岩石与矿物-子铭课件

1、99年度 第2學期學期報告1沉積岩由礫石、砂粒、泥粒、生物的遺體經過沈澱、堆積而形成的岩石，稱 為沈積岩。台灣常見的沈積岩有4種： 砂岩（北海岸萬里）砂岩中經常可以找到化石，這塊砂岩含有雙殼貝化石清楚印模。而且因為受到了很厲害的風化，顏色變成了橙黃色。砂岩（東北角龍洞）這塊砂岩受到風化而略帶土色。上面有些管狀雜亂紋理，是過去生物在砂粒上面鑽爬、居住時，遺留在沈積物裡的痕跡，稱為生痕化石。砂岩（花東海岸水璉）這是一塊紋理清楚又豐富的砂岩，上面有美麗多變的平行紋、斜紋、波狀紋，可以推測形成當時，水流變動相當大。由於受到了風化，這塊砂岩略帶土色。砂岩.（北海岸萬里）是台灣最常見的岩石之一，大多分佈在

2、西部。主要是由石英砂粒組成，摸起來十分粗糙。這塊砂岩因為未被風化而顯出新鮮灰白原色。礫岩（花東海岸水璉）是由礫石堆積而成的沈積岩，顏色多為灰色或青灰色。台灣西部的台地、丘陵大多是由礫岩組成的，海岸山脈也有零星的分佈。礫岩容易形成台地地形和凹凸山峰。2頁岩（高雄阿蓮）很容易裂成片狀或碎屑，是沈積岩裡面摸起來顆粒最細的，幾乎沒有顆粒感。是台灣常見的岩石之一。這塊頁岩沒有層狀的薄片結構，嚴格說起來叫做泥岩，裡面還夾了一個貝類化石。珊瑚石灰岩（高雄壽山）是台灣最常見的石灰岩。這塊岩石因為未經風化而保留乳白色的原色。表面十分平滑、細緻，幾乎找不到縫隙。仔細看，可以看到一顆顆珊瑚切面。珊瑚碎屑石灰岩（恆春

3、半島石珠）這塊珊瑚石灰岩是由珊瑚和其他生物殼體碎屑堆積而成的，看不到清楚的珊瑚切面。珊瑚礁石（恆春半島石珠）這是尚未膠結石化的珊瑚遺體，表面凹凸、孔隙多，摸起來很粗糙，拿起來很輕。3火成岩由火熱的岩漿冷卻、凝固而成的岩石稱為火成岩。台灣常見的火成岩有3種：北部安山岩（東北角基隆山）安山岩是岩漿經由火山噴發、凝固形成的岩石，是台灣最常見、分佈最廣，經常堆積形成錐形的火山地形。這塊灰黑色的新鮮安山岩，表面佈滿黑色礦物斑點，時常被用作建材東部安山岩（花東海岸三仙台）這塊安山岩有著大顆的白色礦物，是典型的東部安山岩，一般稱麥飯石就是它。由於火山熱化作用，使得這塊安山岩變成了綠色。玄武岩（高雄六龜）是岩

4、漿緩和噴發、漫流出地面而凝固形成的。有著墨綠或黑色的外表、沒有大顆礦物斑點的緻密岩石。澎湖群島都是它形成的。花崗岩（金門）是岩漿直接在地底下凝固而成的，顏色多變，有白色或肉紅色，上面佈滿黑色小點，像是美麗的花布，經常被拿來做建材。只有金門才找得到。4。變質岩地底岩石歷經高溫、高壓後，成分和結構發生改變，形成新岩石，就叫做變質岩。台灣常見的變質岩有5種：板岩（中橫大禹嶺）是台灣山區最常見的岩石，是頁岩經過輕度變質而形成的，因為非常容易劈裂成一片片平薄石板而得名。岩石黑灰色，一直是東部原住民經常使用的石材。綠色片岩（南橫新武）也是台灣山區常見的岩石之一。由於被風化或敲擊後，會形成一片一片而得名。綠

