壓碎、煮沸和烘烤他們為地球記下礦物生成食譜

當地球心念一動：本世紀，我想來點「黃鐵礦」。大自然便忙碌起來，點燃火山、召喚隕石、增加岩層壓力，微生物和人類也都來幫忙，壓碎、煮沸或烘烤……以多種方式來打造淡黃銅色、散發著金屬光澤的黃鐵礦。即使礦物質的化學成分與晶體結構一樣，但大自然其實有許多種不同「烹飪方式」來生成。

羅伯特‧哈森博士與肖娜‧莫里森博士經過15年不懈的努力，為每一種已知的礦物建立了個別的成因資料庫，詳細地標示了每一種礦物質形成所經歷的物理、化學或生物反應，為地球建立礦物生成食譜。

新礦物學分類增加成因資訊

近兩個世紀以來，礦物學系統主要根據化學成分與晶體排列結構來進行分類，記錄下近6,000種不同的礦物質分類。華盛頓特區卡內基科學研究所（the Carnegie Institution for Science）的羅伯特‧哈森（Robert Hazen）博士與肖娜‧莫里森（Shaunna Morrison）博士認為種類應該遠不止於此。

「以前的礦物學系統僅根據晶體結構中的碳酸鈣，來判斷是否為同為方解石。但在我們觀點中，光是方解石（Calcite）就區分為10多種。」哈森說：「因貝殼沉積而形成的方解石、通過化學沉澱在海底而形成的方解石，或在地球深處因高壓、高溫等變質作用所形成的方解石……皆不相同。成因不同，讓我們看到了許多不同種類的方解石，這便是我們新礦物學方法的關鍵。」

根據他們的研究，大自然使用了21種不同的方式來製造黃鐵礦（Pyrite）。黃鐵礦主要由一份鐵和兩份硫化物（FeS2）組成，在高溫和低溫、有水和無水的條件，不論有微生物的幫助，或是在無任何生命作用的惡劣環境中皆能形成。舉凡隕石、火山、熱液礦床、岩石層之間的壓力、近地表岩石風化、微生物沉澱礦床，以及人為採礦過程發生火災等多種方式，皆能產生黃鐵礦。

黃鐵礦的金屬光澤和淡黃銅色的色調使它表面上與黃金相似，因此又有「愚人金」的別名。 Newscom / 達志影像

哈森與莫里森以每種礦物的生成的方式來區分礦物，經過15年不懈的努力，他們已發現大自然通過壓碎、搗碎、煮沸、烘烤等物理、化學或生物過程⋯⋯約57種方式，創造了10,500多種礦物質類型，並為每一種已知的礦物建立了個別的成因資料庫，詳細地標示了每一種礦物質形成所經歷的物理、化學或生物反應。

生命以各種方式影響礦物質

在南極洲的大象島（Elephant Island），有一種獨特的暗褐色礦物——水磷鐵氨石（spheniscidite），是當地企鵝的排泄物與土壤中的礦物相互作用所產生，命名更取自於企鵝的學名「Sphenisciformes」。如此獨一無二的結晶化合物，反映了只存於那個地區的特殊形成條件。

在南極洲的大象島上獨有的水磷鐵氨石（spheniscidite），是當地企鵝的排泄物與土壤礦物產生作用而形成。圖中為南極企鵝（chinstrap penguin）。 Newscom / 達志影像

「如果沒有生物影響，地球上近三分之一的礦物質是無法形成的，」哈森解釋道：「例如，光合作用所產生的氧氣。氧氣是一種非常活潑的氣體，它通過氧化礦物質來改變地球表面，這也是生物學重要的間接作用；當然，生命也創造自己的礦物——生物礦物，例如生物體中的貝殼、牙齒、骨骼及其他微生物。」

「每一個礦物標本都有一段歷史、都講述了一個故事；每一個都是時間膠囊，它揭示了地球的過去，這是其他任何東西都無法做到的。」生命以各種方式影響礦物質生成，而礦物質也記錄了地球的歷程。

地球新紀元人類創造新礦物

目前，地質學家將11,700 年前最後一個冰河時代以來的時間標記為全新世（the Holocene）。但是，近期開始亦有觀點認為，在工業革命後，人類在地表上的活動已經對氣候、生態系統造成全球性影響，並對地球發展產生決定性的作用，主張地球現已進入「人類世」（Anthropocene）。

有觀點主張自工業革命後，人類在地表上的活動已經對氣候、生態系統造成全球性影響，對地球發展產生決定性的作用，認為地球現已進入「人類世」（Anthropocene） Photo: Hans van Reenen

新的、人造礦物及類似礦物的化合物則支持了此一觀點。來自亞利桑那大學的馬庫斯‧奧格列裡（Marcus Orglieri）說：「在我們這個時代留下的沉積層中，未來的礦物學家將發現大量的建築材料如磚、煤渣塊和水泥，以及金屬合金如鋼、鈦和鋁，甚至是核時代的許多致命放射性副產品。他們可能還會驚嘆於一些美麗的人造寶石，如形似鑽石的立方氧化鋯（Cubic Zirconia）與莫桑石（Synthetic Moissanite）、合成紅寶石（Synthetic ruby）。」

對此，英國地質調查局（British Geological Survey）人類世工作組的秘書的科林沃特斯（Colin Waters）亦有所回應：「實際上，人類為自己的目的所創造新的類似礦物的材質，正是這些將成為我們在這個星球上存在的大量標誌」，他舉圓珠筆為例「筆尖的球是由碳化鎢製成的，自1950年代以來已經生產了數十億個，想像一下有多少這種材料正在環繞地球。」