第 2 章地球的物質與天然資源

第2章地球的物質與天然資源 礦物與寶石岩石與石材地下資源礦產探勘回總目錄

礦物與寶石 • 礦物的特性 • 常見的礦物 • 寶石的特性 • 常見的寶石

礦物的特性 • 礦物是組成岩石的基本單位。 • 例如花岡岩是由長石、石英及雲母等礦物顆粒集合而 • 成。 • 礦物是天然產出的均質固體，具有一定範圍的化學組成，其原子或離子也都有固定的排列方式。 • (1)有些礦物只由一種元素組成，如金(Au)和硫黃(S) • 等，但是大部分的礦物是由兩種或兩種以上的元 • 素化合而成。 • (2)金剛石和石墨都是由碳元素組成，但因結晶構造 • 的不同，使得兩者具有截然不同的物理性質。

花岡岩 資料來源：榮工處大理石工廠目錄

自然金和天然硫黃 資料來源：鄒東羽攝資料來源：Dr R. F. Symes and Dr R. R. Harding (1996) CRYSTAL & GEM, P52 Dorling Kindersley Limited, London

常見的礦物 • 石英 • 長石 • 雲母 • 角閃石與輝石 • 黏土礦物 • 方解石

石　英 • 花岡岩和砂岩的主要組成礦物。 • 具玻璃光澤。 • 硬度7 。 • 無解理、不易破裂。 • 不溶於稀鹽酸、耐風化。 • 結晶良好的石英稱為水晶，呈六角柱狀晶形。 • 用途： • (1)石英砂可做玻璃和建築材料。 • (2)電晶體、石英鐘錶。 • (3)用來做為打火石的燧石是結晶細小的石英結晶 • 所組成。見圖示

石英晶體（水晶） 資料來源：Curzio Cipriani and Alessandro Borelli, 1986, Guide to Gems and Precious Stones, P189, Simon & Schuster Inc

長　石 • 火成岩的主要組成礦物。 • 花岡岩中呈灰白、肉紅色顆粒結晶（正長石）；安山岩中呈白色斑晶（鈉斜長石）；玄武岩中則呈細長晶體（鈣斜長石）。 • 硬度6。 • 兩組良好解理。 • 可做釉料。 • 容易風化形成高嶺石（高嶺土的主要成分），可燒製成磁磚。見圖示

長石晶體 資料來源：Chris Pellant & Helen Pellant, Rocks And Minerals, P171 Dorling Kindersley Inc. New York

雲　母 • 結晶良好的雲母呈六角片狀晶體。 • 具有一組發達解理，容易沿解理面剝開成薄片。 • 常見的雲母有顏色較淡的白雲母和暗褐色的黑雲母。 • 白雲母耐高溫、不導電，是電熱器上常用的絕緣材料。資料來源：陳肇夏提供

角閃石與輝石 • 火成岩和變質岩常見的造岩礦物。 • 角閃石多為長柱狀晶體、輝石多為短柱狀。 • 兩者皆有兩組良好解理，角閃石解理交角約60度，輝石解理交角接近90度。 • 軟玉屬於角閃石類，呈草綠或灰白色；硬玉屬於輝石類，呈灰白或翠綠色。見圖示

普通角閃石與普通輝石 資料來源：陳肇夏（民85）臺灣的地質現象剼，P96，經濟部中央地質調查所

黏土礦物 • 顆粒細小、呈土狀、遇水易軟化。 • 高嶺土是最常見的黏土礦物，由長石風化而成。 • 膨潤土是由火山灰風化而成的黏土礦物，吸水迅速膨脹，並且快速化解為泥漿；在道路和隧道工程上不受歡迎。資料來源：鄒東羽攝

方解石 • 具有三組發達解理，容易沿解理面破裂成菱面體。 • 具有雙折射特性。 • 屬於碳酸鹽類礦物，遇稀鹽酸產生二氧化碳氣泡。 • 硬度3。 • 是組成石灰岩和大理岩的主要礦物，此二種岩石可做石材或燒製水泥。見圖示

方解石的解理和雙折射 資料來源：Curzio Cipriani and Alessandro Borelli (1986) Guide to Gems and Precious Stones, P22, Simon & Schuster Inc

