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奈米石裡的秘密

信不信?這樣一個不起眼的小石頭裡,藏著直徑僅僅只有頭髮的十萬分之一的小顆粒,而這奈米級的小顆粒,卻能夠解開臺灣的身世之謎。它們叫做藍晶石和十字石,藍晶石和十字石,正是地殼由地底向上抬升的關鍵證據。
 
 
信不信?這樣一個不起眼的小石頭裡,藏著直徑僅僅只有頭髮的十萬分之一的小顆粒,而這奈米級的小顆粒,卻能夠解開臺灣的身世之謎。

它們叫做藍晶石和十字石,藍晶石和十字石,正是地殼由地底向上抬升的關鍵證據。

原來,藍晶石和十字石應該是在攝氏680度的高溫,9000大氣壓力的高壓中,才有可能形成。而這樣的環境,卻是在地底下30公里深的地方才找得到。

但眼前這個來自地底下的藍晶石和十字石奈米礦物,絕對不是人類冒險犯難,鑽進地殼裡挖來的。卻是被包裹在這個石頭裡面,在光天化日之下,大辣辣地躺在中央山脈的片岩帶內,等待科學家來發現,為它們認祖歸宗。

本來十字石應該正常的像這麼大,藍晶石黑黑的像這種藍色的礦物,在法國可以長這麼大,可是在臺灣偏偏就是肉眼都看不見,偏光顯微鏡底下也看不見。

傳統上,微米級礦物包裹體,可以使用偏光顯微鏡、電子微探儀、拉曼光譜以及X光繞射等工具加以鑑定。當礦物包裹體是次微米級或更小時,只能用這種場發射穿透式電子顯微鏡來分析。

礦物包裹體的分析鑑定,可以提供科學家們研究岩石承受的溫度壓力的第一手資料。因為它們躲在石頭裡面,儘管經過地殼下數百萬年的翻攪,也不容易受到外力的改變而改變。而這個從中央山脈發現的藍晶石和十字石,幫助科學家對地球內部奈米礦物組成,以及臺灣板塊運動機制及變質過程,有了突破性的了解。

地殼的物質主要是有氧、矽、鋁、鈣、鐵、鎂等等元素;那這些元素是組成金紅石、十字石、藍晶石重要的元素。同樣這樣的元素,如果放在實驗室裡面,我們一樣可以合成金紅石、藍晶石。

這項研究,實為地球科學與材料科學二學門間,成功合作的創舉。開啟了全球超高壓變質帶中,搜尋次微米級各種高壓礦物的新頁,深受國際科學界的矚目。更重要的是,正因為科學家契而不捨的追逐研究,才能讓我們解開地球生生不息的秘密。

2007年東森電視台《科學大解碼》第一期

附註

由於次微米藍晶石及十字石的發現,再經過科學家精確的證實,臺灣中央山脈的岩石受到地殼擠壓的作用,曾經跑到地底30公里深部。之後又在板塊碰撞以後,慢慢抬升上來,最後到達地表。

 

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