臺大地質科學系擁有大量珍貴的典藏標本,包括岩石、礦物及化石標本,總數超過3500件以上。標本主要來源為日治時代臺北帝國大學理農學部地質學科研究用之標本、本系退休教授所捐贈之私人典藏標本、由國外特別選購教學用之標本、以及本系師生多年來於野外採集之國內主要岩礦化石標本等,質與量均非常豐富。然而本系為臺大相當具歷史沿革的科系,因此設施上不免老舊,為因應廣大參觀需求,本系於2002年開始由當時的系主任劉聰桂教授和吳文雄助教規劃,將較珍貴且具教學及研究用途之標本重新編碼整理,並於2003年3月7日正式成立「臺大地質標本館」來保護及展示這批珍貴的標本。2007年地質標本館加入博物館群,與其他各館以合作發展的方式,營造出整體典藏、展示、推廣之優質環境,目的在教學研究功能之外,更能走出校園迎向大眾,發揮社會服務的功能,塑造臺大社會新形象。

地質標本館位於臺大地質科學系後館旁,屋脊上的圓柱型天窗、黑瓦及兩旁的五邊形長窗是典型的日式建築特色。內部屋樑以臺灣檜木為材料,樑柱間多以卡榫銜接,歷經80餘年至今仍完好如初,可說是臺大僅存幾棟日式小屋中保存最完好的一棟。館內右側展示櫃擺放的主要是歷年收藏的岩石、礦物標本。另外為了使地質科普教育深入一般大眾,本館右側定期舉辦不同主題的展覽,從探討臺灣地質環境到本系研究成果,內容多變活潑並富含教育意義。地質標本館嘗試以生動有趣的插圖、說明,搭配展示標本,將地質科學從艱澀難解的理論轉變成生活化的知識,並期許透過這些展覽能讓民眾更了解我們居住的環境,激起「生於斯,長於斯」的愛鄉情懷。


臺灣玉特展

花蓮豐田地區之地質背景

臺灣位於菲律賓海板塊與歐亞大陸板塊的聚合作用之下,造成快速的造山作用與海洋板塊不斷削減的隱沒作用。此外板塊交界面活躍的構造碰撞也形成一系列斷層活動。中央山脈的大南澳變質雜岩,又分為西側的太魯閣帶和東側的玉里帶。臺灣的閃玉主要礦區出現在太魯閣帶和玉里帶交界的壽豐斷層帶附近,主要礦區集中於花蓮豐田和萬榮地區的蛇紋岩體。在海洋板塊隱沒過程的蛇紋岩經過鈣質和矽質流體侵入產生的交代變質,形成特殊的閃玉與透輝石岩。


話說臺灣玉的發現

臺灣豐田礦區在日據時代開始便開採石綿用於軍事工業用途。當時設立「砂田石綿礦業所」進行露天及坑內之探礦工作,為開採石綿便將臺灣玉和其他石材當作廢料丟棄於溪壑之中。臺灣光復於民國44年由「中國石礦股份有限公司」接續經營。直到民國47年,國立成功大學廖學誠教授在學生時期於花蓮的白鮑溪溪谷中進行地質考察時,發現了漂亮的綠色石頭。經過香港大學地質系主任戴維斯的鑑定,確定為閃玉。自從閃玉被發現後,民國55~65年間臺灣豐田地區便開始大量開採,爾後因炸藥使用讓原本就具有片理的閃玉品質下降、裂隙更多,加上進口的加拿大閃玉產量更豐富且質地緻密,搶攻了全球的閃玉市場,導致花蓮地區的閃玉產業逐漸沒落。


史前卑南文化遺址與南島語族的聯繫

日本學者鹿野忠雄於1929年首次發掘花蓮萬榮附近的平林遺址,發現大量史前玉器製品或半成品。此後,臺大人類學系師生於1980-1990年之間,於台東的卑南遺址中發現了大量陶器、石製品、石棺等器物,也發現了大批的臺灣玉飾品或工具。根據劉益昌教授的研究顯示卑南文化使用臺灣玉約從距今5300年前開始持續至2000年前左右,之後便逐漸沒落。探究玉器文化沒落的原因可能因鐵器的使用和外來文化的琉璃珠進口。臺灣玉從距今約4000年前開始出現在呂宋島和巴拉望島。距今2500年前這些玉器更進一步擴散到菲律賓群島、婆羅洲北部、越南南部、柬埔寨到泰國南部(Hung et al., 2007)。然而在2000年前開始,臺灣玉在本島卻逐漸沒落。顯示卑南地區的原住民祖先可能將臺灣玉的原料更廣泛地交流到東南亞地區。此外,考古與人類學家根據語言學、構樹基因、閃玉來源等證據似乎都說明臺灣的原住民可能是南島語族的祖先。


