礦物和岩石常見礦物的用途一、石英石英的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,具玻璃光澤。常見的石英多為塊狀體,具良好且透明之結晶外形者稱為水晶。石英最常見的結晶類型是六角不對稱尖柱狀的低溫石英,這是在地表溫度範圍所形成的石英。另有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。還有一種高壓環境下形成的石英,通常在地下深處或天體撞擊下可發現這種高溫石英。有時候在商店中可看到晶洞內長著大大小小的六方柱狀石英晶體,最常見的為紫水晶的晶洞。這些水晶結晶體的最外層常是置祕不起眼的一個層圈,這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。有時因結晶成一圈圈層圈狀,填滿整個孔洞,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禮服火,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。石英是玻璃的主要原料,台灣西部許多地方取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做為製造玻璃的原料,這些卵石多半來自於變質岩中的石英脈.純淨無狹雌的石英也可以用作計時震盪器,如手錶內的震盪器,早期取自天然石英,現在多以人工合成的方式,不僅可以控制品質,也可以量產降低成本。二、長石長石可分為正長石和斜長石兩類,正長石類的比重較斜長石小,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,且具有玻璃光澤.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,主要的區別在於解理的有無,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,顧名思義,第三軸以非常接近垂直的角度與另兩不垂直軸形成的平面相交.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。依照納西裝外套鈣比例,可分為鈉長石、富鈉長石、中鈉長石、中鈣長石、富鈣長石、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,可作釉料。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。三、雲母雲母最大的特徵就是很容易剝成一張張的薄片,因為它具有一組非常發達的解理。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,在陽光下會閃閃發光。四、角閃石與輝石這是兩種非常相近容易混淆的礦物,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,具玻璃光澤,其中最常見的就是普通角閃石及普通輝石,兩ARMANI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。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。利用這種特性,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。六、葉蠟石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G2000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。七、方解石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),具玻璃光澤,多為無色透明狀或白色不透明狀,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,而且彼此間皆不相互垂直,所以長破裂成菱形體。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。仔細觀察其破裂面,具有解理性質者為方解石,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。方解石有一種同質異形體,即霰石。根據陳培源教授的研究,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,但西服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。三大岩類地球上的岩石種類很多,科學家是怎樣分辨這些不同的岩石呢?礦物的組合方式不同,會形成不同的岩石,雖然看似相當複雜,其實仍然有脈絡可循,通常與他們的形成背景與形成方式有關。因此,我們可以利用岩石形成方式的不同,將這些形形色色的岩石區分為火成岩.沉積岩及變質岩三大類。一、火成岩火成岩是岩漿直接冷卻形成的岩石,岩漿則是地下深處岩石經過部分熔融而成。不同地點,不同深度,以及不同程度的部分熔融,都會產生不同成分的岩漿。而且岩漿在上升的過程中,也會因高溫礦物先結晶分離而逐漸改變岩漿的成分。一般而言,花岡岩質的岩漿可能在大陸地殼的深處形成。玄武岩質的岩漿形成深度較深,可能源自地殼底部或上部地函物質的部分熔融。安山岩質岩漿的成分則介於花岡岩質岩漿和玄武岩質岩漿成分之間,安山岩質岩漿通常與板塊的隱沒作結婚西裝用有關,其中隱沒作用夾帶了大量的水分和洋底沉積物一起進入地球的內部,這會使得地下深處的岩石容易產生部分熔融而形成安山岩質的岩漿。高溫的岩漿因冷卻環境的不同,會產生不同的火成岩。一種是岩漿直接噴出地表,因快速冷卻而形成火山岩或稱為噴出岩,包括熔岩流與火山碎屑物(顆粒極細小者稱為火山灰),部分因冷卻極快而形成火山玻璃。