古典卻又走在時尚尖端的研究-TGA《礦物學及岩石學》實地報導

Storyteller / 蓋瑞王

一般講到傳統地質學,不外乎會聯想到岩石與礦物學、古生物學、野外地質學等等學門,這些也一直是地球科學教育最常推廣,也最讓民眾感興趣的研究題目。不意外的,今年TGA議題中,「礦物學與岩石學」獲得本次投票結果的第二名。但現實狀況是,這些民眾越常接觸,越感興趣的議題,卻也越來越少後輩接續研究的火把。希望藉這次機會,再稍微發揮一些影響力,吸引更多人踏入這些研究領域。

今天第一場由成大地科博士生黃克峻報告臺灣西南海域沉積物中,各種硫化鐵礦物的產狀、以及可能形成方式。臺灣西南海域有許多具開發潛力的甲烷水合物(gas hydrate,俗稱可燃冰)蘊藏區,這些地區沉積物中水化學的變化,造就了豐富的礦物組成。而該研究者發現其中的硫化鐵礦物以罕見的形狀生長於沉積物之中,也可能因環境的變化而溶解、或再沉澱,作用過程甚是複雜。利用電子顯微影像,與電子繞射等技術,讓我們得以見到硫化鐵礦物的美麗形貌,並解析出礦物消失又成長的歷史故事。

成大地科博士生黃克峻正在分享台灣西南外海硫化鐵礦物的特殊產狀。

緊接著是中研院的簡祐祥先生藉由拉曼技術、電子繞射、以及其他物理分析,去了解葉蛇紋石(antigorite)因海洋板塊隱沒被帶入地函的同時,會有什麼物理性質變化。結果顯示葉蛇紋石在應力增大下,可能產生了相轉變;同時為了因應外在壓力的影響,葉蛇紋石會開始以特定方向排列。這樣順向排列(preferred orientation)結果,很可能導致隱沒帶周遭熱導度(thermal conductivity)的變化。同場議程,來自中國的研究學者也藉由研究葉蛇紋石的物理性質與順向排列的程度,來了解震波通過隱沒通道(subducting channel,隱沒帶上相對薄薄一層的剪切帶)產生異向性(anisotropy)的可能因素。研究發現,當剪應力增加時,葉蛇紋石晶體順向排列的程度會提高(換句話說,晶體排得越整齊)。

中國的學者分享葉蛇紋石的晶體排列方向研究成果。

此外,議程中還有幾項礦物學研究,是為了地質上或是生活上的應用。像是有研究者發現將合成矽酸鈣礦物維持於不同溫度一段時間後再降至常溫,可能形成穩定的低溫礦物相,或亞穩定、相對高溫的礦物相兩種。這兩種礦物相都是在真實的自然環境中可以見到。研究者提出藉由分析現在的樣本是以低溫相,還是相對高溫的礦物相為主,可以反推當地環境在過去是何種溫度,這具有地質學上的應用意義。也有學者在探討具有吸附能力的膨潤石(montmorillonite)吸附銫離子的成效,期望將來應用在核廢料的處理上。另外,由環保署署長魏國彥教授主持的團隊,近期在思考過去用來分析岩心成分的X光螢光分析儀,是否能用在環境監測上?他們發現樹脂是一種成本低廉有效的汙染物阻絕器,且阻絕汙染物後的樹脂可以在幾乎不處理的狀況下進行分析,分析時間不用太久就能達到很好的檢測效果……總總結果顯示該團隊擁有的岩心用X光螢光分析儀搭配樹脂阻絕器,可以在低成本、高效率的狀況下達到環境監測效用。

中國的學者分享葉蛇紋石的晶體排列方向研究成果。

該議程主持人龔慧貞教授表示,從這些研究中可以看出,大部分人雖使用了滿相似且先進的礦物分析技術,像是X光繞射、電子繞射、螢光分析等,卻能夠處理那麼多元的礦物學/岩石學議題,非常有趣。

礦物學/岩石學議題有太多地方可以發揮,從專精、前端的純學術研究,到生活中的實際應用等,就差足夠的有志之士加入礦物學或岩石學的行列。期望未來有更多人願意接觸這門又古典,但是也非常新穎的研究領域。