第 12 章 美麗的石頭 12-1　組成岩石的物質 —— 礦物 12-2　常見的寶石 12-3　岩石和建材 花岡岩 橄欖岩 玄武岩

什麼是礦物 礦物為構成岩石的基本構造單位，岩石是由一種或一種以上的礦物所組成。 礦物的定義： 天然產出的均質固體（汞是唯一例外的液態礦物）。 可以用一定的化學式表示。 由無機作用所形成。 具有固定的結晶構造。

晶 形 礦物內部原子排列規則，因此，在環境適合的情況下，可以形成有稜有角的結晶外形 。 晶 形 礦物內部原子排列規則，因此，在環境適合的情況下，可以形成有稜有角的結晶外形 。 同一種礦物，其晶形可能有許多型式，如黃鐵礦（下圖）常見的晶形有正八面體、正六面體及五角十二面體等 。 正八面體 正六面體 五角十二面體

同質異像體 化學組成相同，但結晶構造迥異 。 金剛石和石墨皆是由碳元素所組成，但碳原子的排列方式不同，於是形成性質截然不同的兩種礦物。 石墨

似礦物 有些自然物質沒有一定的化學組成，且沒有結晶構造，但看起來有點像礦物，而被稱為「似礦物」。 如蛋白石（下圖）、褐鐵礦、珍珠及琥珀（由生物作用形成）等。

礦物的物理性質 光線照射晶體產生的特徵：顏色、條痕、光澤、多色性、雙折射、螢光和燐光等。 原子排列方式造成的特徵：解理、斷口、硬度和晶形等。 由嗅覺或味覺判別：臭味（硫黃）或鹹味（岩鹽）。 其他： 比重：方鉛礦、重晶石的比重較大。 磁性：磁鐵礦具有磁性。 電性：電氣石加熱或加壓時，可於其晶體兩端測得 電壓。 放射性：以儀器量測含鈾礦物。

雙折射 產於墨西哥的方解石之雙折射 ：將畫有橫線的白紙置於其下，可見兩條橫線。

燐光 墨西哥的方解石以紫外燈照射，移除光源後，可見藍色燐光現象。

黃玉的解理特性

石英的貝殼狀斷口

硫黃 產於加拿大的硫黃晶體，以鼻嗅之，可聞到硫黃味。

岩鹽 產於美國的岩鹽，試其味道，感覺鹹鹹的。

常見的造岩礦物 已知的礦物約三千多種，一般較常見的造岩礦物可分為八大族群。 石英 長石 雲母 角閃石類 輝石類 橄欖石 黏土礦物 方解石

石英 物理性質： 熔點較低，為火成岩中最後結晶的礦物，故多填充於其他礦物之間的空隙。因缺少成長空間，大多不具有晶形。 硬度 7，無解理，敲破後常見貝殼狀斷口。 結晶良好時稱為水晶，晶形常呈六角柱狀。 用途：石英砂可作為玻璃和建材的原料，水晶則可用於製造電晶體或振盪器。

長石 地殼中含量最多的礦物。 花岡岩中，以正長石為主（肉紅色或灰白色）；安山岩及玄武岩中，以斜長石為主（白色至深綠色或深黑色）。 硬度 6，有兩組解理。 用途：可作為釉料，風化後形成高嶺石。 產於美國的正長石晶體

雲 母 片狀礦物，常見於花岡岩中，多呈無色透明（白雲母）或黑色（黑雲母）。 硬度約 2～3，有一組解理。 用途：白雲母可耐高溫且不導電，所以常作為電熱器的絕緣材料。 產於巴西的雲母晶簇

角閃石類 常見於火成岩和變質岩中。 多為長柱狀晶體，硬度為 5～6.5 間，有兩組解理。 在安山岩中常可發現普通角閃石斑晶（下圖）。 市面販售的軟玉主要組成礦物為透閃石，就是屬於角閃石類的成員。 產於臺灣 陽明山的普通角閃石晶體

輝石類 常見於火成岩和變質岩中。 多為短柱狀晶體，硬度於 5～7 間，也有兩組解理。 在玄武岩中，常可發現普通輝石（下圖）。 國人鍾愛的翡翠主要組成礦物為硬玉，就是屬於輝石類的成員。 產於美國的普通輝石晶體

橄欖石 顏色多呈橄欖綠而得名。 常以不規則粒狀產出，晶形呈短柱狀，硬度 6.5～7，無解理。 為組成上部地函的主要礦物，隕石和月球岩石中亦常見。 產於巴基斯坦的橄欖石晶體