5、色片岩是由火山凝灰岩變質而來的。黑色片岩（蘇花公路觀音）由頁岩經過中度變質而成的。側面可以看出平行排列的片理面，是最脆弱的地方，容易沿著這個面破裂開來。灰色片岩（中橫太魯閣）砂岩經過中度變質之後，便有可能變成灰色片岩。片岩中很容易找到白色石英脈以及小褶曲，是岩石經過變質擠壓有力證據。5 。白色大理岩（蘇花公路鼓音）就是大家所熟悉的大理石，是由石灰岩變質而成的。基本顏色是白色，全部都是方解石礦物組成的。灰色大理岩（中橫九曲洞）台灣的大理岩大多是灰色，主要分佈在中央山脈的東側，其中以太魯閣國家公園的九曲洞一帶最典型，並形成險峻宏偉的峽谷。黑色大理岩（中橫九曲洞）這塊大理岩因為白色結晶和碳質混雜在一

6、起，因而變成黑色。6較不常見的變質岩片麻岩（蘇花公路清水）是砂岩或花崗岩經過高度變質而成的。因為岩面上大顆的黑白礦物斑點有如芝麻而得名。主要分佈在蘇花公路和金門，台灣本島較少。 變質砂岩（屏東霧台）顧名思義，是由砂岩變質形成的，是一種輕度變質岩。岩石顆粒大、顏色灰白，非常堅硬，因此經常突出山脈形成高山山頂，例如玉山、大霸尖山。7 一、石英石英化學成分為二氧化矽SiO2，屬六方晶系，硬度為7，比重為2.66，折射率為1.54至1.55，玻璃光澤。良好透明結晶外形稱為水晶。石英最常見結晶類型六角不對稱尖柱狀低溫石英，另一種石英在較高的溫度下結晶形成，稱為高溫石英，形狀為對秤的六腳尖柱狀。還有一種高

7、壓環境形成的石英，通常在地下深處或天體撞擊下發現這種高溫石英。最常見的為紫水晶晶洞。是極為細小的石英聚集層，稱為玉髓。晶洞的行程是原先存在岩石中的孔洞，再地下水面以下經長時間水中的礦物質經化學沉澱附在孔洞的內表層，通常都會先結晶出細小的結晶層圈，這個部份稱為玉髓。其後才在玉髓層表面項內側的孔洞空處結晶出較純淨且結晶顆粒較大的六腳柱狀石英晶體。每個層圈可能因含不同雜質或因結晶顆粒大小不等，形成不同顏色細小緻密的石英層圈，稱為瑪瑙。晶洞內部常為二氧化矽或碳酸鹽充填，當受侵蝕時，若這些充填物較原岩周圍堅硬，那麼在周圍岩石被風化侵蝕掉後晶洞便會被保存下來。石英是花崗岩的主要成分，因具有較高的硬度，而且

8、性質穩定，所以可以在風化侵蝕的過程中保留下來，因此也是砂岩的主要成分，特別是石英砂岩中，石英的含量更高。為何早期人類用燧石互相敲擊點火?為何你可以用白色的石英卵石相互撞擊點火，而其他的卵石卻不行呢？其實燧石就是細小時英集合而成的，石英互擊可以產生火花，這是利用石英具強烈的壓電特性。由於晶體具不對稱性結構(晶體排列方式使然)，石英在受壓時會造成晶體兩端電壓不等而具電位差，撞擊即可產生瞬間高壓，產生的電壓晶放電便可產生火花，因此可藉以點火台灣西部許多地方較純的石英砂或自地層中取較純的石英砂岩作為原料；東部海邊則常可看到許多人撿拾白色的石英卵石。8 二、長石長石可分為正長石和斜長石兩類，正長石類的比

9、重較斜長石小，約在2.54到2.57之間，斜長石的比重則在2.62至2.76間，兩者硬度皆約為6，正長石屬單斜晶系，斜長石則為三斜晶系長石和石鷹有時非常相似，長石類皆具有兩組良好的解理，而石英則不具解理。正長時類主要為不同含量比例的鉀與納矽酸鹽，常見的有正長石及為斜長石，主要出現在酸性及中性的火成岩。正長石的第三軸垂直另兩個不互相垂直的軸所形成的平面。微斜長石，正長時顏色有灰白色、肉紅色，微斜長石與正長石顏色相近，但有時成綠色，可琢磨成寶石，稱為天河石。斜長石內因鈉與鈣會相互取代，因而形成一系列結晶構造相同但鈉鈣比例不同的斜長石。依照納鈣比例，可分為鈉長石、富鈉長石、中鈉長石、中鈣長石、富鈣長