寶石的特性 • 具有美麗的色澤和紋彩。 • 耐磨。（硬度大） • 不易破裂。（解理不發達） • 稀有。（物以稀為貴）資料來源：Dr R. F. Symes and Dr R. R. Harding (1996) CRYSTAL & GEM, P32, Dorling Kindersley Limited, London

常見的寶石 • 金剛石 • 剛玉 • 綠柱石 • 電氣石 • 閃玉和輝玉 • 石英類

金剛石 • 寶石之王「鑽石」是由透明且大顆粒的金剛石晶體琢磨而成。 • 硬度10，是硬度最大的礦物。 • 多呈無色至淡黃色透明晶體。 • 折射率高，經過切割琢磨後會產生光輝燦爛、耀眼奪目的光芒。見圖示

金剛石晶體和鑽石 資料來源：Chris Pellant & Helen Pellant, Rocks And Minerals, P51, Dorling Kindersley Inc. New York 資料來源：戴比爾斯珠寶公司提供

剛　玉 • 因含有某些的微量元素而呈現多種不同顏色。 • 紅寶石和藍寶石是由品質優良的剛玉晶體琢磨而成。 • 有些剛玉含有細微的針狀包裹物，琢磨後可呈現六條放射狀光芒的星彩。 • 硬度 9，僅次於金剛石。 • 因為地表塵埃中含有許多石英顆粒，因此硬度 8 以上的寶石較不易被磨損而能永保光澤，稱為貴重寶石。見圖示

剛玉晶體和紅寶石 資料來源：陳肇夏提供資料來源：Dr R. F. Symes and Dr R. R. Harding (1996) CRYSTAL & GEM, P37 Dorling Kindersley Limited, London

綠柱石 • 因常呈綠色柱狀晶體而得名，常為透明或半透明狀。 • 硬度7.5～8。 • 翠綠色透明的綠柱石稱為祖母綠。 • 淡藍綠色的綠柱石如海水澄淨的顏色，稱為海藍寶石。見圖示

綠柱石晶體和海藍寶石 資料來源：陳肇夏提供資料來源：Curzio Cipriani and Alessandro borelli (1986) Guide to Gems and Precious Stones, P143, Simon & Schuster Inc

電氣石 • 因加熱或加壓時在晶體兩端會形成正負電極而得名。 • 硬度7～7.5。 • 顏色與透明度多變化，同一顆晶體常會出現不同的顏色變化。 • 碧璽是由電氣石礦物晶體琢磨而成。見圖示

電氣石晶體和碧璽寶石 資料來源：Chris Pellant & Helen Pellant, Rocks And Minerals, P147, Dorling Kindersley Inc. New York 資料來源：Dr R. F. Symes and Dr R. R. Harding (1996) CRYSTAL & GEM, P43, Dorling Kindersley Limited, London

閃玉和輝玉 • 閃玉是由角閃石類礦物所組成，硬度5～6，又稱「軟玉」。 • 輝玉是由輝石類礦物所組成，硬度6.5～7，又稱「硬玉」；翠綠色的硬玉又稱翡翠。見圖示

閃玉原石和輝玉手環 資料來源：陳肇夏（民85）臺灣的地質現象(二)，P141，經濟部中央地質調查所資料來源：亞洲珠寶公司提供

石英類 • 水晶是透明無色的石英結晶體。 • 石英常因含有微量元素而呈現不同顏色，如紫水晶、黃水晶、煙水晶（褐色或黑色）、薔薇石英（粉紅色）。 • 瑪瑙由極細的石英顆粒集結而成，具有一圈圈不同顏色的環帶構造。 • 蛋白石成分和石英相同（二氧化矽），但不具結晶構造，近乎不透明。 • 台灣東部被稱為「台灣藍寶」的藍玉髓是由極細小的石英結晶集合而成。見圖示

紫水晶、瑪瑙，蛋白石 資料來源：Curzio Cipriani and Alessandro borelli (1986) Guide to Gems and Precious Stones, P189, Simon & Schuster Inc 資料來源：Dr R. F. Symes and Dr R. R. Harding (1996) CRYSTAL & GEM, P前4, Dorling Kindersley Limited, London 資料來源：Dr R. F. Symes and Dr R. R. Harding (1996) CRYSTAL & GEM, P前4, Dorling Kindersley Limited, London

