火山與岩石礦物

歷史老師曾介紹過人類歷史中有石器時代,所以自古以來,岩石和人類生活就很密切,岩石當作工具、建材或裝飾品,在仔細觀察岩石的顏色或當中的顆粒大小,會發現許多不同的內容物。因岩石是由一種或數種礦物所組成,要了解岩石之前要先認識礦物。

礦物的定義:礦物是一種天然產出無機元素或化合物,具有一定晶形、化學組成物理性質。特別強調的是礦物是一種自然界的產物,故凡是在實驗室中用合成的方法製造出的成分、結晶構造、以及物理化學性質和天然礦物極為相似的物質,嚴格說來只是一種化合物,不能算是礦物,通常在命名時會加上「人造」以做為區別。自然狀態下,除了天然水銀呈液態外,其他天然元素大都有一定的結晶構造(晶形)。煤炭、珍珠等由有機物轉變成的,琥珀由松脂轉變成的,雖是寶石的一種,但礦物學家視為礦物。

 

主要造岩礦物

地球上有二千多種礦物,雖然種類眾多,主要的造鹽礦物卻只有八種,只要認識這些礦物,對於大部分的岩石就可以有初步的認識,介紹如下:

石英屬六方晶系,由二氧化矽組成,地殼中的含量約為12%,僅次於長石族礦物。硬度7,白色至無色透明,為花岡岩和砂岩中之主要礦物,不易風化。

長石長石族礦物是地殼中分布最廣的礦物,肉色或白色,硬度6-6.5,有很好的兩組解理,是花岡岩和片麻岩中之主要礦物,風化後易成為黏土礦物。

雲母是組成花岡岩的礦物之一,多長成板狀六邊形的晶體,很容易剝成薄片狀。常見的雲母有白雲母和黑雲母,白雲母是灰色或無色,不會導電,是很好的絕緣體。

(四)輝石黑色,條痕為白帶綠色,硬度5-6,晶體呈短柱狀,常見於安山岩和玄武岩之中。

(五)角閃石黑色,條痕為白色,硬度56,晶體呈細長柱狀,常見於安山岩之中。

(六)橄欖石橄欖綠色、褐色或黑色,條痕為白色,硬度6.77,產於橄欖岩中。

(七)方解石碳酸鹽類礦物易長成六方晶體,或是粒狀、鐘乳狀、放射狀,白色或透明無色,條痕為白色,硬度3,有三組良好解理,為石灰岩和大理岩之主要成份

辨認礦物的方法

傳統的礦物鑑定方法只靠肉眼、放大鏡和一些簡單的工具,例如條痕板、小刀等,要檢視的是礦物的顏色、硬度、條痕、晶形、解理等物理性質,在鑑定中經驗極為重要,我們必須抓住礦物的少許重要特徵才能認出。

礦物的物理性質

(一)顏色就是礦物在自然光照射下的顏色,是可見光波進入人眼所顯示的效果,礦物的顏色視光線射進礦物之後所反射或透射出來的波段而定,每一種礦物具有固定或多種不同的顏色。例如:正長石為肉紅色淺灰或綠色,石英有透明、紫、白、紅、黃等不同顏色。

(二)硬度礦物抵抗磨損的能力,也就是兩種礦物靠在一起摩擦後的結果,非耐敲擊的特性。有一種專供鑑定礦物硬度的方法,是1824年一位叫做Friedrich Mohs奧地利礦物學家所提出的,他利用表列十種礦物做為硬度的標準,稱為摩氏標準硬度礦物,可以測定礦物的相對硬度,即拿標準礦物在未知礦物的表面上刻劃,能被刻劃的礦物表示硬度較低,反之則較高。(如表一)

(三)條痕礦物粉末的顏色,有些礦物的顏色會跟條痕相同,但少數礦物的顏色卻不一定會相同,該性質可作為重要的辨別性質。例如:赤鐵礦的顏色是黑色或紅色,條痕一定為磚紅色,黃鐵礦顏色是淡黃色,條痕為黑色。