10、石、鈣長石等。含鈣比例越高的斜長石，形成的結晶溫度越高，在基性或超基性的火成岩中，其內之斜長石以含鈣量較高的斜長石為主。長石是火成岩的主要組成礦物，在花崗岩中呈灰白、肉紅色的顆粒為正長石，安山岩及玄武岩中的長石為斜長石，在安山岩中常成白色班晶，在玄武岩中則是細長的晶體。長石不透明，解理發達，解理面平整，反光良好，長石風化成高嶺石，是高嶺土的組成礦物，也是稍製瓷器或瓷磚的原料。 9。 四、角閃石與輝石顏色皆深且不透明，主要產在中基性的火成岩和變質岩類。兩者都是結構相當複雜的矽酸鹽，角閃石類為雙鏈狀的矽酸鹽，而輝石類為單鏈狀的矽酸鹽。這兩類的硬度相當，約在5.6之間，其中最常見的就是普通角閃石及普

11、通輝石，兩者皆為單斜晶系，不僅都是墨綠色到黑色不透明的礦物，且具兩組發育良好的解理，極不易區分。結晶形狀與兩組解理夾角是區分兩者的方式，其夾角在角閃石內約成60度，在輝石內約成90度。若具有較良的結晶外型，普通角閃石呈長柱狀晶體，橫斷面亦呈60及120度左右之菱形體，普通輝石則為短柱狀的晶體，橫斷面亦呈進90度正方體。 三、雲母雲母最大的特徵就是很容易剝成一張張的薄片，雲母為單斜晶系礦物，結晶良好的雲母成六角片狀，雲母大致分為兩大類：一為呈淡色的的白雲母，另一種為深色或黑色的黑雲母，兩者的結構相同，顏色差異主要是因為後者鐵與鎂的含量較高所致，白雲母的特性不導熱也不導電，故為很好的絕緣材料。雲母

12、可由黏土礦物重新再結晶而成，故頁岩或泥岩在變質過程容易產生雲母的再結晶作用，因此常可見到黑色的千枚岩或片岩在陽光下閃閃發亮，主要就是雲母解理面反光的結果，板岩中的雲母再結晶度較差，所以反光效果較不明顯。某些砂岩也含有雲母的沉積碎片10 六、葉蠟石片狀矽酸鹽礦物，硬度12，比重2.82.9，斷口參差狀，有脂滑感，珍珠光澤至油脂光澤。顏色白灰、青綠、或黃色半透明或不透明狀。解理完全，劈開具有彎性但無彈性的薄片，本身具柔性。耐腐蝕性良好，機械強度大，燒結溫度低，收縮量小。 當作印材的種類很多，常見的有葉蠟石、方解石和石英(瑪瑙)等，前兩者的硬度小，可直接利用鋼製雕刻刀刻印，石英的硬度高，必須要利用金

13、剛砂來處理。葉蠟石是一種變質礦物，出現在片岩之中，屬於單斜晶系，具有一組發達的解理，質軟具滑膩感，可當滑石用，也可用來書寫，故也稱鉛筆石。細緻塊狀的葉蠟石自古以來即是相當著名的珍貴印材，壽山石和青田石都是著名的例子，壽山及青田都是著名的葉蠟石產地，所產印材及以地名稱之。基寫實則事業蠟石中含了紅色的辰砂(硫化汞)而得名，也是相當貴重的印材及雕刻石材。 五、黏土礦物黏土礦物是矽酸鹽礦物風化的產物，也是組成土壤的主要礦物成分，不同的矽酸鹽不同的風化過程，會形成不同的黏土礦物。黏土礦物有許多種類，他們典型的特徵是顆粒都非常細小，通常至少要放大數千倍以上才能看清楚結晶的狀態。其中最重要的黏土礦物就是高嶺

