自然元素礦物的價值或稀少性,並不決定在金屬本身的價格;中學生背過元素活性表如下:

鉀K>鈉Na>鋇Ba>鈣Ca>鎂Mg>鋁Al>碳C>鋅Zn>鉻Cr>鐵Fe>鈷Co>鎳Ni>錫Sn>鉛Pb>氫H2>銻Sb>銅Cu>鉍Bi>汞Hg>銀Ag>鈀Pd>鉑Pt>金Au〈部分未列入讀者可以自行補充〉

活性越大的元素越不容易以元素狀態存在,〈其中非金屬碳在溫度較高時才會有活性〉因此金、鉑雖然稀少,但只要發現時則多呈元素狀態即自然金、自然鉑,至於較活潑的鉛、鎳、鐵在自然界就比較少以元素狀態存在,或者說有的話只能算是暫態,假以時日還是會氧化變成化合物,因此自然鐵鎳〈非隕石類〉、自然鉛在標本市場價格與自然金相差不大。

  上圖這塊自然鉛有甚麼特別的?按提供標本的美國礦物公司說明,這塊自然鉛含有相當可觀的金和銀等成份,因此將標本放在貴金屬區拍賣,但由於外貌不佳,本博物館仍以一般自然鉛的價格購得。在採購前起初只是懷疑,收到標本再經檢視,上圖黑色部分是碳,最後終於確認這正是本館要尋找的關鍵礦物,其價值恐怕要超過一般自然鉛的百倍之上。

  許多國內外地質學者根據地層來研究九份金瓜石金礦的形成,竟然是在短短的千百年之間就完成,其他地方金礦形成卻須要數十萬年甚至數百萬年,兩者間相差很多。若想知道原因,我們的礦工都會給這個答案:『因為熱液沿地層裂縫遇到了煤礦』。簡而言之,許多金礦的形成大致上可以分成兩個階段〈1〉熱液將岩石中的金溶解,這個過程須要有氧化劑,如有氯離子的協助下,溫度達二、三百度C以上,熱液中的氧氣或高鐵離子(酸性下)便可以將金氧化成四氯金離子AuCl4-,時間發生在海水與含有金元素的岩漿接觸開始,又因為九份金瓜石一帶地下岩漿含硫很高,在形成硫酸後助長了反應的速度。使得熱液很快的溶有高濃度的四氯金離子AuCl4-。〈2〉AuCl4-變回金元素,這個過程須要有還原劑,還原劑只要是比銀活潑的元素就行,看起來簡單,事實上並不是那樣,因為先前熱液經過的通道若有還原劑如鉛、銅、銀等元素,早就有被氧化劑氧化成鉛銅銀的離子了,所以不會有還原劑完成此事,因此含金的熱液都溶有鉛銅銀的離子或錯離子而且通常是更多,這時金礦要形成通常只有一種選擇〈不然熱液中的AuCl4-最後會流到海裡〉,先前將金氧化成AuCl4-的高鐵離子Fe3+自己變成亞鐵離子Fe2+,在熱液溫度降低以及酸性減弱下,亞鐵離子變成還原劑,AuCl4-此時氧化力增強便能將Fe2+氧化,自己變回金元素並產生氧化鐵Fe2O3沉澱,因此許多地方的金礦混在鐵礦中,但是如果熱液酸度較強產生的不是Fe2O3沉澱而是高鐵離子Fe3+,AuCl4-的氧化力就不那麼足夠,這時要形成金礦就要相當長的時間,所產生的金礦金元素結晶相對就比較明顯,如石探紀茶包正在販售(2009年)內華達州的金礦標本。

  台灣島板塊運動較劇烈,熱液酸度高,使得地層較易也經常破碎,加上角礫岩筒爆破,增加熱液的通道與範圍,終於使熱液與平溪煤礦礦脈邊緣接觸,從本文第一段活性表可知碳在高溫是相當強的還原劑,熱液一碰到碳便會迅速將鉛、銅、銀、金...等元素全部還原出來,並且產生高熱將還原的金屬熔化聚集成塊,於是形成上圖中的標本,在正常的狀況下〈機率99.99%以上〉碳因為較活潑會與熱液繼續作用直到耗盡,接著熱液中不活潑元素的離子尤其是AuCl4-會與金屬塊中活潑元素例如鉛Pb銅Cu作用產生不活金屬如金Au與活潑元素的離子如Pb2+與Cu2+,如此繼續泡在熱液中的金屬塊最後會變成幾乎都是金元素與少許銀,如果在劇烈反應時金屬塊黏在岩石上,因岩石破裂、破碎、移動,使金屬會被拉成線狀產生不同的形狀圖案與效果。然而這一塊自然鉛卻是在萬分之一以下的機率,當金屬已經結成塊狀並且是碳還沒有作用完情況下,熱液突然停止供應〈如果此標本在熱液中多停留些許時間,可能不用十分鐘,碳就不見〉,讓時間彷彿凍結在金礦熱液與煤層接觸的那一剎那。大家想想,在拍賣場上的蒐藏家與各博物館採購人員如果知道這件自然鉛標本的故事,他們會出價多少?

  標本等級評定:外觀+3,教育性+2,地質學義意+3,稀少度+6,學術價值+2,A=B=8,A*B=64,本礦物標本為博物館之頂級標本。

附註:九份地區金礦形成主要還原劑是碳,碳還原性很強〈在熱液溫度下〉,會將熱液中許多金屬還原出來,包括銅、鉛、銀‧金...,產生高熱將金屬熔化結塊,如果熱液含金量不足以將金屬塊中的銅、鉛作用完,就會得到純度較低的金子。科羅拉多的產生金礦的熱液,含鉛量多,因此有此標本。

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