與文獻數據，均落於造山帶範圍之內，唯部分文獻數據落於海底張裂擴張脊範圍中〔邊界採自 Pearce et al., 1977，主要依據新生代亞鹼性火山岩(51–56 Wt. % SiO2，水份不計之重算) 所得知。其造山帶類型包含島弧及活動大陸邊緣〕。. 34.

(43) 3–3 實驗岩石學研究 3–3–1 高溫實驗結晶順序與熔融區間一大氣壓下之高溫實驗結果列於表 3–2。反應時間最短者為 9 小時 45 分，最長者達 24 小時 08 分。當中愈接近固相溫度，所需的反應時間愈長。其中實驗樣本 LU–28b 為先將其加熱至 1291℃，持續 9 小時又 45 分後，再降溫至 1099 ℃，持續 24 小時整，得到的結果與直接將實驗樣本粉末加熱至 1099℃（LU–17）持續 24 小時整的礦物相群相同。透過掃描式電子顯微鏡及能量分散光譜儀分析其礦物相，並計算其陽離子數，得知：綠島安山岩質岩漿在一大氣壓下之礦物結晶順序依序為：1289℃首先晶出為鉻鐵尖晶石（Sp），持續降溫至 1264℃時，第二種礦物相–斜長石（Pl）晶出，到了 1189℃，氧化物（Ox）首度出現，但鉻鐵尖晶石在 1189℃以下消失。當繼續降溫至 1184℃時，直輝石（Opx）出現。最後至 1162℃時，斜輝石（Cpx）晶出。各礦物相結晶溫度與順序如圖 3–11 所示。繼續降溫至 1099℃，礦物相仍為四種：斜長石＋氧化物＋直輝石＋斜輝石。而至 1099℃時，整個光片下的玻璃（Gl）比例約僅 1％（圖 3–12）。且此實驗光片將其表面白金磨除及拋光完成後，發現其內部實驗樣本粉末，經高溫爐熔融後顏色為暗紅色，與先前溫度較高的光片拋光完成後，外觀為深黑色有所不同。綜合以上實驗結果歸納出：綠島安山岩質岩漿於常壓下之液相溫度為 1289 ℃，而固相溫度略低於 1099℃，整個熔融區間為 190℃。表示 1099℃已非常接近固相溫度。 3–3–2 掃描式電子影像將實驗光片所觀察到之礦物與玻璃，透過掃描式電子顯微鏡取得反射電子影像圖，藉由各個不同礦物相會産生不同的灰階差，來作為判別不同種礦物相的依據。分析步驟為依各個不同實驗溫度，由高至低依序排列，進而選擇不同色階的礦物相加以分析。其結果分述如下：在實驗溫度 1291℃下之反射電子影像圖（圖 3–13），灰階顏色相當均質，僅發現玻璃；而在 1287℃下之反射電子影像圖（圖 3–14），除了玻璃之外，出現了另一種與玻璃不同的灰階，為鉻鐵尖晶石。晶出的鉻鐵尖晶石多呈半自形；圖 3–15 為實驗溫度 1186℃下之反射電子影像圖，圖中具三種不同的灰階，分別為玻璃、斜長石及氧化物。晶出的斜長石及氧化物多半為半自形至他形，部分的氧化物則有叢晶的現象；圖 3–16 為實驗溫度 1170℃下之反射電子影像圖，其中的四種不同灰階分別代表玻璃、斜長石、氧化物及直輝石。晶出的直輝石多半為半自形或他形，且斜長石比例有漸增的趨勢，而玻璃比例則銳減。圖 3–17 為實驗溫度 1140℃下之反射電子影像圖，具有五種不同的灰階，分別為玻璃、斜長石、氧化物、直輝石與斜輝石。大部分的礦物呈半自形至他形。在氧化物中由離析作用（exsolution）所造成特定結晶方位之互生現象相當常見。且各個礦物相因實驗溫度漸減，反應時間增長的關係，結晶生長有愈來愈大的趨勢，玻璃比例愈來愈小。一大氣壓下綠島安山岩由高溫 35.