這一類的火成岩的典型特徵是岩石內部礦物的結晶顆粒都很細小,僅部分含有早期高溫礦物粗粒的結晶(稱為班晶,安山岩中很常見),另一種是高溫的岩漿侵入到地殼內部的岩石裂隙中,或將岩層抬升隆起,或形成大型侵入體和岩漿庫,在地下慢慢冷卻而成,稱為侵入岩。在地殼深處的侵入岩又稱深成岩,侵入岩或深成岩的特徵是內部礦物的結晶顆粒大小要比噴出岩來得大而明顯。部分岩漿在冷卻末期所殘餘的高溫熱液,因富含氣體及揮發性物質,在進入岩石裂隙中容易形成巨大的礦物結晶,如長石,雲母,水晶,及電氣石等,由這些巨大晶體組成的岩石稱為偉晶岩,偉晶岩是許多寶石的出生地。火成岩因岩漿冷卻的環境不同,會有不同的岩石組織,噴出岩因快速冷卻的關係,所以多呈現微晶質組織或含少量高溫結晶礦物斑晶的斑狀組織,有些冷卻速度更急速,形成幾無結晶狀態的玻璃質組織;深成岩或侵入岩岩漿冷卻速度較慢,所以礦物結晶顆粒較大而明顯,各種礦物均有較足夠的時間結晶而形成成粒狀組織,不過高溫礦物因較早結晶而有機會表現出自形(礦物的結晶形狀完好),低溫礦物就只能充填在已結晶的高溫礦物顆粒間的空隙中,這也說明為何火成岩中的石英很少結婚見其表現出自形的原因。二、沉積岩由砂或泥等沉積物經固結作用所形成的岩石即為沉積岩,我們可以依據其顆粒大小的不同來加以區分及命名。不過,部分沉積岩也可以由化學沉澱的方式或由生物的遺骸堆積而成,較常見的化學性沉積岩如蒸發岩和某些細粒石灰岩,生物性沉積岩中最常見的就是生物石灰岩,如珊瑚礁石灰岩等。碎屑性的沉積岩是分布最廣,也是最為常見的沉積岩,地球表面上的各種岩石經風化侵蝕後產生大大小小的岩石碎屑,經各種地質營力搬運到適當地點沉積,再經壓密,膠結,再結晶等作用,最後變成沉積岩。礫岩,砂岩,頁岩和泥岩是最常見的碎屑性沉積岩。這種沉積岩主要是依據其沉積物顆粒大小來區分的。而且這類的沉積岩可能會保留在沉積過程中形成的一些沉積構造,也可能將一起沉積的生物遺骸或生物活動的痕跡保存下來,即稱為化石與生痕化石。泥岩的顆粒度在1/16mm以下,頁岩的顆粒度在1/256mm以下,所以用手指搓揉幾乎感覺不出它們的顆粒,岩石的搓揉觸覺具滑膩感。兩者的差異在於泥岩呈較均勻塊狀,內部幾無層理,破裂時無方向性;頁岩的組成顆粒雖然極細小,但多片狀顆粒,在自然的沉積過程中,片狀顆粒會平行堆積,大致呈平行層理,所以表現在外觀上會有薄層狀的層理,並且容易沿平行排列方向破裂,形成不甚規則但大致平行的小長形塊體,稱為頁理。若以食品來形容此兩者,泥岩較像塊狀巧克力,而頁岩較像千層酥。石灰岩與碎屑性沉積岩(如礫岩、砂岩、頁岩或泥岩)不同,它並非由碎屑物沉積而成的。石灰岩的成分是碳酸鈣,它有兩種形成方式,一種是由鈣質的生西裝物遺骸堆積成的,另一種是經由化學沉澱的方式形成。前者如珊瑚礁,像在高雄的壽山公園看到的石灰岩,或是墾丁國家公園內的石灰岩等。化學石灰岩通常只能發生在陽光充足,溫暖的淺海環境,烈日長時間照射下使海水大量蒸發,使得碳酸鈣自海水中沉澱出來。火山噴發產生的火山碎屑與火山灰,形成火山碎屑與凝灰岩,這些火山岩也因噴出,沉降,堆積而成,所以也會具有碎屑狀沉積岩的一些特徵,包括碎屑狀組織,層理,甚至也可能含有沉積構造與化石,所以也有部份的學者將這些火山碎屑岩分類於沉積岩。沉積岩通常有一些重要而明顯的特徵,包括(1)由岩石碎塊或細屑堆積膠結而成、(2)多數具有層理、(3)普遍含有黏土礦物(黏土礦物是礦物風化的產物,容易充填在碎屑顆粒間的孔隙中)、(4)部分具有特殊沉積構造,例如交錯層,波痕,粒級層,荷重鑄型等、(5)部分具有動植物的遺骸,生物活動的痕跡或生物擾動的現象。三、變質岩任何一種岩石都可以經過變質作用而成為變質岩,葉理是變質岩中常見的一項明顯特徵。岩石在較高的溫壓環境下很容易受力的作用而變形,一些片狀礦物(如白雲母)常沿最小應力方向生長而產生平行排列現象,岩石容易沿這些平行排列面破裂,這就是葉理;所以說葉理是變質岩的典型特徵。岩石被深埋到地下後,由於所受的溫度及壓力比地面大很多,為適應新的溫壓環境,岩石內部原來的礦物逐漸改變,有些無法生存而轉成新礦物,這就叫做再結晶作用。變形(平行排列)與再結晶則是變質作用的主要特色。但並不是變質岩都會具有葉理,具片狀礦物的變質岩會具有葉理,如板岩,襯衫片岩等;倘若岩石所含的礦物都是等粒狀礦物(如石英或方解石),經變質後也難有葉理發育,故這些變質岩多呈較為緻密的塊狀體,例如由純淨的石英砂岩變質而成的石英岩,以及由純淨的石灰岩變質而成的大理岩,都比較難看見葉理的存在。所以變質岩大可依據葉理的有無而分成兩類,但有時候岩石若具有少量的片狀礦物,則會呈現出些微的葉理特徵,例如濁砂岩(砂岩中含部份的泥質充填物)經變質後會有輕微的葉理。泥岩(頁岩)與火山灰經變質作用後會再結晶出許多的片狀礦物,前者可產生絹雲母(白雲母),後者會形成綠泥石。由於這些片狀礦物在變質的過程中,會沿最小應力的方向平行生長,因此形成平行排列的效應,產生葉理。依據變質條件(壓力條件)不同,片狀礦物產生再結晶的作用就會不同,形成的平行排列作用也會不同,也就是說自然的平行裂面其細密程度會有很大的差異,因此我們可以看到不同程度的葉理產生,當然變質程度增加時,除了片狀礦物平行效應增加外,由於再結晶程度也增加,所以可以將這些具葉理的變質岩再區分成板岩,千枚岩,片岩及片麻岩等,這也是最常見的一類變質岩。台灣的中央山脈就有許多具葉理的變質岩,由於具有葉理這種平行裂面的特性,所以邊坡穩定性也比較差,容易產生山崩。一般而言,泥岩或頁岩中都含有部分的碳,所以在變質後會形成具葉理的黑色變質岩,如果變質度已達片岩的階段,就稱為黑色片岩,片岩中原有的碳已變質成為石墨;而綠泥石是綠色礦物,所以具綠泥石的變質岩呈現綠色,最典型的是綠色片岩,如在台灣中央山脈東翼就有很多的黑色與綠色片岩訂做禮服。參考網路資料
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