世界各國的閃玉分布概況

玉的種類繁多,包括主要的硬玉(輝玉)、軟玉(閃玉)、岫岩玉(蛇紋石玉)、漢白玉(方解石玉)等等。臺灣豐田的玉種屬於閃玉(Nephrite),其的商業名稱又稱為軟玉或碧玉。臺大地質系譚立平教授進行過硬度試驗之後,認為用硬玉或軟玉的名稱區分並不恰當,認為應該用礦物的屬性分類將之稱呼為「輝玉」和「閃玉」更為恰當。閃玉屬於角閃石類的透閃石和陽起石固溶體組成的微晶質或隱晶質礦物。閃玉主要來自兩種母岩的交代變質作用,一種顏色偏墨綠色到黃綠色系的閃玉,其母岩主要來自蛇紋岩;另一種顏色偏白色或灰色系的閃玉,其母岩主要來自白雲岩。當蛇紋岩加入額外的矽和鈣質流體的影響下,有機會形成綠色的閃玉;當白雲岩受到中酸性侵入岩接觸變質,加入額外的矽質流體的影響下,則容易形成白色閃玉。臺灣豐田地區以綠色閃玉聞名(圖1),屬於蛇紋岩的交代變質作用。閃玉在世界上著名的產地主要包含中國新疆的崑崙山和天山山區、遼寧岫岩、俄國的貝加爾湖、韓國春川地區、紐西蘭南島西部、澳洲南部、加拿大卑詩省、美國西部、波蘭的約爾達努夫、阿富汗等(參考圖2)。


圖1 臺灣閃玉主要是以綠色的閃玉為主,常見含有黑色斑點的鉻鐵礦組成。
(照片提供者:MG Lab)
圖2 世界上的閃玉分布圖(修改自Harlow and Sorensen, 2005)


走進臺灣閃玉礦區

臺灣閃玉主要產在豐田和萬榮地區的蛇紋岩中,主要礦區以豐田的荖腦山為主(Tan et al.,1978; Tan and Chuay, 1979)。目前礦區包括壽豐石礦、理新、理建、天星、山益、溪口二礦等礦場(圖3),包括露天開採與坑道開採(圖4)。目前露天礦區幾乎都已經覆蓋雜草樹木,因此只剩下礦坑中還保留有未被開採的閃玉(圖5)。在進入礦區之前須注意需穿戴有頭燈的安全帽、雨鞋、口罩等,保護頭部、避免蛇咬、防護石綿吸入肺部等。


圖3 花蓮豐田礦區位置圖。(資料來源:國土礦業資料倉儲整合平台)
圖4 理新礦場礦坑中的閃玉、透輝石岩和 蛇紋岩。
圖5 閃玉礦坑中的工作情況。(照片 提供者:MG Lab)


礦區岩石與礦物特色

閃玉為角閃石族的陽起石-透閃石所構成,臺灣的綠色閃玉成分主要為陽起石,其中含黑色斑點為鉻鐵礦和少量的含鉻尖晶石,偶而可見到翠綠色點狀的含鉻鈣鋁榴石(Wang et al., 1978; Wan and Yeh, 1978)。研究發現臺灣閃玉中的鉻鐵礦外圍含有較高的錳和鋅含量,可作為和其他國家綠色閃玉的區別(Iizuka and Hung, H.C., 2005)。這點也是發現東南亞史前玉器來自於臺灣礦區的有利證據。豐田地區所產之閃玉不同於其他國家的閃玉,片理相當發達(圖6),形成於片岩和蛇紋岩夾層之間,以透鏡體或脈狀產狀出現(圖7)。研究發現閃玉接觸的片岩已被交代變質為斜黝簾石岩(陳其瑞與張春來,1993),同時受到鈣質流體的侵入與片岩中矽質的交換,造成蛇紋岩紋岩換質為閃玉。隨著後期鈣質和矽質流體的持續增加,閃玉也再度換質為透輝石岩(圖8)(吳冠何,2020)。此外由於片岩和蛇紋岩之間局部受到剪切的錯動與破裂面,造成閃玉和蛇紋岩持續受到滑移的作用產生纖維狀的石綿構造。斜黝簾石岩和透輝石岩則產生脆性破裂或角礫岩化現象。這些剪切滑移面也成為後續流體的主要通道,形成透閃石、鈣鋁榴石、透輝石、方解石、石英等礦物的結晶沉澱或礦脈。


圖6 臺灣閃玉受到明顯的應力作用,片理相當發達。(照片提供者:MG Lab)
圖7 礦坑中的閃玉、蛇紋岩、透輝石岩和 斜黝簾石岩。(照片提供者:MG Lab)
圖8 礦區中的透輝石岩,主要組成除了透輝 石,還含有一些由含鉻的鈣鋁榴石組成的翠 綠色斑點。(照片提供者:李毓和)