(44) 表 3–2. 一大氣壓下綠島安山岩之高溫實驗結果。 Phase(s)a. Run No. LU–10 LU–19 LU–06 LU–25 LU–27 LU–07 LU–21 LU–08. Temp.（℃）. Duration (Hr.：Min.). 1291 1287 1280 1273 1266 1261 1251 1240. 09：45 10：00 12：00 12：11 12：00 13：03 11：57 12：08. Gl Gl+Sp Gl+Sp Gl+Sp Gl+Sp Gl+Sp+Pl Gl+Sp+Pl Gl+Sp+Pl. LU–22 LU–09 LU–20. 12：19 12：10 12：00. LU–11 LU–26 LU–29 LU–13 LU–24 LU–18 LU–14 LU–15. 1231 1219 1211 1200 1191 1186 1181 1170 1164 1160 1140. 13：00 24：00 24：04 24：00 24：08 24：03 24：00 24：00. Gl+Sp+Pl Gl+Sp+Pl Gl+Sp+Pl Gl+Sp+Pl Gl+Sp+Pl Gl+Pl+Ox Gl+Pl+Ox+Opx Gl+Pl+Ox+Opx Gl+Pl+Ox+Opx Gl+Pl+Ox+Opx+Cpx Gl+Pl+Ox+Opx+Cpx. LU–16 LU–17 LU–28b. 1120 1099 1099. 24：00 24：00 24：00. Gl+Pl+Ox+Opx+Cpx Gl+Pl+Ox+Opx+Cpx Gl+Pl+Ox+Opx+Cpx. 註： a. Cpx＝clinopyroxene；Gl＝Glass；Opx＝orthopyroxene；Ox＝oxides； Pl＝plagioclase；Sp＝chromite–spinel。 b. 兩段式升溫：LU–28 樣本為先將其加熱至 1291℃，持續 9 小時又 45 分後，再降溫至 1099℃，持續 24 小時整。. 36.

(45) 圖 3–11. 常壓下綠島安山岩高溫實驗合成礦物之結晶順序圖。液相溫度為 1289 ℃，而固相溫度略低於 1099℃，整個熔融區間為 190℃。. 註： a. Cpx＝clinopyroxene；Opx＝orthopyroxene；Ox＝oxides；Pl＝plagioclase； Sp＝chromite–spinel。. 37.

(46) 圖 3–12. 實驗 LU–17；1099℃之反射電子影像圖。玻璃比例相當小，約僅 1％。Pl 代表斜長石，Ox 代表氧化物，Opx 代表直輝石，Cpx 代表斜輝石。放大倍率為 1000 倍。. 圖 3–13. 實驗 LU–10；1291℃之反射電子影像圖。Gl 代表玻璃。放大倍率為 1000 倍。. 38.

(47) 圖 3–14. 實驗 LU–19；1287℃之反射電子影像圖。Gl 代表玻璃， Sp 代表鉻鐵尖晶石。放大倍率為 1000 倍。. 圖 3–15. 實驗 LU–29；1186℃之反射電子影像圖。Gl 代表玻璃， Pl 代表斜長石，Ox 代表氧化物。放大倍率為 1000 倍。. 39.

(48) 圖 3–16. 實驗 LU–24；1170℃之反射電子影像圖。Gl 代表玻璃， Pl 代表斜長石，Ox 代表氧化物，Opx 代表直輝石。放大倍率為 1000 倍。. 圖 3–17. 實驗 LU–15；1140℃之反射電子影像圖。Gl 代表玻璃， Pl 代表斜長石，Ox 代表氧化物，Opx 代表直輝石，Cpx 代表斜輝石。放大倍率為 1000 倍。 40.