黏土礦物 有多種，晶體一般小於 2 μm ，所以須藉由電子顯微鏡才能看見其美麗的晶形。 高嶺石是最常見的黏土礦物，是高嶺土的主要組成礦物，中國很早就利用高嶺土作為陶瓷原料，歐 美各國則主要用於造紙填料和塗層。 電子顯微鏡下的高嶺石晶體

方解石 常見晶形之一為菱面體型。 硬度 3，有三組解理。 成分為碳酸鈣，所以易和稀鹽酸反應。 透明無色者，雙折射性質明顯，可作為偏光鏡的材料。

寶石礦物具備的條件 顏色鮮豔 折射率大 折射率大的寶石容易造成較明顯的色散現象 ，才能顯露鑽石耀眼奪目的光彩。 硬度高 寶石的硬度須大於 7，才不會被石英塵埃所磨傷。 產量稀少 物以稀為貴，鑽石的 80 ％因品質不佳，只能做工業用途，其餘約 20 ％才具有雕琢成鑽石的條件。

色散 為了獲得最好的色散效果，使寶石看起來更耀眼，即使是具有高折射率的鑽石，也要按照一定的比例和角度來切割 。 切割太淺的鑽石，將造成光線從亭部下方洩走。 切割太深的鑽石，將造成光線從亭部側向洩走。 鑽石最佳切工示意圖

鑽石的4C 「4C」是鑽石分級的依據： 1. Color：顏色，由無色至黃褐色，以無色最佳。 2. Clarity：淨度，指鑽石內含物或天然瑕疪的多 寡，淨度愈高價值也愈高。 3. Cut：切工，鑽石切工是依據光學原理計算出來 的。唯有好的切工，才得以增強鑽石的火彩。 4. Carat：克拉，指鑽石的重量。1 克拉相當於0.2 公克。 目前以人工方式合成鑽石的技術已趨成熟，其物理性質幾乎與天然鑽石無異，極難辨識。

寶 石 常見的寶石有四種，如下所示： 鑽石 祖母綠 紅寶石 藍寶石

鑽石 學名為金剛石。 硬度 10，是自然界最硬的礦物。 成分為碳，晶形常呈正八面體或正六面體。 在工業上，主要作為研磨材料、鑽頭等。 產於澳洲的金剛石晶體及飾品

祖母綠 俗稱為綠寶石。 硬度 7.5～8，晶形常呈六角柱狀 是提煉鈹元素的原料之一。 產於中國的祖母綠晶體及飾品

紅寶石 學名為剛玉。 硬度 9，晶形常呈六角桶狀。 品質較差的剛玉常用於研磨材料或精密機械。 產於越南的紅色剛玉晶體及飾品

藍寶石 藍寶石的英文名稱為Sapphire，源於拉丁文Spphins，意思是藍色。 自然界中的寶石級剛玉除紅色的稱紅寶石外，其餘各種顏色如藍色、淡藍色、綠色、黃色、灰色、無色等，均稱為藍寶石。 產於中國的藍色剛玉晶體及飾品。

半寶石 未達寶石層級的條件，只能稱其為半寶石。其產量較大，硬度不一。 常見的半寶石： 輝玉、閃玉、電氣石、橄欖石、蛋白石、黃玉、珊瑚、珍珠、紫水晶等。

輝玉（翡翠、硬玉） 硬度約 6.5～7，含鉻而成綠色。 含高價鐵的部分呈暗綠至黑色。

閃玉（軟玉、臺灣玉） 硬度約 6～6.5。 臺灣的軟玉，主要由透閃石和陽起石呈細小纖維狀交疊而成。

電氣石（碧璽） 有平行於柱面的條紋，顏色多樣。 內紅外綠者稱為西瓜碧璽。

橄欖石 岩漿結晶時，最早形成的礦物。 硬度小於 7，較不易形成良好寶石。

黃玉（拓帕石） 晶面上有許多平行於柱面的條紋。 多成無色至黃色。 硬度 8，但因解理發達，較不易形成良好寶石。

蛋白石 為似礦物。 硬度 5.5～6.5。 高溫、乾燥環境下，易失去內部水分，產生裂痕。

珊瑚 珊瑚蟲的骨骼，成分為碳酸鈣。 飾品和汗水接觸過久，易因酸蝕而失去光澤。

珍珠 成分為碳酸鈣，怕酸蝕，硬度約 3。

紫水晶（紫晶） 水晶成長過程中，因亞鐵離子加入，而呈紫色。 硬度 7。

火成岩的分類 依其形成的環境分為火山岩和深成岩兩大類。 依其二氧化矽含量的多寡則可分為以下四類： 酸性（含量 ＞ 66 ％） 中性（66 ％ ＞ 含量 ＞ 52 ％） 基性（52 ％ ＞ 含量 ＞ 45 ％） 超基性（含量 ＜ 45 ％） 火成岩中常見的造岩礦物 矽鋁質礦物：以矽、鋁為主，其熔點較低，比重較小，顏色較淺，石英和長石為其代表。 鐵鎂質礦物：以鐵和鎂為主，其熔點較高，比重較大，顏色較深，角閃石、輝石和橄欖石為其代表。

