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會找鑽石礦的植物:Pandanus candelabrum

葉綠舒
・2015/05/06 ・693字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 473 ・五年級

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植物可以幫助採礦,這已經不能算是新聞了;以前就知道生長在斯堪地那維亞剪秋羅屬的的Lychnis alpina 與生長在中非的Haumaniastrum katangense因為可耐銅,所以經常被發現長在銅礦附近,也成了尋找銅礦的人的指標植物。

Lychnis alpina.  credit:wiki
Lychnis alpina.
credit:wiki
Haumaniastrum katangense. credit:copperflora.net
Haumaniastrum katangense.
credit:copperflora.net

不過,若是說植物可幫忙採鑽石,可能會有不少人跳起來!邁阿密的佛羅里達國際大學(Florida International University in Miami)的Stephen Haggerty,發現露兜樹屬的Pandanus candelabrum似乎特別喜愛長在風化的金伯利岩形成的土壤(kimberlite soil)上。

Pandans candelabrum.  credit:wiki
Pandans candelabrum.
credit:wiki

金伯利岩含有豐富的鎂、鉀、與磷,不知道Pandans candelabrum是否因為喜愛高鎂、鉀、磷的環境,所以生長在金伯利岩土上呢?但由於金伯利岩的形成是由於地底深處的火山爆發時,把岩漿給帶上來;因此金伯利岩常含有鑽石,成為挖掘鑽石礦的人的目標。可是金伯利岩通常都在地底下150-450公里深的地方,因此並不容易在地表上發現。

發現這種植物可能是「有鑽石!」的指標,自然會方便許多;雖然以目前世界上已知有金伯利岩的地方,大約只有十分之一含有鑽石;而這十分之一之中,又只有十分之一含礦量值得開採。但若Pandans candelabrum真的可以作為指標的話,尋礦這件事應該也會容易些吧,不是嗎?只是不知道是否會危害到它的生存?

原刊轉載自作者部落格

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葉綠舒
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做人一定要讀書(主動學習),將來才會有出息。

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製藥廠的野心,與暗潮洶湧的秘密協商——《謊言之瓶》
臉譜出版_96
・2021/06/27 ・3362字 ・閱讀時間約 7 分鐘

  • 作者 / 凱瑟琳.埃班  (Katherine Eban)
  • 譯者 / 高子梅

二○○七年十月 印度新德里

馬爾溫德.辛格的起步一開始並不順利。他父親是一位創業垂統的遠見之士,但他不像他父親,他知道自己的首要任務是幫股東們創造價值。他曾告訴印度的財經媒體:「我內心是個創業家,真正的創業家的終極目標就是要創造價值。」

但是要創造出長久的價值,就不像表面那麼容易了。二○○六年接管這家公司時,這位年輕的執行長立刻複習一遍他的企管碩士教戰守冊—積極尋找收購和結盟的機會。但就算他成功地製造出話題,根據《亞洲貨幣》(AsiaMoney)的說法,蘭伯西的損益表底線卻在「下降中」。蘭伯西不得不撤回收購德國最大學名藥公司的那場標案。後來又碰 FDA 的作梗。在他看來,美國的監管機關真的「很討人厭」,不管他怎麼保證公司一定會改革,怎麼暗示它們為這家公司留點面子,對方就是無動於衷。

馬爾溫德.辛格。圖/Wikipedia

在馬爾溫德的印度老家裡,你幾乎什麼問題都可以解決,不管是靠金錢來買通還是暴力威脅。就在五個月前,馬爾溫德的弟弟席溫德跑去堵一個很愛強出頭的心臟外科醫師,因為後者在一筆交易裡反對他重返辛格家族名下新德里的一家醫院。結果外科醫生上班的時候竟碰上幾近一百名的警力和多達一整個營的快速行動部隊,全都配備防暴用的催淚瓦斯和水灌車。

但在美國,你召集不到自衛部隊,而且 FDA 也拒絕讓步。身為蘭伯西最大股東的辛格兄弟發現這些問題已經有損他們的損益表底線。但就在這些紛擾當中,馬爾溫德注意到紐約有家公司的顧問傳了一則很有趣的訊息給他。日本製藥公司第一三共(Daiichi Sankyo)裡一個叫做宇根勉(Tsutomu Une,暫譯名)的傢伙想跟他談一下策略合夥的事。馬爾溫德嗅到了商機。

在離新德里四千英里外的東京,宇根勉博士正在全球各地尋找新的收入來源。身為全日本第二大藥廠第一三共全球企業策略資深執行官的宇根勉,想要打入公司尚未涉足的海外市場,譬如印度和東歐。他需要一個成本低廉但產值又夠大的合作對象。於是目光落在蘭伯西身上。