(49) 至低溫的礦物相結晶順序依序為：鉻鐵尖晶石、斜長石、氧化物、直輝石、斜輝石。 3–3–3 各相之能量分散光譜圖選定所要分析的玻璃與礦物，藉由能量分散光譜儀進行分析，利用各個不同相之間彼此具有相異的元素種類、含量及強度，以分辨出不同類型的相。將各個不同實驗溫度的礦物相光譜互相比較後得知：玻璃（圖 3–18）的主要元素以 Si、O、Al、Mg、Ca、Na、K 為主；鉻鐵尖晶石（圖 3–19）的主要元素以 O、 Al、Mg、Cr、Fe 為主，與玻璃不同的地方是，其多了 Cr 元素，且 Fe、Mg 含量高出許多；斜長石（圖 3–20）的主要元素以 Si、O、Al、Ca、Na 為主。當中可發現 Al、Ca 的含量較玻璃明顯為增；氧化物則以 O、Mg、Al、Ti、Fe 為主（圖 3–21）比起其它相，具有較突出的 Ti 元素峰值，且 Fe、Ti 含量明顯比其它相高出甚多。直輝石（圖 3–22）的主要元素以 Si、O、Mg、Al、Fe、Ca 為主。斜輝石（圖 3–23）與直輝石的主要元素相同。但最大的差別在於斜輝石的 Ca 含量更甚，但 Mg 含量則較低。 3–3–4 礦物化學礦物為構成岩石之基本單位，在一封閉系統內生成的岩石，它的斑晶代表著岩漿庫結晶出來的主要礦物。本研究之高溫實驗，即針對在高溫環境之下所晶出之礦物，分析其化學成分並計算其陽離子數，分辨屬於何種礦物，爾後再進行討論與比較。以下依照高溫實驗所晶出之礦物先後順序，分別討論其成分： 3–3–4–1 鉻鐵尖晶石（chromite–spinel, Sp）綠島安山岩常壓下首先晶出之礦物是鉻鐵尖晶石。Cr2O3 介於 1.68～ 37.65 之間，且隨實驗溫度降低，其值有減少的趨勢；FeO 介於 27.18～66.90 之間，隨實驗溫度降低，含量則有漸增的演變（表 3–3）。晶出的鉻鐵尖晶石，隨著實驗溫度降低，Fe∕Fe＋Mg 值逐漸升高，Cr∕Cr＋Al 值則隨著 Fe ∕Fe＋Mg 值升高而降低（圖 3–24 A）。將各成分點入尖晶石成分柱中（圖 3–24 B），可觀察到隨實驗溫度降低，有往鐵富集的情況出現。 3–3–4–2 斜長石（plagioclase, Pl）斜長石為本研究原岩樣本所占比例最高的礦物，亦是常見之斑晶礦物，在岩基（groundmass）中也是分布最為廣泛的礦物之一。分析原岩中之斜長石斑晶，An 值為 75；Ab 值為 25，落於倍長石（bytownite，An90Ab10～An70Ab30）範圍內；岩基中之斜長石 An 值為 63；Ab 值為 37，落於拉長石（labradorite， An50Ab50～An70Ab30）範圍內，兩者成份顯著不同。一大氣壓下高溫實驗結果所晶出之斜長石，存在的溫度範圍相當廣，自 1264℃開始，到 1099℃皆存在。基於 8 個氧原子所得之各陽離子數目總合在 5.00 ± 0.03 之間的斜長石才列 41.

(50) 圖 3–18. 玻璃之能量分散光譜。（LU–10，1291℃）。. 圖 3–19. 鉻鐵尖晶石之能量分散光譜。（LU–25，1273℃）。. 圖 3–20. 斜長石之能量分散光譜。（LU–08，1240℃）。 42.

(51) 圖 3–21. 氧化物之能量分散光譜。（LU–18，1164℃）。. 圖 3–22. 直輝石之能量分散光譜。（LU–14，1160℃）。. 圖 3–23. 斜輝石之能量分散光譜。（LU–17，1099℃）。 43.

(52) 表 3–3 Run No.. 實驗合成之鉻鐵尖晶石化學成分表。 LU 1B-19. LU 1B-06. LU 1B-25. LU 1B-07. LU 1B-21. LU 1B-08. 1287. 1280. 1273. 1261. 1251. 1240. 2. 2. 1. 1. 1. 3. Al2O3. 15.93(0.59)a. 16.25(1.63). 20.29. 17.29. 20.25. 20.14(0.29). Cr2O3. 35.47(1.96). 37.65(2.18). 21.79. 28.87. 24.38. 13.20(0.78). FeO. 29.57(1.57). 27.18(0.18). 39.53. 34.36. 35.75. 46.85(0.26). MgO. 19.03(0.21). 18.92(0.72). 18.39. 19.48. 19.62. 19.81(0.25). 100.00. 100.00. 100.00. 100.00. 100.00. Temp. (℃) Avg. of Wt. (%). Total. b. 100.00. Cations of 8 oxygens Al. 1.2182. 1.2319. 1.5660. 1.3301. 1.5418. 1.5828. Cr. 1.8194. 1.9164. 1.1280. 1.4896. 1.2450. 0.6959. Fe. 1.6044. 1.4634. 2.1647. 1.8760. 1.9312. 2.6133. Mg. 1.8391. 1.8142. 1.7943. 1.8944. 1.8885. 1.9686. 6.4811. 6.4259. 6.6530. 6.5901. 6.6065. 6.8606. Total. 註： a. 括號中之數字為標準差，取至小數點第二位。 b. 各樣本總量均標準化至 100。. 44.

