龜山島安山岩之實驗岩石學研究

Abstract

龜山島位於台灣東北方宜蘭外海處，屬第四紀噴發的火山島；該區岩性以安山岩為主。實驗樣本採自北岸步道旁的安山岩露頭，顯微鏡下的礦物組成有斜長石、輝石、橄欖石以及鈦鐵礦。 本研究藉由實驗方式來模擬岩漿的結晶分化過程；針對一大氣壓下，不同溫度晶出的礦物及殘餘岩漿的分化趨勢加以探討，以了解安山岩質岩漿的結晶分化情況。首先先將岩石磨成粉末，並利用高溫爐進行常壓下的實驗岩石學研究，之後將樣本磨成光片。分析方式，先用偏光顯微鏡做初步鑑定，再利用掃描式電子顯微鏡和能量分散光譜儀，以分析不同溫度下，各礦物相與殘餘岩漿的化學成分和其變化。 依據實驗結果，龜山島安山岩在一大氣壓下，全融溫度約為1255℃，固相溫度約略低於1101℃，熔融區間約為154℃；礦物的結晶順序與溫度分別為鉻鐵礦(1255℃) 、斜輝石(1229℃) 、鈦鐵礦(1195℃) 、斜長石(1176℃) 、石英(1158℃) 和磷灰石(1103℃)；其中晶出的斜輝石分別是易變輝石(Wo值為5.31~6.16)和普通輝石(Wo值為32.87~40.99)，而斜長石則為倍長石(An值為70.89~81.60)。 一大氣壓下，殘餘岩漿的變化：氧化矽和氧化鈉的含量隨溫度下降而上升，而隨溫度下降含量下降者為氧化鋁、氧化鐵、氧化鎂、氧化鈣和氧化鉀；另外，一開始時，殘餘岩漿位於TAS圖中的安山岩區，到了結晶分化晚期，殘餘岩漿則進入石英安山岩區；由此了解，岩漿經過一連串的結晶分化，會使殘餘岩漿漸變為酸性的岩漿。