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奇妙的礦物世界：螢光礦物(圖)
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qqonqq
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2014-1-20 07:48 AM
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奇妙的礦物世界：螢光礦物(圖)
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在自然界中孕育出許許多多各式各樣、色彩繽紛的礦物，為我們所居住的大地彩繪得更加亮麗。在眾多的礦物種類里，色彩多變的螢光礦物總是那麼引人側目與好奇。 何謂螢光礦物？
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在19世紀初期，史托克斯（George Stokes）便曾記載，當螢石（Fluorite）受到太陽光照射時，便會發出一種藍色的光芒，他將此種會發光的現象稱之為螢光（Fluorescence）。事實上，自然界中具有螢光特性的礦物並不局限於螢石一種。當我們用
紫外線
或X射線照射時，有些礦物也會散發出不同的色彩，而且射源能量不同，部分礦物所呈現的顏色也會改變。到底螢光是如何產生的？常見的螢光礦物又有哪些？這是本篇所要介紹的重點。
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欲揭開螢光礦物的神秘面紗，首先必需由組成礦物的基本結構談起。我們深知構成物質最基本的單元是原子，而原子是由原子核和環繞外圍的電子所組成。通常電子所繞行的軌域可分為數層，每層都有固定的能階，而且離原子核愈遠，能階愈高。
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螢光礦物通常含有過渡性元素，其原子中的電子受到如紫外線等高能量照射時會吸收能量，並從低能階軌域（基態）躍升到高能階軌域（激發態）。由於處在激發態的電子極不穩定，因此，電子很快會移回到原有軌域，並釋放出能量。因為從基態至激發態過程中部分能量轉換為熱能而消耗，所以電子從高能階軌域折回低能階軌域所釋出的能量，其波長較原入射的紫外線為長。如果波長剛好落在可見光的範圍內，那麼，該礦物就會發出肉眼看得見的色光，是為螢光（圖1）；而具有這種特性的礦物，我們稱之為螢光礦物。
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一般的螢光礦物，在激發光源撤除后，發光會立即停止。但是有些礦物在激發光源撤除后，發光尚能維持一段時間，我們稱它為磷光。有些礦物發出的磷光僅能維持數秒鐘，有的則可持續一段很長的時間。 常見的螢光礦物 世界各地所產重要的螢光礦物約有四、五十種之多，限於篇幅，無法一一介紹。本文僅將常見的幾種，敘述如后，以供參考：
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(1)方解石（Calcite）是最普通的一種螢光礦物。螢光的色彩涵蓋彩虹中所有的顏色，其中以含錳元素所展現的紅色或粉紅色最為常見（圖2）。美國德州Terlingua地區水銀礦內所產的方解石，在紫外線短波段（100-3000A）下呈現藍色或紫色的磷光；而在紫外線長波段（3000-4000A）下則顯現出亮麗的粉紅色螢光，最具特色。
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(2)矽鋅礦（
Willemite
）是一種重要的鋅礦來源。在美國紐澤西州
Franklin
地區的鋅礦礦區中，矽鋅礦具有最明亮而耀眼的螢光，極富盛名。其螢光多呈綠或黃綠色（圖2），少數標本呈現黃色。
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(3)白鎢礦（Scheelite）的螢光顏色會隨鉬含量多寡而改變。在紫外線短波段下，若質純時，呈現之螢光為藍白色；含少量鉬元素時，變為白色；鉬含量增多，則轉為黃色。白鎢礦是一種極富經濟價值的“鎢”的重要來源。因鎢耐高溫且不易熔化，所以廣泛被應用在燈泡的鎢絲方面，另外，在製造高速切割工具上，也是一項重要的成分。因白鎢礦的外觀多呈白、乳黃或灰色，在岩石中與其他礦物甚難分辨，因此，在第二次世界大戰鎢礦短缺之際，美國為尋找鎢礦礦源，便利用紫外線在美西一帶從事白鎢礦的探勘工作。
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(4)螢石可做為鍊鋼的助熔劑，系最為人知的一種螢光礦物。事實上，螢光一詞乃源自螢石這種礦物。藍色是最普遍的一種螢光色彩，尤其是在紫外線長波段照射下，藍色螢光特別顯眼。另外，有些標本也會呈現白色或乳黃色的螢光。
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美國紐澤西州Franklin地區較知名的螢光礦物包括磷灰石（Apatite）、霰石（Aragonite）、斧石（Axinite）、方解石 、剛玉（Corundum）、透輝石（Diopside）、螢石、水鋅礦（Hydrozincite）、閃鋅礦（Sphalerite）、矽鋅礦、矽灰石（Wollastonite）等二十餘種，不但種類多，而且許多礦物具有鮮艷亮麗的螢光色彩，繽紛的螢光世界，着實令人嚮往。 您想目睹螢光礦物如何變臉嗎？變臉之後是呈紅色？黃色？還是綠色？本館地球環境廳地下樓“大地的結晶——礦物展示”中的“螢光”單元，陳列了6件內含方解石、矽鋅礦、水砷鋅礦（Adamite）等具螢光特性的標本，值得您一探究竟。
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1. 白鉛礦 Cerussite（黃色螢光）+ 重晶石 Baryte – Mibladen， Morocco
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2. 方柱石 Scapolite（黃色螢光）- Greenvile， Ontario， Canada
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3. 鋅黃長石 Hardystonit（藍色螢光），方解石（紅色螢光），硅鋅礦 Willemite（綠色螢光）- Franklin， New Jersey，
USA
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4. 白雲石
Dolomite
–
Langban
，
Filipstad
，
Sweden
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5. 水砷鋅礦 Adamite – Ojuela Mine， Mapimi， Mexico
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6. 白鎢礦 Scheelite（藍色螢光）- 產地不詳
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7. 瑪瑙晶洞 Dugway Geodes（綠色螢光）- Utah， USA
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8. 透閃石 Tremolite – Balmat， New York， USA
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9. Esperit（黃色螢光），硅鋅礦 Willemite（綠色螢光）- Franklin， New Jersey， USA
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10. 白雲石 Dolomite – Langban， Filipstad， Sweden
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11. 螢石，方解石 – Urberg， St. Blasien， 黑森林