(53) 表 3–3（續） Run No.. 實驗合成之鉻鐵尖晶石化學成分表。. LU 1B-22. LU 1B-09. LU 1B-20. LU 1B-11. LU 1B-26. 1231. 1219. 1211. 1200. 1191. 3. 5. 4. 5. 6. Al2O3. 18.44(0.10). 16.12(0.51). 15.74(0.52). 13.93(0.46). 12.55(0.56). Cr2O3. 8.93(0.64). 3.29(1.24). 4.97(2.75). 2.16(0.24). 1.68(0.01). FeO. 53.08(0.57). 60.21(1.50). 59.36(2.05). 64.26(0.56). 66.90(1.22). MgO. 19.55(0.87). 20.38(0.35). 19.93(0.34). 19.65(0.75). 18.87(1.46). 100.00. 100.00. 100.00. 100.00. 100.00. Temp. (℃) Avg. of Wt. (%). Total. Cations of 8 oxygens Al. 1.4898. 1.3435. 1.3125. 1.1938. 1.0980. Cr. 0.4839. 0.1838. 0.2778. 0.0933. 0.0196. Fe. 3.0427. 3.5616. 3.5128. 3.9404. 4.2366. Mg. 1.9967. 2.1474. 2.1017. 2.1290. 2.0870. 7.0131. 7.2363. 7.2048. 7.3565. 7.4412. Total. 45.

(54) 圖 3–24. 常壓下鉻鐵尖晶石之變化趨勢圖。 46.

(55) 出，列如表 3–4。利用能量分散光譜儀分析其成分，實驗合成之斜長石 An 值範圍主要介於 69～91 之間，Ab 值則是介於 9～31 之間，主要落於倍長石範圍內。在溫度 1261℃至 1240℃之間，An 及 Ab 成分變化較大，而至 1240 ℃以下，變化幅度趨緩（圖 3–25）。利用斜長石固溶體相圖（Bowen, 1913）（圖 3–26）可得知，在 1261℃至 1240℃之間，An 及 Ab 成分，差值（△）較大，而小於 1240℃，差值則較小，由此可知兩者之間成分變化差異的原因。另外，將實驗合成之斜長石成分與原岩斜長石以及楊燦堯（1992）的斜長石相比（圖 3–27），得知實驗合成的斜長石成分，涵蓋部分原岩及楊燦堯（1992）的斜長石成分。 3–3–4–3 氧化物（oxides, Ox）鈦鐵氧化物為本研究樣本中常見礦物，亦是綠島火山岩中最普遍的不透明礦物（Chen and Lin, 1980；莊文星，1988；楊燦堯，1992；陳正宏等，1994）。一大氣壓下之高溫實驗結果得知，當溫度降至 1189℃時，鉻鐵尖晶石消失，取而代之晶出的礦物相為氧化物。分析其化學成分得知：Al2O3 值介於 2.21～11.80 之間；MgO 值介於 3.34～19.15 之間，兩者均隨著實驗溫度降低，含量有減少的變化。TiO2 值介於 1.13～8.42 之間；FeO 值介於 69.05～87.35 之間，兩者則是隨實驗溫度降低，含量有增加的演變（表 3–5）。晶出的氧化物，Fe∕Fe＋Mg 值及 Ti∕Ti＋Al＋Cr 值均隨實驗溫度降低而升高（圖 3-28 A）。將成分點入尖晶石成分柱（圖 3-28 B）中可知：隨實驗溫度降低，有朝向 Fe2TiO4 富集的傾向。 3–3–4–4 直輝石–低鈣輝石群（orthopyroxene, Opx）本研究將所晶出之輝石相、原岩輝石成分及楊燦堯（1992）之輝石成分，依鈣含量之多寡分成高鈣輝石群〔CaO（Wt. %）：20.51～23.67）〕與低鈣輝石群〔CaO（Wt. %）：1.68～3.74〕，基本上，斜輝石等同於高鈣輝石，而直輝石則相當於低鈣輝石（Kerr, 1959）。一大氣壓下之高溫實驗所晶出之直輝石，在 1184 ℃時首現，爾後降溫至 1099℃時，其相皆存在。所選定的直輝石，基於 6 個氧原子所得之各陽離子數目總合在 4.00 ± 0.03 之間（表 3–6）。透過能量分散光譜儀，進行化學分析後得知：實驗合成之直輝石 En 值範圍主要介於 78～91 之間；Fs 值介於 6～17 之間；Wo 值則介於 3～5 之間。另外，將實驗合成之直輝石成分，與原岩輝石成分及楊燦堯（1992）的輝石成分比較（圖 3–29），得知實驗合成之直輝石主要落於頑火輝石（enstatite, En：100～90）、古銅輝石（bronzite, En：90～70）範圍之內。大致上，來說，高溫實驗所晶出之直輝石成分，與原岩及楊燦堯（1992）之輝石成分差異不大，且隨實驗溫度降低，En 值呈一漸減變化；反之，Fs 值則呈略增趨勢；Wo 值則變化幅度不明顯。 3–3–4–5 斜輝石–高鈣輝石群（clinopyroxene, Cpx）一大氣壓下之高溫實驗所晶出之斜輝石為本高溫實驗最後結晶的礦物。自 47.