(四)解理當礦物受到外力作用時,容易沿某些較薄弱處方向破裂的特性,這些破裂面稱為解理。方解石有三組解理,雲母有一組解理

(五)晶形:礦物在形成時會有固定的外形稱為晶形。例如:方解石為菱形,雲母為六角片狀,黃鐵礦為正立方體。

一摩氏硬度(摩氏硬度標準)

硬度

礦物名稱

備註

1

滑石

極軟

2

石膏

 

3

方解石

 

4

螢石

 

5

磷灰石

 

6

正長石

 

7

石英

 

8

黃玉

 

9

鋼玉

 

10

金剛石

極硬

 

表二:常見的造岩礦物性質

   礦物

晶形

解理

硬度

顏色

條痕

石英

六面角錐柱狀

>長石

無色(透明)或白色,有時呈紫、粉紅、黃色

>玻璃

長石

長方體

二個方向解理

>玻璃

白色或無色,有時呈肉紅色淺灰、淺藍、淡綠色

<石英

 

 

白雲母

六角片狀

一個平行底面的解理

<硬幣

白色、淡褐色、淡綠色

黑雲母

六角片狀

一個平行底面的解理

<硬幣

暗褐色、暗綠色

白帶綠

角閃石

長柱狀

二個方向的解理,相交120

>玻璃

褐色、暗綠色

黃褐

<石英

輝石

短柱狀

二個方向的解理,相交90

>玻璃

褐色為主

白帶綠

<石英

橄欖石

短柱狀或粒狀

不明顯

>玻璃

黃綠色為主

白帶綠

<石英

方解石

菱形體

有三個方向的解理

>雲母

無色(透明),白色

<硬幣

 


 

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照片 紫水晶

照片二 黑雲母

 

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照片:方解石(冰晶石)

照片四:安山岩中的八角形輝石

 

礦物用途

一般的礦物大部分是被當作寶石;因為礦物硬度高(大於7度),加上稀少且外表美麗討人喜愛,例如紅寶石、藍寶石、黃玉、鑽石(金剛石)及橄欖石。

另外其他礦物的用途:滑石是製作痱子粉的原料,石膏可用來製作豆腐和石膏像,石英砂是作玻璃的原料,長石風化後的黏土礦物(高嶺土)可以作陶瓷器,雲母可以放置在吹風機內作為隔熱器材。

 

 

常見的岩石

岩石是礦物的集合體,組成地殼的主要物質。岩石是由一種礦物或多種礦物組成,岩石按照形成的方式可以分為三種;

火成岩:由形成方式、直接由岩漿冷卻後產生。

沉積岩:岩石經風化、侵蝕後的碎屑積下來,經堆積、膠結而成的岩石。

變質岩:岩石在高溫、高壓時,未產生熔融狀態的固態中,組織發生改變或產生新的礦物,所形成的岩石。

:常見的岩石分類表

三大岩類

岩石名稱

                           

 

 

火 成 岩

 

花岡岩

在地底慢慢冷卻形成,大陸地殼主成分。

玄武岩

岩漿噴出地表在地表快速冷卻形成,海洋地殼主成分。

安山岩

在地表快速冷卻形成,但性質、顏色及顆粒大小介於岩與玄武岩之間,常出現在海洋板塊及大陸板塊交界帶。

沉積岩

 

粒徑在2mm以上的碎屑沉積物組成,肉眼可辨識顆粒。

 

粒徑在2~1/256 mm之間的碎屑沉積物組成,摸有粗糙感覺。

 

粒徑在1/256 mm以下的碎屑沉積物組成,觸摸有滑膩感。

石灰岩

主成分由生物遺骸如:珊瑚、貝殼、骨頭等等所組成

變質岩

 

由頁岩變質而來。

大理岩

由石灰岩變質而成。

 

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照片五:顆粒結晶清楚顏色偏淡的花岡岩

照片六:顆粒結晶不明顯顏色較黑的玄武岩

 

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照片七:顆粒界於花岡與玄武的安山岩

照片八:圓粒清楚且大於2公厘的礫岩

 

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照片九:顆粒具粗糙感的砂岩

照片十:顆粒摸起來有滑膩感的頁岩

 

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照片十一:具結晶型態的石灰

照片十二:經過變質作用生成的板岩

 

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