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12. 方解石 – Capnic， Romania
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13. 流紋岩 Rhyolite – 產地不詳
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14. 白雲石 Dolomite – Langban/Jakobsberg， Filipstad， Sweden
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15. 硅鋅礦 Willemite（綠色螢光），方解石（紅色螢光），鋅鐵尖晶石 Franklinite，薔薇輝石 Rhodonite – Franklin， New Jersey， USA
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16. 鋰霞石 Eucryptite – Bikita， Zimbabwe
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17. 方解石 – Schwabische Alb
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18. Septarian 結核，方解石 Calcite（淺藍色螢光）- Zion National Park， Utah， USA
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19. 螢石 – Upper Weirdale， Durham Co.， England
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20. 方解石（紅色螢光） + 綠色螢光礦物 – Jakobsberg， Nordmark， Filipstad， Sweden
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21. 方解石，白雲石 – Iglesiente， Sardinia
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22. 鐘乳石 Dripstones – Lykia， Turkey
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23. 白鎢礦 Scheelite
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24. 文石 Aragonite – Agrigenti， Sicily
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25. 藍錐礦 Benitoite – San Benito， California， USA
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26. 水晶 Quartz aus Schneekopfkugel – Thuringer Wald
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27. 白雲石 Dolomite，鐵礦石 Iron Ore – Langban， Filipstad， Sweden
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28. 未知礦物（黃色螢光）
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29. 人造剛玉 Synthetic Corundum
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30. Powellite – India
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31. Hyalite（Glasopal）- Hungary
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32. Vlasovit（黃色螢光）in Eudyalit – Kipawa， Villedieu， Quebec， Canda
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33. Doppelspat – Creel， Mexico
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34. 錳方解 Mangano Calcite – Langban， Filipstad， Sweden
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35. Clinohydrit，Hardystonit，硅鋅礦 Willemite，方解石 – Franklin， New Jersey， USA
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36. 方解石 – Urberg， St. Blasien， 黑森林
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37. 磷灰石 Apatite，透輝石 Diopside – USA
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38. 白雲石 Dolomite – Langban， Filipstad， Sweden
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39. 螢石 – Upper Weirdale， Durham Co.， England
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40. 錳方解 Mangano Calcite – Peru
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41. Galmei auf Zinkblende in Ganggestein – “Gnade Gottes”， Schulenberg， Harz
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42. 藍色螢光礦物 / 黃色螢光礦物 – Langban， Filipstad， Sweden
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43. Glasopal – 產地不詳
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44. 石膏 Gypsum – Klein-Steinbke， Konigslutter， Elm
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45. 白雲石？Dolomitgangart – Langban， Filipstad， Sweden
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46. 玉髓 Chalcedon – 產地不詳
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47. 聖誕方解石，硅鋅礦 Willemit（綠色螢光）， 方解石 Calcite（橙-紅色螢光）- Franklin， New Jersey， USA
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