桃園親子教育博物館二

隕石及其相關主題(下)

前言：在上集我們說明隕石或小行星一般觸及的課題，接下來我們討論

1.正在研究中的如火星及水星內小行星，其他材質的隕石。

2.爭議中的如地球資源分配不均問題。

3.未提出的如陸板塊與海板塊形成新假設理論。

等主題。筆者並未在研究機構工作，充其量只能算是愛好者與收藏家，然而我們擁有

許多非常好的標本，可以說明其中難以置信的懷疑，這當然要感謝世界各地的採礦者

與收藏家無私的將標本拿到網路上販售。

四.無其他材質的隕石嗎?

　　隕石的前身據信是小行星或星體撞擊事件產生的碎片，因飛行軌道

太接近地球而被捕獲，其元素組成則與最初時至太陽的距離有關；目前

認定的隕石種類中最重的元素只有到鐵，主因是鐵為核融合反應之最

終產物，所以在宇宙中含量較大，再加上其化學活性不至於太活潑，故許

多隕石中有含有不少鐵金屬。在此要問難道沒有比鐵更重原子為主要成分

的隕石嗎?目前所知原子序較大之元素，據信是超新星爆炸或中子星撞擊

碎片所產生，在宇宙中含量低，如果能以元素狀態成為小行星主要成分，

並被地球捕獲成為隕石，條件十分不易，1.化學性質極為惰性，否則不以

元素形態存在。2.熔點、硬度...等物理性質佳。綜觀整個週期表中自然元

素能符合者只有白金族中的幾個元素，尤其是銥 Ir 是抗腐蝕最好的元素

，連王水都難以作用，熔點高達2466℃。至於金與鉑原本活性低，但在若

干負離子如Cl-,F-..環境下，則呈現出活性，所以金與鉑都很容易被王水

溶掉。因此除了鐵隕石之外，若還有其他更重元素的隕石就只剩下銥隕石。

　　天文學家以為水星含有許多重(即原子序大的)元素，包含銥...，也懷

疑水星與太陽間和金星與水星間有小行星存在(前者若有必然很小)，並推測

這些小行星含有的重元素應該都不少。但截至目前只有發現金星附近有個小

行星含有大量黃金(金熔點低，未落地前隨即氣化或飛濺成無法分辨的碎片

，不能成為單獨的隕石。)。而更讓人關注的是6億五千萬年前那顆造成恐龍

滅絕的希克蘇魯伯隕石坑Chicxulub Crater撞擊事件，這顆隕石撞擊的粉塵

產生地質學著名的K-T Boundary，在此界線的銥含量相當多，但是沒聽到地

質學家稱發現銥隕石，也許真的有銥隕石，只是一直沒有被確認。因此我們

或可仰賴另外的一群人→掏金客，看他們能否發現；銥雖然極其稀少但密度

比金還大，所以如果有銥隕石的話或許有機會被掏到。結果在世界若干地方

的掏金客還真的有掏到的白色金沙並且拿到礦物市場賣，其中一部分是

鉑金沙而另一部分則為銥金沙；鉑金沙可能含有鐵而具磁性，偶而可看到等

軸的晶體，說明是地球化學作用的產物，至於銥金沙，有項特色即超過0.1g

的銥金沙，開始呈隕石狀而耐人尋味，且無磁性，經化驗除了銥Ir之外，

也含有鋨Os、釕Ru..為物理性質相近的元素集合而成，並且能排除鐵。

圖二四 2009年5月購買的0.1g自然銥，賣家紀錄詳細的產地

Iridium  Big Bar,Delloma,Trinity River,Trinity Country,California

0.1g在此類型標本算是非常巨大的，收藏家得夠幸運才能買到。

圖二五 0.2g 自然銥(鋨)

