中文名:洞穴中的礦物
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- 資料識別：
- 系統編碼:0b00000181f4c787
- 資料類型：
- 紀錄類別:地質學習資源
- 著作者：
- 作者:何恭算
- 主題與關鍵字：
- 主題:地質
- 描述：
- 簡介:洞穴中的礦物 「山窮水盡疑無路，柳暗花明又一村。」桃花源記中的漁夫在林盡水源頭處發現一小山口，進入後尋得世外桃源。而在看似堅硬的岩石當中，卻也常存在一些天然造成的孔洞和洞穴，洞穴中雖沒有桃花源般精采迷人的風土民情，卻也處處藏著令人驚豔的礦物晶體。自然界隱藏在洞穴中的礦物無奇不有，本文僅針對晶洞、杏仁孔及石灰岩洞等類型之洞穴的成因及其內常見的礦物加以說明。 晶洞（Geode） 晶洞是一個在岩層中的中空洞狀構造，大致呈圓形或橢圓形，大小不一，洞的外緣都有一層玉髓沉澱，並沿著這層開始發育礦物晶體。晶洞的成因是原本存在於沈積地層中的空洞、孔穴或是含水包囊，在沈積物固結成沈積岩的過程中，經地下水長時間的沉澱，使這些孔洞的外層被一層矽質結晶所包圍而和沈積岩隔離，這層矽質外膜的結晶就是玉髓。形成的洞穴經收縮乾裂後，富含某些元素的地下水溶液會沿著裂隙進入洞中，並緩慢地沿洞壁邊緣沉澱，晶體於是從外緣向中心的空隙生長，這和結核體是由內向外生長的狀況不同。晶洞通常出現於石灰岩、頁岩和砂岩等沈積岩中，晶洞裡的結晶以石英為主，常見的有白色水晶（圖1）、黃水晶、紫水晶（圖2）、瑪瑙等，部分晶洞內還出現方解石、石膏、硬石膏等礦物。 杏仁孔（Amygdule） 玄武岩是基性岩漿所噴發的熔岩流凝固而成，為分布最廣的基性細粒火山岩。當岩漿從地底直接噴出後，由於溫度、壓力急速下降，使得岩漿中的氣體因為壓力減低而膨脹，但因噴出的岩漿表面急速冷卻凝固，使得膨脹的氣體來不及從岩漿表面溢出，而在岩石中形成大大小小的氣孔，這些狀似橢圓形氣孔的長軸方向通常與玄武岩流的流向一致，稱為杏仁狀結構（Amygdaloidal）；另一方面岩漿也會因為溫度下降而收縮，造成許多裂隙。這些孔洞及裂隙的中空構造為岩漿後期的熱液活動或常溫下的地下水溶液提供了最佳的結晶場所，許多晶形完整和形態多變的次生礦物就經常充填其中。 在澎湖群島有許多中新世玄武岩的分布，而位於印度的德干高原則被大規模中生代末期玄武岩所覆蓋。兩地的玄武岩不但噴發年代不同，孔洞或裂隙內的次生礦物種類更是大異其趣。澎湖玄武岩的孔洞裂隙中，偶有文石（註）產出，文石主要由霰石（Aragonite）和方解石等碳酸鹽礦物所組成，結晶常以菱形、六角柱狀、細針狀或圓球狀出現，顏色呈白色至淡黃色之間；若文石內含鐵氧化物或二氧化矽之類的礦物，則易形成質地較為緻密的杏仁狀、葡萄狀或不規則狀等外形，有些甚至可以琢磨出呈同心圓狀的紋理，十分耀眼。反觀印度德干高原玄武岩孔隙中的礦物結晶，因其水溶液中的化學成分與澎湖地區不同，所出現的次生礦物種類不僅相異，而且更為多樣，其中以沸石類礦物占多數，常見的有輝沸石、片沸石、鈉沸石、鈣沸石、中性針沸石、白鈣沸石、柱沸石、絲光沸石等；此外，還有方解石、纖維鈣矽酸石、魚眼石（圖3）、水矽釩鈣石、螢石等礦物。 石灰岩洞穴 當雨水降落或滲入地下時，常會和空氣中、土壤裡或岩隙中的二氧化碳結合，使水中含有碳酸質，而以碳酸鈣為主要成分的石灰岩岩層較易溶於酸性的水中；因此，地層中的石灰質常被溶解帶走，稱為溶蝕作用。而含有碳酸質的地下水，在石灰岩的裂隙中長期溶蝕擴大，就會形成地下溶洞。當溶有石灰質的地下水，一旦從溶洞中的岩壁滲出，加上因水分蒸發或是溶解質達到飽和便會結晶析出，使得溶液中的石灰質沉澱出來（若有晶形者即為方解石，圖4）。若在洞穴的頂部逐漸下滴、沈澱，便形成垂吊狀的鐘乳石（Stalactite；圖5）；若由洞頂滴落到地面由下向上堆積者，稱為石筍(Stalagmite)；甚至時間久了，鐘乳石和石筍會上下相連，則造成一根根的石柱（Pillar）；而在洞底的窪地如果積水形成水池，當池水外溢時，水池邊緣會產生沉積而凸起，成為緣石（Rim stone）。另外在一些含有石灰質地下水湧出的地表，當緣石的數量眾多時，則會構成層層下降的石灰華階地（Travertine terrace），在美國黃石公園的毛象泉及中國四川的黃龍，都有此種非常壯觀的地形景觀。 世界上有許多地方以鐘乳石洞穴景觀聞名於世，像日本的秋芳洞、中國廣西桂林一帶都是著名的產地。台灣地區亦有零星的石灰岩洞穴，高雄壽山、屏東墾丁、台東大武山等地也都有鐘乳石出露，但規模都不大。 「天地之大，無奇不有」，自然界渾然天成的精美礦物結晶，它的色澤、形態常超乎人們的想像。洞穴乃是礦物晶體滋長、發育、棲身的天堂，晶體較少者，玲瓏有緻，規模較大者，往往形成壯麗的自然景觀。人們不但將它們當作藝術品欣賞，甚至賦予許多浪漫的傳說。這些歷經悠悠歲月一點一滴結晶出來的大地寶藏，匯聚了大自然的精華，同時也見證了地球起伏滄桑的演變歷史。 註：目前世界上僅有澎湖群島、義大利西西里島等少數地方產有文石，如果可以琢磨出縞狀同心圓紋理者，又稱為「文石眼」。由於產量稀少，經琢磨後條紋細緻迷人，硬度雖然不高，但仍受到許多賞石人士的青睞與收藏。市面上販售的文石大多經過切割與琢磨等加工過程，做成印章、墜飾及雕刻品。 出處：國立自然科學博物館館訊，2006年，第228期，第6頁。
- 出版者：
- 數位化執行單位:國立自然科學博物館（http://www.nmns.edu.tw/）
- 來源：
- 數位化單位:國立自然科學博物館地質學組礦物
- 管理權：
- 典藏單位:國立自然科學博物館
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