金瓜石─九份金銅礦位於台灣之東北角，礦區內的岩層主要為中新世沉積岩地層，部分則為火成岩體。分布於九份──金瓜石地區的中新世沉積岩，主要是約2500至1000萬年前在海底堆積形成的。這些岩層主要由砂岩、頁岩與少數煤層構成，厚度可自數公分至十公尺以上，厚度總計約為四千公尺。地層的層序由老至新依次是：木山層、大寮層、石底層、南港層及南莊層。
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大約在1000至800萬年前，台灣東南方的菲律賓海板塊和台灣島所在的歐亞大陸板塊開始產生衝撞作用，並且造成菲律賓海板塊隱沒到歐亞大陸板塊之下，形成台灣宜蘭東北外海的琉球島弧，引發沖繩海槽張裂。 而由於板塊的碰撞和隱沒作用，也使得九份──金瓜石地區的中新世沉積岩岩層受到來自東南向的強大壓力作用。這些岩層經歷了此中新世晚期至更新世〈約200萬年前〉時代以來的地殼運動，並且形成許多東北──西南走向的褶皺與逆衝斷層。 |
圖5-1-1 沉積岩地形 |
沖繩海槽的張裂作用，形成一系列火成活動。大約在170至90萬年前的更新世時期，這個地區也發生了岩漿活動，形成個數火成岩的侵入岩體及噴出岩體，包括基隆山、武丹山、本山等三個主要侵入岩體，及草山、雞母嶺兩個噴出岩體，另外尚有規模較小的新山、九份與武丹山東南的潛伏石英安山岩。而根據重力異常研究顯示，此區可能尚有報時山、北勢坑、大粗坑、燦光寮、石筍和南武丹山等潛伏未出露火成岩體。上述火成岩體主要為石英安山岩構成，新鮮時呈灰白色，通常含有許多黑雲母及角閃石斑晶，晶體可達半公分大，安山岩內偶爾還可以發現到約半公分大的高溫石英。
緊接著這個地區發生許多南北向高角度斷層活動，例如在本山形成一些斷層面向東傾斜的斷層，九份則有斷層面向西傾斜的正斷層生成。而約在岩漿侵入、形成火成岩的同時或稍晚，熱水礦液沿著這許多南北向斷層及附近許多平行小斷層的破碎帶上湧，發生「熱水礦化作用」，開始形成了金瓜石──九份地區一些主要的金礦體。
由於構造運動的作用，這些地區後來又生成一些東西向的斷層，切過原先的南北向礦化帶。沿著這些東西向斷層，也產生了一些較後期的熱水礦化作用。而約在這個時期，在金瓜石的東邊，則發生了許多角礫岩的爆破作用或「角礫岩化作用」。爆破後的角礫岩筒具有許多破碎構造，形成熱水礦液的良好通道，進而在角礫岩筒以及附近產生熱水礦化作用。
金瓜石地區的金礦大致便是如此形成的，之後由於持續進行的構造運動，使得這個地區持續地上升，因此，深藏地底的礦體才能夠連同圍岩整個被抬升到現在的海拔高度，上部原來較厚的覆蓋岩層，也在這一百萬年之間，因侵蝕作用而被除移，使得部份金礦體露出地表，甚至有許多淺部體的黃金被雨水沖到河川之中。因此，金瓜石──九份附近的溪流，甚至遠達八堵的基隆河，都可以發現砂金的蹤跡呢！
由於火成作用本身會帶來一些熱液，而熾熱的火成岩體也會加熱地下水，這些熱水在高溫高壓下溶有較多的礦物成分，便形成所謂的『熱水礦液』，他們會順著火成岩體或沈積岩內的斷層和破碎帶上升。
當熱水礦液上升到較淺處時，其溫度及所受的壓力降低，礦物成分的溶解度也跟著降低，於是過飽和的礦物成分便在適當的環境下沈澱在裂縫或周遭的岩石內，產生所謂的『礦化作用』。如果礦物成分沈澱累積的量夠多而能夠符合開採價值，便形成礦體了。
形成金瓜石──九份地區金礦體的熱水礦液到底有多高溫度呢？這些礦體又是生成於地下多深的地方？而他們的生成年代又有多久呢？這些可以由礦物、液包體、穩定同位素、鏡煤素反光率、核飛跡定年及氬氫定年等研究得到答案。根據許多的研究結果指出，金瓜石的黃金礦體大約生成成於在100萬年前左右，那是距今現在好久以前的事了。
形成金瓜石地區礦體的熱水礦液的溫度主要在攝氏300至400度左右，但局部地區可達攝氏500至600度。而九份地區的熱水礦液溫度較低，大約在攝氏200度左右。在一般大氣壓力之下，水在攝氏100度時會準騰，但隨著環境壓力的加大，水的沸點會增高。這些熱水礦液由於在地下深處受到上部岩石的強大壓力，仍可暫時保持液體的狀態而未汽化。至於熱水礦液最初生成礦體的深度，大約在當時地底約1200至2500公尺深，後來由於地殼抬升及侵蝕作用，才逐漸接近地表，並且有部份礦體露出地面。
﹝接下來我們就去「礦體的型態與分布」吧！﹞
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