(56) 表 3–4 Run No. Temp. (℃) Avg. of. 原岩與實驗合成之斜長石化學成分表。原岩(LU 1B). LU 1B-07. LU 1B-21. LU 1B-08. LU 1B-22. 斜長石斑晶岩基中斜長石. 1261. 1251. 1240. 1231. 4. 3. 6. 7. 10. 5. Wt. (%) SiO2. 50.43(0.40)a 53.21(0.46). 44.78(0.18). 47.85(3.52). 49.47(0.38). 49.24(0.63). Al2O3. 31.13(0.51) 29.56(0.34). 35.06(0.15). 33.03(2.35). 31.94(0.54). 31.99(0.44). CaO. 15.57(0.20) 13.04(0.71). 19.09(0.35). 17.05(2.30). 15.73(0.13). 15.72(0.48). Na2O Total. b. 2.87(0.31). 4.19(0.41). 1.07(0.31). 2.07(1.15). 2.86(0.26). 3.05(0.28). 100.00. 100.00. 100.00. 100.00. 100.00. 100.00. Cations of 8 oxygens Si. 2.3007. 2.4092. 2.0706. 2.1951. 2.2613. 2.2532. Al. 1.6738. 1.5771. 1.9103. 1.7865. 1.7203. 1.7250. Ca. 0.7609. 0.6323. 0.9453. 0.8386. 0.7702. 0.7707. Na. 0.2538. 0.3676. 0.0961. 0.1832. 0.2532. 0.2708. 4.9892. 4.9862. 5.0223. 5.0034. 5.0050. 5.0197. An. 75. 63. 91. 82. 75. 74. Ab. 25. 37. 9. 18. 25. 26. Total. 註： a. 括號中之數字為標準差，取至小數點第二位。 b. 各樣本總量均標準化至 100。. 48.

(57) 表 3–4（續二） Run No.. 實驗合成之斜長石化學成分表。. LU 1B-09. LU 1B-20. LU 1B-11. LU 1B-26. LU 1B-29. LU 1B-13. 1219. 1211. 1200. 1191. 1186. 1181. 10. 7. 10. 6. 6. 7. SiO2. 49.67(0.85). 49.54(1.29). 49.70(0.80). 49.65(0.56). 49.67(0.42). 49.74(0.85). Al2O3. 31.48(0.37). 31.73(0.82). 31.69(0.42). 31.60(0.48). 31.60(0.47). 31.48(0.62). CaO. 15.82(0.75). 15.77(0.80). 15.56(0.51). 15.71(0.33). 15.76(1.01). 15.69(0.62). Na2O. 3.03(0.22). 2.96(0.20). 3.05(0.20). 3.04(0.27). 2.97(0.24). 3.09(0.27). 100.00. 100.00. 100.00. 100.00. 100.00. 100.00. Temp. (℃) Avg. of Wt. (%). Total. Cations of 8 oxygens Si. 2.2725. 2.2653. 2.2715. 2.2707. 2.2712. 2.2750. Al. 1.6970. 1.7104. 1.7070. 1.7032. 1.7027. 1.6963. Ca. 0.7750. 0.7727. 0.7617. 0.7693. 0.7719. 0.7686. Na. 0.2689. 0.2622. 0.2698. 0.2693. 0.2634. 0.2741. 5.0134. 5.0106. 5.0100. 5.0125. 5.0092. 5.0140. An. 74. 75. 74. 74. 74. 74. Ab. 26. 25. 26. 26. 26. 26. Total. 49.