岩石與石材 • 岩石與石材 • 常見的石材

岩石與石材 • 三大岩類 • (1)火成岩：由高溫岩漿冷凝而成，包括火山岩 • 和深成岩。 • (2)沉積岩：在常溫下經由沉積作用形成，包括 • 碎屑岩、化學岩和生物岩。 • (3)變質岩：在地下深處因高溫高壓，使原本已 • 經存在的岩石改變礦物組成或組織而形成。 • 石材 • (1)產量豐富、堅固結實、具有美麗色澤或花紋。 • (2)不論是火成岩、沉積岩或變質岩，自古以來 • 就是很好的建築材料。

常見的石材 • 火成岩類 • (1)花岡岩 • (2)安山岩 • 沉積岩類 • (1)砂岩 • (2)石灰岩 • 變質岩類 • (1)花岡片麻岩 • (2)大理岩 • (3)蛇紋岩 • (4)板岩

花岡岩 • 大陸地殼的主要組成岩石。 • 堅固耐用、花色甚多，礦物結晶顆粒粗細也多變化，因此是最常見的石材。 (1)因為長石的顏色、顆　粒大小和形狀變化，使得花岡岩花樣多變，常見的有灰白色和粉紅色。 (2)不同環境形成的花岡岩，其長石晶體形狀和大小也多不相同。

安山岩 • 臺灣北部產出甚多的火山岩。 • 顏色灰黑或灰褐且具斑晶。 • 多用於別墅基石或圍牆，部分灰黑色細粒的安山岩也是廟宇或墓碑常用的石材。 • 觀音石是屬於安山岩的石材。資料來源：鄒東羽攝

砂　岩 • 由石英砂膠結而成。 • 顏色柔和、強度足夠、容易開鑿加工，常被切割成方整塊石，並保留粗操表面堆砌成外牆。資料來源：鄒東羽攝

石灰岩 • 由硬度3的方解石組成，加工較為容易。 • 生物石灰岩常含有化石，呈現複雜多變的顏色與花紋；商人曾以「帝王石」稱之。

花岡片麻岩 • 與花岡岩成分相似，但具有「葉理」構造，屬於變質岩。 • 礦物呈現條紋狀的排列。資料來源：利國石業股份有限公司提供

大理岩 • 石灰岩變質而成，方解石顆粒較大。 • 以灰色和灰白色居多，常含有灰黑色條紋（含碳物質）。 • 臺灣東部蘊藏量甚多，花蓮市石材加工著名，市容也多用石材裝飾。資料來源：鄒東羽攝

蛇紋岩 • 灰綠或墨綠色、紋彩酷似蛇皮而得名。 • 由橄欖岩變質而成，某些商人稱之「綠色大理石」。資料來源：陳肇夏（民85）臺灣的地質現象剼，P139，經濟部中央地質調查所

板　岩 • 由頁岩變質而成。 • 具劈理（葉理的一種）、可劈成厚薄不等的石板；臺灣中央山脈含量很多，原住民就地取材蓋成石板屋。 • 緻密的板岩可做成桌面和硯臺，如：濁水硯。資料來源：台灣熱門最佳去處（民86），P289，戶外生活圖書股份有限公司

地下資源 • 人類文明的發展過程可以視為人類利用地下資源的進步史。 • 地下資源分類： • (1)金屬礦產。 • (2)非金屬礦產。 • (3)能源礦產。 • 地下資源需要在特定的地質環境中經過漫長的時間才能形成，一旦用盡，無法在短時間內再生，我們應該珍惜使用。

礦產探勘 • 地質調查礦產探勘的首要工作，包括：野外觀察、標本採集、實驗分析、礦產追蹤。 • 探勘方法： • (1)地球化學探勘：化驗含礦地區附近的大氣、 • 水、植物、土壤、沉積物等。 • (2)地球物理探勘：震波、重力、磁力、地電、 • 放射性等測量。

震波探測 利用人工方式（如重擊或爆破）產生小型震波。震波在不同性質的岩層中以不同速度傳播；在遇到不同岩層時會產生折射和反射現象。藉由分析一系列測站所接收到不同岩層反射或折射回來的震波訊息，可以推知地下岩層與礦體的分布狀況，這是探勘石油常用的方法。

物質科學地球科學篇(上)總目錄 第一章　地球的概觀第二章　地球的物質與天然資源第三章　地貌的演變第四章　地殼變動第五章　地球的歷史第六章　地質圖與臺灣的地史

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