臺灣閃玉依照其光學特徵又分為普通玉、貓眼玉(圖9)和蠟光玉(圖10)。在白鮑溪和清昌溪的溪溝中偶爾還是找得到美麗的閃玉、透輝石岩和透光的蛇紋岩。這類厚度在2-5mm仍舊可以透光的蛇紋岩在業界被稱為臺灣墨玉(圖11、圖12)。此外在天星礦場附近也曾找到含有翠綠色捕獲岩產狀的異剝鈣榴岩(圖13),其主要組成包括了含鉻的鈣鋁榴石、透輝石、綠泥石、符山石等礦物。


圖9 貓眼閃玉(照片提供者:余炳盛)
圖10 蠟光玉(照片提供者:MG Lab)
圖11 這種透光蛇紋岩在業界又稱為臺灣墨玉 (照片提供者:李毓和)
圖12 臺灣墨玉製成的杯具。 (照片提供者:方建能)
圖13 包裹於蛇紋岩中的異剝鈣榴岩(照片提供者: MG Lab)


參考文獻

Harlow, G.E. and Sorensen, S.S. (2005) Jade (Nephrite and Jadeitite) and Serpentinite: Metasomatic Connections. International Geology Review 47, 113-146.
Hung, H.C., Iizuka, Y., Bellwood, P., Nguyen, K.D., Bellina, B., Silapanth, P., Dizon, E., Santiago, R., Datan, I., and Manton, J.H. (2007) Ancient jades map 3,000 years of prehistoric ex change in Southeast Asia. PNAS 104 (50), 19745-19750.
Iizuka, Y. and Hung, H.C. (2005) Archaeomineralogy of Taiwan nephrite: Sourcing study of nephritic artifacts from the Philippines. 南島研究學報, 1(1), 35-81.
Tan, L.P. and Chuay, H.Y. (1979) Serpentinites of the Fengtien-Wanyung area, Hualien, Taiwan. Acta Geologica Taiwanica, 20, 52-68.
Tan, L.P., Lee, C.W., and Tien, P.L. (1978) Mineralogy of the nephrite in the Fengtien area, Hualien, Taiwan. National Science Council Spec. Pub, (1), 1-28.
Wan, H.M. and Yeh, C.L. (1984) Uvarovite and grossular from the Fengtien nephrite deposits, eastern Taiwn. Mineralogical Magazine, 48, 31-37.
Wang Lee, C., Tien, P.L., and Yui, T.F. (1978) Minerals associated with the nephrite in the Fengtien area, Hualien, Taiwan. National Science Council Spec. Pub, (1), 42-60.
方建能、余炳盛、宋聖榮、黃翠梅、陳惠芬、郭力維(2020) 前世今生臺灣玉。國立臺灣博物館,台北市。(ISBN 978-986-532-128-4)
吳冠何 (2020) 花蓮豐田地區理新礦場之透輝石脈產狀與成因探討,國立台灣海洋大學地球科學研究所碩士論文,共153頁。 陳其瑞與張春來 (1993) 花蓮豐田至西林綠簾石─斜黝簾石系列礦物的發育狀況及控制因素。經濟部中央地質調查所特刊,第七號,第189-204頁。

撰稿/陳惠芬教授(國立臺灣海洋大學地球科學研究所)


透輝石、鈣鉻鋁榴石與鉻鐵礦 Diopside, Uvarovite & Chromite 採集年份:1978 採集地點:花蓮豐田中國石礦S-3礦場 採集者:葉春爐
閃石與貓眼透閃石 Nephrite, Cat’s eye tremolite 採集年份:1977 採集地點:花蓮豐田中國石礦I-3礦場 採集者:葉春爐
閃石與貓眼透閃石 Nephrite, Cat’s eye tremolite 採集年份:1977 採集地點:花蓮豐田中國石礦S-3礦場 採集者:葉春爐
石綿 Asbestos 採集年份:2020 採集地點:花蓮理新礦場 採集者:李毓和
閃石含擦痕纖維結構 Nephrite with striation fibrous structure 採集年份:未知 採集地點:花蓮豐田中國石礦礦場 採集者:葉春爐
透輝石與鈣鋁榴石 Diopside & Grossularite 採集年份:1977 採集地點:花蓮豐田中國石礦R-2礦場 採集者:葉春爐
纖維狀葉蛇紋石 Chrysotile 採集年份:1977 採集地點:花蓮豐田中國石礦R-5礦場 採集者:葉春爐
透輝石、鈣鉻鋁榴石與鉻鐵礦 Sericite-graaphite schist 採集年份:1977 採集地點:花蓮豐田中國石礦S-3礦場 採集者:葉春爐
黑色蛇紋岩(具磁性) Black Serpentinite 採集年份:1977 採集地點:花蓮豐田中國石礦I-3礦場 採集者:李毓和
蛇紋岩含纖維狀蛇紋石細脈 Serpentinite with fibrous serpentine veins 採集年份:1977 採集地點:花蓮豐田中國石礦S-3礦場 採集者:葉春爐
滑石 Talc 採集年份:2020 採集地點:花蓮理新礦場 採集者:李毓和



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