Osmium Nizhnii Tagil, Sverdlovsk Oblast, Russian Federation

圖二六 0.3g 自然銥，產地同上圖為Nizhnii Tagil。

說它說不像隕石應該很牽強了。於2017年購買。

 圖二七 0.63g 自然銥，產地也是Trinity River，於2015年購入。

目前所見比此標本大的自然銥只有個位數。與上噸重的鐵隕石一樣稀少。

圖二八 這是筆者自己淘洗到的自然銥，產地也是Trinity River。

筆者當然不會那麼幸運淘到大顆的，但是細小的自然銥高倍放大

後，圓滑部分說明他們曾經熔化，至於鋸齒狀斷裂邊緣，則是說

明是在固態狀態下高速撞擊破碎之情形，不是地球礦脈風化沖積

至河川的樣貌，再加上自然銥熔點超過2000℃，更非地表自然環

境所能產生，所以這些小碎片證明此類自然銥標本真的是隕石。

　　掏金客將這些白色金沙拿到礦物市場賣，通常可以賣到比黃色金沙更好

的價格，然而販售者如果知道自己賣的是隕石，而且是極為稀有的銥隕石，

我們相信價格應該更好。地球也能製造自然銥，只是目前看到的標本都非常

小，為避免混淆，所以要足夠大外貌看起來就是隕石的銥隕石，才是收藏家

的標的。有興趣的朋友可以參考mindat資料庫的圖片。

https://www.mindat.org/gallery.php?min=2045

五.地球上資源不均的原因：

　　由人類觀察到的小行星，可能只要足夠大例如直徑只要數十公里以上，

便有三層結構，也就是有金屬核心，說明這些夠大的小行星之核心曾經處

於熔化狀態，致使密度大的金屬向核心移動。由物理學原理可知，物質因萬

有引力互相聚集，因位能降低而動能增加致使溫度上升，然而如此少的物質

聚集能讓核心熔化嗎?答案自然是否定的，時間要回到太陽系形成的初期，

星際充滿著放射性物質其中又以²⁶Al(半衰期7.17×10⁵ years)與⁶⁰Fe(半衰期

2.60×10⁶ years)等核種，其所釋放的輻射能被認為才是使小行星溫度升高

致核心熔化的主因。地球形成初期雖然沒有現在的大，但必然比上述小行星

大得多，因此地質學家相信整個地球曾有一段時間處於熔化狀態，此狀態因

重力作用密度大的物質會向地心聚集，直到地殼與地函漸漸固化為止，這過

程按今說法至少延續了數億年，就以忒亞Θεία撞地球(大約45億3300萬年

前)而誕生月亮至44億5000萬年時固態地殼形成，這近一億年液態地球期間

，地表近處的重元素物質應早就不復存在，而且應該是均質狀態者佔絕對

多數，即使地核熱對流的出口處或有些較重元素，但也不至於大量存在重

到如鉑、銥、金、汞、鉛、釷、鈾如此大原子序之元素，另者若是熱對流

將地心重元素帶上來，諸多重元素之分配比例也應該比較均勻，而不是現

狀金礦、白金礦、鎢礦、鉭礦...獨立分散。因此筆者以為原本的地球，元

素在地殼甚至是地函都是均勻的，並且是越接近地心有較多的重元素，但和

現今的地球很不一樣。在本次特稿上集中圖十四 蛇綠岩 Ophiote,圖十五

純橄岩Dunite與橄欖岩Peridotite,圖十七 鎂橄欖石Forsterite,圖十八

二輝橄欖岩 Lherzolite以及圖十九 被捕獲的橄欖石，即使有幾個標本

看起來含有若干礦物，但是其主要組成元素之原子序相差不大，與筆者

所提原本的地球元素分布均勻之假設吻合，筆者特將此稱A類物質；至於

圖十六 煌斑岩 Lamprophyre,圖二十 慶伯利岩 kimberlite 以及圖二一

 含金黃鐵礦，則不符合元素組成均勻之情況，筆者將其稱為B類物質。