(58) 表 3–4（續三） Run No.. 實驗合成之斜長石化學成分表。. LU 1B-24. LU 1B-18. LU 1B-14. LU 1B-15. LU 1B-16. LU 1B-17. 1170. 1164. 1160. 1140. 1120. 1099. 11. 12. 6. 7. 17. 12. SiO2. 50.41(0.79). 50.32(1.12). 49.42(0.65). 50.81(1.30). 50.92(1.87). 50.97(2.11). Al2O3. 31.11(0.72). 31.28(0.73). 31.62(0.50). 30.72(0.81). 30.66(1.35). 30.74(1.30). CaO. 15.24(0.52). 15.12(0.78). 15.73(0.43). 15.00(0.97). 14.91(1.07). 14.61(1.52). Na2O. 3.24(0.36). 3.28(0.34). 3.23(0.10). 3.47(0.47). 3.51(0.51). 3.68(0.66). 100.00. 100.00. 100.00. 100.00. 100.00. 100.00. Temp. (℃) Avg. of Wt. (%). Total. Cations of 8 oxygens Si. 2.3010. 2.2960. 2.2633. 2.3181. 2.3219. 2.3232. Al. 1.6731. 1.6824. 1.7058. 1.6514. 1.6483. 1.6515. Ca. 0.7451. 0.7392. 0.7715. 0.7331. 0.7285. 0.7137. Na. 0.2865. 0.2903. 0.2863. 0.3070. 0.3104. 0.3251. 5.0057. 5.0079. 5.0269. 5.0096. 5.0091. 5.0135. An. 72. 72. 73. 70. 70. 69. Ab. 28. 28. 27. 30. 30. 31. Total. 50.

(59) 圖 3–25. 實驗合成之斜長石成分隨溫度變化圖。An 值範圍主要介於 69～91 之間，Ab 值則是介於 9～31 之間。隨著實驗溫度降低，An 值呈現減少趨勢，而 Ab 增加。. 51.

(60) 圖 3–26. 斜長石固溶體相圖。1261℃至 1240℃，An 及 Ab 成分，差值較大； 1240℃以下，差值則較小。. 52.

(61) 圖 3–27. 長石三成分圖（An–Ab–Or）。實驗合成之斜長石成分部分涵蓋了原岩及文獻資料範圍，分布範圍落於倍長石範圍中。. 53.

(62) 表 3–5 Run No.. 實驗合成之氧化物化學成分表。 LU 1B-29. LU 1B-13. LU 1B-24. LU 1B-18. LU 1B-14. LU 1B-15. 1186. 1181. 1170. 1164. 1160. 1140. 4. 5. 4. 9. 7. 8. TiO2. –. 1.13(0.10). 0.94(0.10). 6.15(2.67). 8.28(0.85). 8.42(0.86). Al2O3. 11.80(0.09)a. 10.16(0.34). 9.93(0.44). 5.25(2.69). 2.57(0.33). 2.21(0.49). FeO. 69.05(0.34). 69.80(0.61). 70.84(0.79). 76.16(0.68). 84.70(0.69). 85.89(1.61). MgO. 19.15(0.40). 18.91(0.36). 18.99(0.55). 12.44(0.67). 4.45(0.95). 3.48(0.43). 100.00. 100.00. 100.00. 100.00. 100.00. Temp. (℃) Avg. of Wt. (%). Total. b. 100.00. Cations of 8 oxygens Ti. 0.0000. 0.0128. 0.0134. 0.2972. 0.5275. 0.5409. Al. 1.0381. 0.9068. 0.8864. 0.4362. 0.2565. 0.2224. Fe. 4.3122. 4.4796. 4.4969. 5.2852. 5.9993. 6.1419. Mg. 2.1306. 2.1345. 2.1466. 1.4662. 0.5610. 0.4428. 7.4809. 7.5337. 7.5434. 7.4848. 7.3443. 7.3480. Total. 註： a. 括號中之數字為標準差，取至小數點第二位。 b. 各樣本總量均標準化至 100。. 54.