14、石(及結而成的土狀塊體稱為高嶺土)，屬於斜晶系，高嶺土是含鋁矽酸鹽(特別是長石)風化後的產物，他不但是陶瓷工業的主要原料，在橡膠工業建築等方面也有廣泛的利用。膨潤土則是一種較特別的黏土，這是火山灰一類物質風化後的產物，最主要的特徵是在吸水後會大量的膨脹。這種特性，膨潤土的泥漿溶液可將鑽井所產生的岩屑帶到地面，因此是鑽井工程常用的材料。但在道路底下或隧道壁附近若含有膨潤土層，在其吸水後膨脹，會破壞路基路面和隧道壁，影響安全，反而是一種害處。11方解石是碳酸鹽類的礦物，遇稀鹽酸會產生二氧化碳的氣泡，硬度不大(3)，屬六方晶系，長呈現多種良好的結晶外型。方解石具有發育很好的三組解理，所以長破裂成菱形

15、體。方解石具雙折射率，所以再他的一面透視另一面的文字或符號時，可以看到雙重影像。 方解石在地殼中的含量雖然不多，卻容易出現在地表附近的環境，所以幾乎到處都可以看到它的蹤跡。方解石是石灰岩及大理岩的組成礦物，硬度小，遇稀鹽酸會產生二氧化碳的氣泡，故使用石灰岩或大理岩為家庭裝飾石材時，除了要注意刮磨問題外，也勿使用稀鹽酸清潔這些石材。方解石的結晶外型很多，常見的有菱形體及六角柱狀，有時與石英極為相似，容易混淆。區分兩者的方式為利用兩者硬度與解理的差異性，或利用稀鹽酸試之，即可分曉。一般鐵器硬度約在4至5之間，所以以尖銳鐵器如小刀或鐵釘等是其硬度，可刻劃者為方解石，反之為石英，具有解理性質者為方解石

16、，不具解理者為石英。若以稀鹽酸試之，產生氣泡(二氧化碳)者為方解石，不反應者為石英。 七、方解石為最重要的碳酸鹽礦物，有完全的菱面體解理，玻璃光澤，透明至半透明，普通為白色或無色，含有其他顏色亦不少，條痕白色，硬度3.0，比重2.71，可溶於稀鹽酸而起泡，純淨透明的稱為冰洲石(Iceland Spar)，具有強烈雙折射和完全解理。 化學成分CaCO3 12方解石有一種同質異形體，即霰石。陳培源教授的研究，澎湖著名的文石，其主要的礦物成分除了霰石外，還有方解石瑪瑙及磷鐵礦。霰石成分也是碳酸鈣，但結晶構造與方解石不同，多形成針狀的集合體。據實驗，霰石生成的壓力環境較高於方解石，所以當霰石露出於地表

17、大氣壓力之下容易轉變成方解石。由生化作用生成的霰石質貝殼，當生物死後其肉體皆已腐爛，留下的貝殼暴露於空氣中也會轉變為方解石。 在台灣東部的大理岩區中有一種白雲岩，和大理岩的顏色外觀、顆粒組態非常神似，極不易區分。白雲岩由白雲石礦物集合而成，白雲石和方解石是近親，都是碳酸鹽類礦物，是由鎂離子取代了方解石中部分的鈣離子而形成，所以在顏色、外觀及物理上都非常相似。區分的方法是利用稀鹽酸試之，會產生大量二氧化碳汽泡者為方解石，白雲石與稀鹽酸反應並不明顯，不會有大量的二氧化碳產生。 13黃金黃金雖然是一種稀有元素，分布極廣連海水中都含有微量的黃金，只是含量太低，沒有提煉價值。金礦是由地底含有黃金成分的高

18、溫高壓礦液上升滲入岩石縫隙中沉積成，以石英脈居多。周圍岩石風化後黃金被雨水沖入河流中，然後洪水將礫石、砂、黃金等沖至下游，流速減小，黃金便沉積下來。淘金者在黃金富集處將砂及水裝入淘金盤中淘洗，利用黃金比重遠大於一般砂的原理，將黃金由砂中分離出來。淘來可是粒粒皆辛苦喲 ! 產地為美國阿拉斯加14特性：耐酸鹼，但溶解於王水，化學性很安定之金屬。在空氣中永不被氧化，具特別之展延性，亦是電和熱的優良導體。用途：國際通貨基金，鑄造貨幣、首飾、鑲嵌寶石。工業上用於鍍金、印刷電路板裝配線之接頭、製造合金、電器及電子半導體之重要材料。產地：台北縣金瓜石，中央山脈（南湖大山，中央尖山，合歡山，屏風山，玉山，能高

