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滄波石:第一個以台灣本土出生地質學家命名的礦物

本系黃士龍教授、中山大學沈博彥教授、中央地質調查所朱傚祖博士以及中央研究院俞震甫博士組成的研究團隊,於2015年5月11日接獲國際礦物學會(International Mineralogical Association,IMA)新礦物命名與分類委員會(Commission on New Minerals Nomenclature and Classification,CNMNC)的通知,他們於去年底所申請的新礦物命名”滄波石(Tsangpoite)(IMA 2014-110)”,已獲委員會的審查通過,成為一正式的礦物名字,這也是第一個為紀念台灣本土出生知名地質學家所命名的礦物。

滄波石是一高矽磷灰石類礦物。磷灰石具六方晶系結構,分子式為Ca5(PO4)3(OH,F,Cl)。滄波石則為磷灰石六方結晶構造中的部分磷離子為矽離子所取代,同時為保持電價平衡,氟、氯及氫氧離子含量極低,結構中並含有高濃度的晶格空位;其簡化的分子式為Ca5(PO4)2(SiO4)。

滄波石的研究與命名,多少有點意外的成分。研究團隊原本擬利用穿透式電子顯微鏡探討於阿根廷D’Orbigny地區發現的一個鈦輝無粒隕石(angrite)的成因。這個在D’Orbigny地區被發現的鈦輝無粒隕石即被命名為D’Orbigny。鈦輝無粒隕石是一小群具特別化學成分及礦物組成的無球粒隕石(achondrite),目前的研究認為這類隕石可能源於一約100公里直徑且具金屬核的小行星,這個小行星形成於太陽系初期,年紀較碳質球粒隕石(carbonaceous chondrite)中最早形成的富鈣鋁包裹體年輕約2百萬年。鈦輝無粒隕石的成因目前尚有爭議,可能的成因有:(1)碳質球粒隕石部分熔融;(2)碳質球粒隕石加碳酸鹽類礦物在高壓下熔融;(3)撞擊熔融;以及(4)星雲凝聚沉澱。研究團隊目前仍在進行相關的研究工作。

前人對鈦輝無粒隕石的研究工作中常報導了一個不知名的矽-磷酸鹽類礦物相。在探討D’Orbigny的成因過成中,研究團隊也注意到了這個礦物相,發現其應為硫化鐵富集之礦物團塊與橄欖石-輝石基質的反應產物。經由穿透式電子顯微鏡的詳細工作,研究團隊發現此不知名礦物的詳細化學成分為Ca8.30Fe0.77Al0.06REE0.03Sr0.02Cr0.01Ni0.01Zn0.01Ti0.20)Σ9.41[(P4.11Si2.02S0.06)Σ6.19O24](□1.72F0.24Cl0.04),可簡化為Ca5(PO4)2(SiO4),且具有與磷灰石類似的六方晶系結晶構造(P63/m, P63,或P6322)(a = 9.489±0.004,c = 6.991±0.006 Ǻ)。 根據相圖推測,滄波石可能是在1400-1500℃高溫環境下急速冷卻的產物;此礦物目前僅見於鈦輝無粒隕石。

地質與宇宙化學意義:滄波石為一僅存於鈦輝無粒隕石中的高溫礦物相,透露了宇宙鈣磷矽酸鹽物質的形成與分佈,以及太陽系演化初期的相變化情況,也如同碳、鐵、石質隕石,影響了地球甚至宇宙的生命形式。

可能的科技應用:磷灰石類礦物為骨骼的重要組成,相關的陶瓷材料廣泛的被用於骨骼醫療技術、非線性光學奈米載體,影響骨膠原纖維排列特性以及藥物釋放行為。此外,氫氧基磷灰石也是具溫和物理性的去角質劑,適合用在沐浴乳、潔膚皂中,也可做為保健牙膏中的研磨劑,以去除牙齒表面色素、白斑、牙菌斑等物質。以矽取代磷灰石結晶中一部分的磷來改善相關陶瓷材料的物理性質,是醫學材料研究的重要項目之一。例如,滄波石因為富含矽,比起尋常磷灰石應有較低的等電點,較好的抗酸性,而且含鈦,可望成為特殊用途的生醫陶瓷。目前合成材料中矽含量最高的是silicocarnotite。滄波石為其高溫同質異相物,未來可能的生醫、美容、化工、光電、材料等應用有待開發。

研究團隊感念顏滄波教授(Prof. Tsang-Po Yen) (1914 - 1994)一生在地質學研究上的成就,以及他對台灣早期礦物學與岩石學研究的卓越貢獻,決定將此新定義的礦物命名為滄波石(Tsangpoite)。此一建議,已獲國際礦物學會新礦物命名與分類委員會的同意。

顏滄波教授生平紀要:

1946-1974 台灣省地質調查所 資深地質師

1974-1984 中央大學地球物理研究所 教授兼所長

顏滄波於1914年生於台灣基隆市,於1935年畢業於台北高校。1938年獲得臺北帝國大學理學士。日治時代從古生物學部畢業的學生僅有顏滄波和另一位台灣地質學家林朝棨。

顏滄波於臺北帝國大學畢業後,在臺陽礦業的調查課服務。1942年經林朝棨介紹,前往北京大學地質系任教至1946年。

1946年7月,顏滄波回到台灣後進入臺灣省地質調查所(今經濟部中央地質調查所)任職。並曾在國立臺灣大學地質系兼課多年。1954年以論文「臺灣變質岩的研究」獲得北海道大學理學博士學位。

1974年顏滄波自臺灣省地質調查所退休,前往國立中央大學地球物理研究所擔任所長。1981年並擔任國立中央大學圖書館主任,1984年自國立中央大學退休。1994年2月逝世。

顏滄波的研究主要是台灣的礦物、岩石、溫泉與礦床的調查。晚期更引進地球物理方法進行地質構造研究。

參考資料:發現滄波石

滄波石偏光顯微鏡照片

偏光顯微鏡照片顯示:柱狀滄波石發生於橄欖石與輝石

晶界上,與硫化鐵共生。

滄波石掃描式電子顯微鏡照片

滄波石掃描式電子顯微鏡照片

 

滄波石掃透式電子顯微鏡照片

滄波石穿透式電子顯微鏡照片

電子繞射圖證實滄波石屬六方晶系。

電子繞射圖證實滄波石屬六方晶系。

 

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