(63) 表 3–5（續） Run No.. 實驗合成之氧化物化學成分表。. LU 1B-16. LU 1B-17. 1120. 1099. 5. 8. TiO2. 7.84(0.68). 6.97(0.52). Al2O3. 2.31(0.22). 2.34(0.50). FeO. 86.42(0.84). 87.35(0.58). MgO. 3.43(0.37). 3.34(0.29). 100.00. 100.00. Temp. (℃) Avg. of Wt. (%). Total. Cations of 8 oxygens Ti. 0.5084. 0.4523. Al. 0.2248. 0.2383. Fe. 6.0887. 6.3078. Mg. 0.4429. 0.4302. 7.2648. 7.4286. Total. 55.

(64) 圖 3-28. 常壓下氧化物之變化趨勢圖。 56.

(65) 表 3–6. 原岩與實驗合成之直輝石–低鈣輝石群化學成分表。. Run No.. LU 1B. LU 1B-13. LU 1B-24. LU 1B-18. LU 1B-14. LU 1B-15. Temp. (℃). (原岩). 1181. 1170. 1164. 1160. 1140. 6. 3. 3. 5. 4. 3. SiO2. 54.86(0.66)a. 57.74(0.31). 57.22(0.01). 55.78(0.48). 55.97(1.10). 55.72(1.11). Al2O3. 1.28(0.78). –. 1.83(1.04). 2.28(0.94). 2.24(1.00). 2.20(1.52). FeO. 13.15(0.50). 4.08(0.30). 5.00(0.91). 6.07(1.16). 6.74(0.50). 11.01(1.18). MgO. 28.73(1.32). 36.50(0.11). 33.82(0.26). 33.75(1.19). 32.63(0.95). 28.77(1.17). CaO. 1.98(0.58). 1.68(0.71). 2.13(0.13). 2.12(0.35). 2.42(0.61). 2.50(0.63). 100.00. 100.00. 100.00. 100.00. 100.00. 100.00. Avg. of Wt. (%). Totalb. Cations of 6 oxygens Si. 1.9605. 1.9790. 1.9677. 1.9323. 1.9536. 1.9690. Al. 0.0539. 0.0000. 0.0738. 0.0931. 0.0798. 0.0833. Fe. 0.3929. 0.1170. 0.1436. 0.1759. 0.1972. 0.3254. Mg. 1.5294. 1.8630. 1.7318. 1.7412. 1.6857. 1.5151. Ca. 0.0758. 0.0620. 0.0784. 0.0786. 0.0902. 0.0947. 4.0125. 4.0210. 3.9953. 4.0211. 4.0065. 3.9875. En. 76. 91. 89. 87. 85. 78. Fs. 20. 6. 7. 9. 10. 17. Wo. 4. 3. 4. 4. 5. 5. Total. 註： a. 括號中之數字為標準差，取至小數點第二位。 b. 各樣本總量均標準化至 100。. 57.

(66) 表 3–6（續） Run No.. 實驗合成之直輝石–低鈣輝石群化學成分表。. LU 1B-16. LU 1B-17. 1120. 1099. 4. 6. SiO2. 55.76(0.37). 56.65(1.75). Al2O3. 1.23(0.73). 2.41(0.70). FeO. 9.01(0.40). 8.14(3.92). MgO. 31.58(0.49). 30.55(2.30). CaO. 2.42(0.71). 2.25(0.64). 100.00. 100.00. Temp. (℃) Avg. of Wt. (%). Total. Cations of 6 oxygens Si. 1.9581. 1.9646. Al. 0.0509. 0.0990. Fe. 0.2645. 0.2393. Mg. 1.6519. 1.5871. Ca. 0.0910. 0.0839. 4.0164. 3.9739. En. 82. 83. Fs. 13. 12. Wo. 5. 5. Total. 58.

(67) 圖 3–29. 輝石三成分圖（Wo–En–Fs）。直輝石成分分布於頑火輝石、古銅輝石；斜輝石成分分布於次透輝石及普通輝石之間。（虛線為共存線）。. 59.