19、山，奇萊山），主要產在石英脈中，共生礦物有褐鐵礦、黃鐵礦、輝銻礦、閃鋅礦和砷黃鐵礦等，亦散佈於石英安山岩、花崗岩、砂岩和礫岩中。15九份金瓜石地區礦體種類分布圖，分別以藍、紅、綠三色代表不同分布範圍。咖啡色部份代表的是礦體。16分佈：九份潛伏安山岩體、新山安出岩體以及武丹山石英安山岩體的中間或其周圍的沈積岩中。因此有些學者又將其細分為九份系礦體、新山系礦體與武丹山系礦體。成因：全都屬於淺溫熱水裂縫填充礦體，是較低溫的熱水礦液沿斷層或裂隙流動，黃金及伴生的礦物沈澱充填其中而形成的脈狀礦體。規模大小：礦體呈脈型，礦脈的大小變化甚大，厚者1公尺，薄者不過幾公厘，長者走向可延長達1,200公尺，而短的

20、則不過數公尺。黃金的產狀：以出產自然金或銀金為主。金的顆粒粗大，一般以肉眼即可辨別。脈型金礦在地表不易發現，九份最大的金礦脈甲脈礦體便是位於此河溝的地下。最大的自然金自然金塊經常很大，重量在20兩以上的並不稀罕，已故台灣大學地質學系林朝棨教授便曾親自採到一塊重60多兩的大金塊。而最大者，據說是在日治時代之前，在小金瓜露頭附近的所謂十三礦的地方所產，重達63台斤。17找到的礦物：在地表附近的氧化帶中，礦脈因受風化作用，脈石常分解生成許多黏土及其他次生礦物，形成黏土脈。方解石黏土礦物菱錳礦石英黃鐵礦白鐵礦方鉛礦閃鋅礦輝銻礦重晶石硫砷銅礦呂宋銅礦明礬石自然金普通呈塊狀、粒狀、薄片狀、樹枝狀、針狀、海

21、棉狀及毛髮狀等，有些單獨生長在方解石等礦物的裂縫中，也有含於黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦等礦物中，其產狀變化無常。自然金通常含有百分之二十五至三十五的銀，顏色較純金白，在永代脈所產出的黃金，含銀甚至在百分之三十五以上，此種含銀重超過20%的金，一般也稱之為銀金。18脈型金銅礦體分佈：在本山石英安山岩及其附近的沈積岩中。成因：也是類似脈狀金礦體的熱水裂隙充填礦體。但此型礦體在礦脈旁的岩石，也常受礦液滲透而沈澱出有足夠開採價值的黃金，形成所謂浸染型礦石。此型礦體的生成溫度一般相信較脈型金礦體來的高，大約可達中溫甚而深溫礦床的溫度，即攝氏500度左右。規模大小：礦體也是呈脈狀，但是規模一般較九份等地的金脈

22、要大。中心裂縫填充的部份最寬約10公尺，平均寬約2至3公尺，而礦體中心附近通常具有明顯的矽化帶，外圍則有黏土化帶。19這些矽化或黏土化的圍岩也經常浸染了足夠經濟開採品位的黃金，將它們計算在內的話，則礦體最寬處可達百米以上。脈長最長者可達二公里多，短的也多在數百公尺左右。本山本脈是此型礦體中最大者，它的垂直分佈從以前海拔600餘公尺大金瓜頂，延伸到海平面以下130公尺仍未終止，越過700公尺。黃金的產狀：各處含金量比較均勻，但不見有如上述脈型金礦體之大塊自然金，其產狀及性質顯然不同。此類礦體產出的黃金一般肉眼看不到，並且常存在黃鐵礦或硫砷銅礦等礦物內部，僅在少數富礦體才可發現如砂粒般或頂多如芝麻般的金粒。不過黃金顆粒雖然較細，但其成色較高，含銀量一般在15%至10以下，顏色也較紅。找到的礦物：礦物除了填充在裂縫之外，並浸染到礦脈周圍的岩石內。找到的礦物：黏土礦物石英黃鐵