主要火成岩分類表 二氧化矽 含量百分比 66% 52% 45% 酸性 中性 基性 超基性 產狀 組織 矽鋁質 鐵鎂質 高鐵鎂質 火山岩 66% 52% 45% 酸性 中性 基性 超基性 產狀 組織 矽鋁質 鐵鎂質 高鐵鎂質 火山岩 玻璃質 黑曜岩、浮岩 玄武岩質玻璃 微晶質 流紋岩 安山岩 玄武岩 玻基輝橄岩 深成岩 顯晶質 花岡岩 閃長岩 輝長岩 橄欖岩 主要組成礦物 石英 長石 雲母 角閃石 斜長石 輝石 橄欖石

花岡岩（一） 酸性火成岩類，主要含有石英、長石及雲母等礦物。 屬深成岩類，具有礦物顆粒大、顏色多種、岩質堅硬耐磨蝕等特性，是構成大陸地殼的主要岩石，也是建築業最常使用的石材之一。 金門島上常見花岡岩的露頭。 黑雲母 長石 石英

花岡岩（二） 花岡岩質地堅硬耐磨損，許多大樓都以其作為地磚或壁磚的石材。下圖拍攝於臺北捷運 忠孝復興站。

流紋岩 屬火山岩類，具有明顯的流紋構造，是岩漿流動所留下的紋路。 亦屬酸性火成岩，以放大鏡觀察其組成顆粒，可看到和花岡岩相似的組織。 金門島和澎湖縣 花嶼皆可找到流紋岩。

閃長岩 中性火成岩類，主要含有長石和角閃石等礦物。 屬深成岩類，多呈灰黑色或帶深綠斑點的灰色，因具有美麗的色紋而被用作外牆飾面。 閃長岩刨光較為困難，所以多用以製作臺階或粗面地板。 黑色的角閃石 白色的斜長石

安山岩（一） 屬中性火山岩類。 為南美洲 安地斯山脈最主要的岩石，因此取名為安山岩。 角閃石 屬中性火山岩類。 為南美洲 安地斯山脈最主要的岩石，因此取名為安山岩。 臺灣北部大屯火山群、觀音山、基隆山及蘭嶼、綠島、龜山島、基隆嶼等離島，都以此類岩石為主，常作為建築的基石、圍牆或梁柱。

安山岩（二） 臺北縣 三峽鄉祖師爺廟的梁柱是以安山岩為石材。

輝長岩（一） 基性火成岩類，主要含有輝石和斜長石等礦物。 屬深成岩類，組成礦物中的長石，常具有深藍色澤的彩光，使其成為良好的建築材料。 黑色輝石 基性火成岩類，主要含有輝石和斜長石等礦物。 屬深成岩類，組成礦物中的長石，常具有深藍色澤的彩光，使其成為良好的建築材料。 是構成海洋地殼深部的主要岩石。臺東縣 關山、虎頭山可發現輝長岩的蹤跡。 藍色長石

輝長岩（二） 輝長岩具有深藍色的變彩，使其成為建築物的外牆飾面。

玄武岩 基性火成岩類，屬火山岩，是構成海洋地殼的主要岩石。 玄武岩常含有氣孔且被次生物質充填。 岩漿冷卻收縮時，常形成柱狀構造，澎湖群島可見到許多柱狀玄武岩。

柱狀玄武岩

橄欖岩 超基性火成岩類，主要含有橄欖石和輝石等礦物。 屬深成岩類，是構成上部地函的主要岩石，易變質成蛇紋岩及滑石等。 澎湖縣 北寮及桃園縣 觀音鄉海岸邊有橄欖岩的包裹體。