　　地質學家們投入相當大的人力物力研究南非Witwatersrand 太古金礦

，所獲得的結論之一是太古金礦的源頭可追朔至39億年前的隕石撞擊；如

果金礦源自隕石事件，其他B類物質就不能說源自隕石事件?尤其39億年前

這個時間點十分關鍵，因為

1.地殼形成已5億年，地函應該比較固化，而能阻止重元素會掉入地心。

2.月球與地球距離仍然不遠也不太近，如同地球的一隻手能將較遠的星際

物質捲進地球的重力場。

如假設並沒有多少物質是在這期間落到地球，因此有些地質學家認為地

球上的水是地殼溫度降低時由地殼內部藉火山噴發帶出來的；而有水之後

，因地球氣候差異，形成不同環境條件造就地球上各種不同的礦產。但有

這前半段所述之看法者，應該不太瞭解水，因為

1.在超過1000℃以上環境，水分子接近理想氣體，與其他物質無附著力，

密度小，在地球熔化狀態停留幾億年情況下，幾乎早都被排出地球之外。

2.當時狀態沒有自由氧，其他物質則相競與氧結合，在超過1千多度C以

上高溫，鐵與水分子作用產生氫，而這是不可逆反應，因為氫比水分子

散失得更快。

3.不能用今天看到火山口噴出氣體含水，而逆推40多億年之情況；因為隱

沒式火山，隱沒的海板塊含大量水，若非隱沒式火山，熔岩..所經地層也

含水。

因此筆者以為地球上絕大多數的水(包含碳)都是外太空帶來的，也就是

月球與地球離適當期間，太陽系中有諸多彗星，而這些彗星就被月球撈進

地球。

圖二九 這個模型並不是簡單數學所能估計，小行星是否會被地球捕獲

，決定在原速度與其延伸線至地球中心距離，筆者示意圖旨在說明，如

果沒有月球，若原經過月球附近的小行星不會被地球捕獲，但是有月球

之後，月球改變該小行星方向，增加了被地球抓捕的機會。

　　接著我們討論若干地質學家看法的後半段『有水之後，因地球氣候差

異，形成不同環境條件造就地球上各種不同的礦產。』事實上地球因為有

水，也有板塊活動，再加上有生物和氧的參與，因此地球擁有的礦物種類

遠較太陽系其他行星要多許多；然而巧婦難為無米之炊，特殊元素的礦物

無法由特殊的化學反應創造，在此先舉幾個著名的礦物說明：

1.硫錸礦　Rheniite

圖三十 中央菱形狀硫錸礦 Rheniite  晶體約1mm大。

　　人類要將混合物中取出只含1ppm的元素已經十分不容易，例如含有1ppm黃金的海水，要取出其中的黃金便很困難；然而錸在地殼的含量更少為0.0004ppm，如此稀薄，要經過什麼樣的化學反應才能由上萬公噸(此數字要有萃取率決定，上萬噸是保守估計)的地殼提煉出如此大的晶體?當然人類尚未找出解答能將如此稀薄的錸聚集。就以含量較多的金，吾人可以看到自然金的標本，其原由也不是直接從平均金含量0.0011ppm的地殼礦化所產生，而是必須有金含量數ppm以上的原生母岩經礦化作用才能得到；就連含幾ppm含金的原生母礦的源頭為何，基本上也會難倒全部的地質與礦物學家，除了解釋為來自隕石事件。對於更難形成的硫錸礦，最後也只能追朔至隕石事件，在形成硫錸礦的火山口下方的地函應該有大量的白金礦，受熱使得其中的硫錸礦 Rheniite昇華為氣體，沿地殼的間隙至火山噴發口凝華產生固態晶體。

2.鉿石 Hafnon

3.鍺拓帕石

筆者認為這些物質是在地殼形成之後從外太空隕石所帶來(或與

地球物質有過作用)，因為地殼形成後會阻止輕元素再與其他物質上下混和，

而重元素不再移動至地心。也就是筆者假設自地殼形成連同地函也漸漸固化

之後，有許多隕石帶來的新物質堆積在地球地函上方，並與地表的物質發生作

用，最後形成地球今天的樣貌。

六.陸板塊是地球岩漿因密度差異分化出的?

七.待釐清的假設。