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？公仔箱論壇2 q8 G* i& v5 _" r* `' Z# v" ?' }

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。公仔箱論壇* Z1 y' l) D) b+ S
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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：

(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。7 x4 d$ U" n% Y+ }7 s# f
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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。& b) A$ `$ T% R

(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。$ Y9 C: v" }* G6 K2 @5 @6 Z2 A

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