【大纪元3月30日讯】〔自由时报记者郭怡君╱台北报导〕在地球至今发现的近四千种矿物中,终于出现了第一种以台湾科学家命名的矿物“玲根石”!
这种矿物最早由中央研究院地球所特聘研究员刘玲根在一九七八年于实验室以人工方法合成,事隔二十多年才有德法等五国的科学家在不同陨石中找到同种矿物,国际矿物协会日前通过将它正名为“玲根石(Lingunite )”,以表彰刘玲根率先研究发现的贡献。
所谓的“玲根石”,与花岗岩中的白色矿物“钠长石”成分一模一样,但化学结构更为紧密,是高温高压环境下的产物,有如石墨和钻石,成分相同而结构不同。刘玲根最早合成出的“玲根石”比头发还细小,不但肉眼看不见,也无法切片在显微镜底下辨认,仅能靠X光绕射所得到的结晶图谱推测它的结构。
在上海出生的刘玲根七岁随国民政府撤退来台,台大地质系毕业后就到美国罗彻斯特大学攻读博士,一九七四年应聘到澳洲国立大学任教,到一九九三年底才返台到中研院地球所任职。在澳洲教书研究期间,刘玲根曾耗费约十年进行一连串的造岩矿物高压实验,玲根石便是其中之一。
刘玲根当初将磨碎的钠长石粉末放进“钻石高压砧”的设备中,运用雷射对粉末加温,发现在摄氏一千度、两万大气压的环境下,钠长石会先分解变成“硬玉和水晶”的混合物,当压力升高到二十万大气压,又会再度变身,形成新的矿物结构,也就是“玲根石”。
刘玲根指出,实验室虽然能靠人工方法制造前所未见的新矿物,但要让国际矿物协会承认并加以命名,必要条件就是得找出“此矿物会在自然界产生”的充分证据。
形成玲根石所需要的高温高压,约在离地球表面五百公里的深处才具备,目前钻探地壳的技术仅能到达十余公里深,在可预见的未来都无法靠开挖矿脉发现,唯有靠陨石撞击地球瞬间所制造的高温高压,才能让地表造岩矿物变身,进而让人类发现。
法、德、美、中等四国共组的研究团队1999年便在陨石中发现与“玲根石”结构相同的矿物,德国科学家回溯文献纪录后便特地写信给刘玲根,希望发表时能以他的名字来命名此矿物,2000年又有另一批日本科学家在不同陨石中发现它的踪迹,德法团队去年向国际矿物协会提出玲根石的正式命名申请,终于在3月初获得核可。
刘玲根 “石”在不简单
一般人大都知道构成人体和太阳的主要物质分别是水和氢,但一问起组成地球的主要物质,就鲜为人知了。除了“玲根石”,刘玲根一九七四年在实验室另外合成的“刘氏石”,虽然还没有被国际矿物协会正式承认它的命名,却已被地科学界公认是地球内部最富含的矿物,几乎构成一半的地球。
地球半径将近六千四百公里,内部结构分为地壳、地函和地核,地壳就像蛋壳般仅是薄薄的一层,平均厚度仅三十五公里,从地壳下部到将近三千公里处称为“地函”,由压力造成的晶体结构变化,又让地函依所含矿物不同而分为上地函和下地函。
刘玲根指出,藉由喷发岩浆等资料,科学界半世纪前就知道上地函的主要矿物是橄榄石、辉石和石榴子石,主要成分为硅酸镁,而占有地球质量达四十至五十%的下地函究竟由何种矿物构成,便是当年科学家最感兴趣的研究题目之一。
刘玲根回忆,那时美国和日本两大研究团队争相卖力投入,竞争非常激烈,终于在一九七四年初分别于著名的“科学(Science )”和“自然(Nature )”期刊发表结果指出,地函硅酸镁在高温高压下会分解成混合氧化物,但刘玲根在澳洲所做的合成分析结果,却是会变成“具有钙钛矿晶体构造的含铁硅酸镁”。
刘玲根的论文比美日团队发表晚几个月,后来在一九七六年的美日高压地球物理研讨会中,美国承认当初发表的实验分析错误,日本也坦承无法重复自己的实验结果,学界才公认刘的研究才是正解。
他并在一九八二年用地球化学的理论推估,九十五%的下地函都是由这种矿物构成。
















































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