玻基輝橄岩 超基性火成岩類，屬火山岩，多氣孔，和橄欖岩一樣，富含鐵鎂質礦物。 類似玄武岩，但一般不含長石類的礦物。 玻基輝橄岩也常含氣孔且被其他物質充填。

黑曜岩 屬酸性玻璃質火山岩類，為岩漿快速冷卻而形成。 為質地緻密的天然玻璃；目前常用作半寶石飾品的材料。 美國 亞利桑納州的黑曜岩，別稱為「阿帕契的眼淚」。

浮岩 屬酸性玻璃質火山岩，亦稱為浮石，因其氣孔多，使得岩石比重小於水，可漂浮於水上。 早期常被用來刷洗鍋子，俗稱為「洗鍋石」。現在多被用於去皮膚角質的磨石，或用作混凝土的原料。 臺灣東部及東北角海岸，常可撿到浮岩。

沉積岩 沉積物和沉積岩在地表上的分布，是三種岩類中最廣泛的，約占地表面積的四分之三。 主要沉積岩分類表： 碎屑沉積岩 非碎屑沉積岩

碎屑沉積岩分類表 分類 碎屑沉積岩 成因 外營力作用 沉積物種類 顆粒 直徑 沉積物名稱 礫 砂 粉砂 黏土 成岩作用 壓密、膠結、再結晶 > 2 mm 2 ～1/16 mm 1/16 ～ 1/256 mm < 1/256 mm 沉積物名稱 礫 砂 粉砂 黏土 成岩作用 壓密、膠結、再結晶 沉積岩名稱 礫岩 砂岩 粉砂岩 頁岩 泥岩 層理 有 無

碎屑沉積岩 依主要組成顆粒的直徑大小，可分為礫岩、砂岩、粉砂岩、頁岩和泥岩等。 在臺灣的分布地點：主要於西部麓山帶。 為建築業和工程上不可或缺的骨材。有些砂岩的顏色柔和，常被堆砌成房屋的外牆或用於室內的裝飾石材。 使用砂岩作為建築物的外牆，別具風味。

非碎屑沉積岩分類表 分類 非碎屑沉積岩 成因 化學作用 生物作用 形成過程 溶液達飽和 ，結晶析出沉積 溶液經蒸發作用而結晶形成 含碳酸鈣的生物遺骸沉積形成 含二氧化矽生物遺骸沉積形成 成岩作用 壓密、膠結、再結晶 沉積岩名稱 石灰岩 鹽岩 燧石 層理 無

非碎屑沉積岩 化學或生物作用形成的沉積岩。 石灰岩的成分為碳酸鈣，是製造水泥的原料，也可作為建材。 燧石的成分為二氧化矽，硬度大且緻密，為古代的點火工具，俗稱「打火石」。 鹽岩是由鹽湖或潟湖裡的水逐漸蒸發而沉積形成，可作為食用鹽的來源。 國家音樂廳和國家劇院的內牆及地板，是用石灰岩來鋪設的。

變質岩 葉理狀變質岩 因板塊擠壓作用，使得變質岩內的片狀礦物在近乎垂直壓應力的方向上，產生了一組平行排列的紋路，稱為葉理，如板岩、片岩和片麻岩均屬之。 非葉理狀變質岩 若岩石內無片狀礦物或變質原因為受高熱，則不會產生葉理。如大理岩、石英岩和蛇紋岩均屬之。

變質程度 沉積岩和具葉理構造變質岩的標本及其變質程度示意圖。白色虛線表示層理或葉理方向。 頁岩 板岩 片岩 片麻岩 變質程度 低 → → → → → → → → → → → → 高 頁岩 泥岩

板岩 住在板岩堆砌成的石板屋，感覺可說是冬暖夏涼。

片麻岩 片麻岩外觀呈現美麗的平行紋路，使其成為大廈外牆壁磚。

大理岩 由石灰岩變質形成，因雲南 大理盛產此類岩石而得名。 主要組成礦物為方解石，所以滴上稀鹽酸會有反應。雖較易磨損，但因有美麗的紋路而常被用於建築物外牆的壁面及地磚，或作為桌椅等家具，也是製造水泥的主要原料。 花蓮縣 和平及太魯閣國家公園東部入口附近，可尋獲大理岩露頭。 臺北市 中正紀念堂的外牆，使用白色大理岩來鋪設。

石英岩 由砂岩變質形成，岩質堅硬，以鐵鎚敲擊，會迸出火花，是製造耐火磚或電晶體的原料。 此類岩石可在中央山脈片岩區的夾層中出現。

蛇紋岩 由橄欖岩變質形成，通常呈暗綠色至綠色，因其紋路似蛇皮而得名。 常被用於建築物外牆的壁面或地磚，或作為桌椅家具及飾品等。 花蓮縣 壽豐鄉至瑞穗鄉一帶，有多處蛇紋岩露頭。