大屯火山群
新北投地熱谷──北投石(一)北投有石,名北投石

文.圖 莊文星 

 

新北投地熱谷(舊名地獄谷)位於臺灣北部大屯火山群溫泉地熱帶的西南端。泉源在熱水池的右側,溫度高達98℃,熱水池外流出口下游約二百公尺處沉澱一種具有放射性的特殊礦物,名叫北投石。1906年日本岡本要八郎(Okamoto,1906)於地熱谷溫泉下發現了一種特殊的礦物,其主要成分為硫酸鋇(BaSO4)與硫酸鉛(PbSO4)間固融體的鉛質重晶石,含高放射劑量的鐳(Ra),十分罕見。這種礦物因係世界首次發現;依照礦物的命名法則,石常為不具金屬光澤之石質非金屬類礦物的中文命名常見字尾,如方解石、燐灰石、蛋白石或斜長石等。故以產地將此新礦物命名為北投石(Hokutolite) ,十分貼切,符合北投有石(礦物),名北投石之意涵。

1906年日本岡本要八郎於北投地熱谷溫泉區發現了一種特殊的礦物,為至今日有文獻可考中,唯一以台灣地名命名的礦物,彌足珍貴。北投石於礦物學上的名稱學術地位之界定,雖歷經多年的波折,轉眼已渡過了百週年紀念,但北投石迄今並未能完全定位,仍有賴多方學者同好共同努力,以求達成神聖不朽的使命。本館於1999年5月至同年9月由前館長周延鑫博士呼籲帶領下,深受中央研究院院長李遠哲博士之鼓勵與期許,完成了北投石特展。展期結束後,二年間於台灣各大都市,巡迴展出,微有成效。希望藉此園地再度報導介紹,以換起行政院、教育部、經濟部、文建會及台北市政府等相關單位多多重視展示此具有相當份量與非凡的本土展品與展示主題,當更能使參觀的人對台灣的自然科學產生信心。希望有朝一日有關於北投石、台灣的礦物、以至於中國的礦物和寶石,能成為一紮實新穎且隨時更新進步的常設展。

 

北投石的家鄉-地熱谷北投溪
新北投地熱谷(舊名地獄谷)位於新北投公園東北方約一公里,舊稱北投溪溫泉或地獄谷溫泉。從台北火車站搭乘捷運淡水線,經由北投轉乘至新北投站下車,步出捷運站,往前望去就可看到新北投公園以及遠處熱海飯店的招牌。飯店前的小溪流也就是北投石的家鄉。沿著北投公園旁的中山路或光明路前進,經過溫泉博物館,不久就可抵達煙霧迷濛、恰似人間仙境的地熱谷公園。地熱谷(圖1與圖2)為一盆狀窪地,可能為一火山爆裂口或蒸氣爆裂口遺跡。底部有多處溫泉湧出,


圖1. 北投石的家鄉-新北投地熱谷空照圖。

圖2.  煙霧迷濛的新北投地熱谷,地熱谷之地理位置參考圖1。

有硫氣味,熱氣瀰漫(圖2)。冒出溫泉口水溫達98℃,其它部分多在60~70℃。局部地區岩石表面有黃色之琉黃與黃鉀鐵礬沈圖3. 地熱谷水塘高溫強酸性溫泉熱水腐蝕白化安山岩,岩石表面黃色硫黃與黃鉀鐵礬附著沈澱。澱結晶(圖3)。窪地由溫泉匯合地表水成一淺水潭,池水從西南側缺口流出注入北投溪。池底沙、礫表面多附著有由溫泉沉澱之粉狀或皮殼狀之物質或黃、白色等之藻類著生。沉澱之礦物有石膏、明礬石、黃鉀鐵礬、硫黃、雄黃等。此處溫泉屬酸性硫化物泉,此亦為大台北地區清澈高溫青磺溫泉之代表,有別於大屯火山區其他由地表水導入地下熱蒸汽產生熱汽、水混和之乳白色白磺溫泉,或泉水經地熱自然加熱提溫之鐵磺溫泉。
此青磺典型代表的地熱谷與北投溪亦是北投石台灣唯一的產地。


北投石產地-北投溪

出新北投捷運車站經北投公園,沿中山路或光明路旁之北投溪至熱海飯店,附近河床即為北投石產地。北投溪源自地熱谷溫泉,距地熱谷口以下一百到四百公尺間的一段河床,即為北投石的主要分布帶。此段溪中水淺微溫,溪底布滿安山岩或粗粒白砂岩的礫石。原灰黑色安山岩經酸性溫泉浸泡,漸呈白化(圖4)。在礫石表面及間隙中有黃色至白色之沉澱物附著,膠結成一層層的皮殼。沉澱皮殼之最外層附著有半透明至乳白色之密集菱形小晶體,厚約半公分至一公分,這便是著名的北投石(圖5)。一般,白化安山岩較白色泥質膠結之粗砂岩或礫岩岩性堅硬,不易因滾動撞碎而易為沉澱物附著,乃成為北投石的寄主岩石。北


圖4. 酸性溫泉水腐蝕白化的安山岩為北投石沉澱附著的寄主岩石。

圖5. 北投溪舊河道北投石露頭。

投石常見於溪旁小瀑布下之洞穴邊緣,近年來河床屢經整治挖掘,良好結晶已十分罕見,僅在岩石表面留下一些磨損的殘破皮殼。數十年來由於溫泉區之開發,溫泉浴室林立,大量抽取地下水,污水、垃圾流入溪中,污染了原有的北投石,而水質改變更阻礙結晶的生長。北投溪瀧乃湯溫泉浴室前節節下降的河段,原為北投石生長的大本營(圖6)。瀧乃日語漢字是小瀑布的意思,而在瀑布流水沖激飛濺下,所成長之北投石結晶都具有較佳的外形與質地(圖7)。


圖 6.  北投溪小瀑布(日語漢字稱瀧),流水飛濺沖激為北投石生長極佳的環境。

圖7. 北投石礦物結晶體皮殼,為附著於熱水腐蝕安山岩表層黃色黃鉀鐵礬之硫酸鉛鋇礦物結晶。

 

北投石由菱形的細小晶體密集而成,呈乳白色至淡褐色。晶體顆粒數毫米,通常存於北投溪河床上礫石的表層及間隙中,這些礫石大多為安山岩,少數為集塊岩或砂岩礫石。礫石表面常有黃色至白色的沉澱物附著或充填,形成一層層的皮殼,而北投石就存於皮殼之最外層。溫泉沉澱物除了北投石外,大部分為黃褐色的黃鉀鐵礬,此外尚有硫黃、褐鐵礦。
北投石在化學成分上是一種硫酸鉛和硫酸鋇的化合物,屬於鉛質重晶石,為重晶石礦物家族之一成員。此外北投石中尚含稀有元素、放射性元素鐳(Ra)、鉍(Bi)、鏷(Po)、錒(Ac)、釓(Gd)、鏑(Dy)、鉺(Er)、鐿(Yb)等。並含有稀土元素、放射性元素鐳(Ra)、鉍(Bi)等。