蘭伯西實驗室有限公司。圖/Wikipedia

六十歲的微生物學家宇根勉是從醫藥創新領域裡的基層慢慢爬上來的。他在第一製藥公司(Daiichi Pharmaceutical Company)工作了三十幾年,並在該公司二○○五年與三共公司(Sankyo Company)合併之後繼續一路攀到高位。態度穩重又彬彬有禮的宇根勉從以前就有習慣把工作生涯的點滴內容記錄下來。

日本比任何一個國家都來得唯原廠藥是從,認為學名藥不值得信賴。這國家崇尚品質和衛生管理。儘管以前品質上曾受到鄙視,但它的現代製藥產業已不可同日而語,在品管上享有全球數一數二的地位。他們的藥丸必須是白色的,否則病患會存疑。宇根勉雖然是這塊謹慎招牌下的產物,卻也看出了日本製藥業的保守天性和對高成本研究的全心投入,將導致這個產業成長的趨緩。

從他的角度來看,在十一個國家設有製藥工廠、產品銷售遍布一百二十五個國家的蘭伯西,非常具有吸引力。它有眾多符合「先申請主義」的藥物申請案正在美國境內等待通過,其中仿製立普妥的學名藥勢必會是有史以來最賺錢的上市學名藥。第一三共的盤算是趁手邊還沒有暢銷藥(blockbusters)襲捲市場的空檔,先靠一批成本低廉的藥物產品來創造收入。蘭伯西似乎是一個絕佳的結盟夥伴,可以幫它達到這個目的。若是能很快完成收購,便可趕在下一季的投資者會議上撐起第一三共重創的股價。

在日本的董事會議廳裡,決策做成往往是靠共識的產生。所以宇根勉必須說服他的同僚們。

只是當第一三共的總經理小田剛(Takashi Shoda ,暫譯名)告訴他的同僚們,「印度會是一張王牌,可以讓一家日本製藥公司步上全球化。」這點子聽起來宛若空中樓閣。

對文化蘊涵向來敏感的宇根勉深知這種事要小心處理。蘭伯西不是一般的印度公司。它是一家有文化歷史的機構,是由顯赫的辛格家族創辦,已經傳了三代。現在掌權的是辛格家族裡的一位繼承人,他是受過美式教育的企管碩士,年紀只有他的一半多一點。但還好宇根勉在第一三共的地位算高,高瞻遠矚的見地向來受人敬重,商業頭腦也很受肯定。因此在二○○七年十月初,他首度伸出觸角,聯絡上蘭伯西在紐約的一位外聘顧問。

第一次對話後,不到三個禮拜,宇根勉和馬爾溫德就碰面了。銀髮整齊往後梳的宇根勉用日本腔很濃的英文開口說話。馬爾溫德措辭優雅、穿著訂製西服、包著頭巾和匹配的手帕,看上去泰然自若。他們的協商進行得很快,雙方訂好在新德里展開後續會談。宇根勉和馬爾溫德以保密方式保持聯絡,在內部報告和往來信件裡都使用「鑽石」這個代號來代表第一三共,「紅寶石」則代表蘭伯西。若有媒體詢問,便聲稱他們正在討論代工生產的協議內容。這種事情在業界很平常,並不稀罕,不會引起財經媒體的注意。

宇根勉首度伸出觸角後,又過了四個多月,兩方的對話已經從策略性合夥的議題提升到買斷協商。這位日本微生物學家和年輕的印度億萬富豪一直在股價和一些條款上討價還價。不過宇根勉對蘭伯西始終揮之不去的監管疑雲憂心忡忡。在雙方往返的電郵裡,宇根勉在律師們的指導棋下,不斷施壓蘭伯西必須詳述清楚該有的擔保、代表性與補償辦法,萬一蘭伯西的財務狀況不若馬爾溫德所保證的那樣,第一三共便可以控告對方違約。但馬爾溫德不斷擋住他的要求。最後宇根勉在一通電話裡告訴他,「我們的提問,你總是用『不用擔心』這種答案來打發,我的同僚們對此感到灰心。」同一天在第二通電話裡,馬爾溫德用他那一貫悅耳和平穩的聲音向這位科學家再三保證:「紅寶石無所畏懼,毫無過失。」

但是宇根勉仍有一些懸而未決的疑問。眾所皆知聯邦探員曾在二月突襲蘭伯西的美國總部,發出警告函抵制它的兩家主要工廠:帕奧恩塔薩希布和德瓦斯。但是沒有人知道這場調查的嚴重性究竟到什麼程度,或者這家公司的可能法律責任。馬爾溫德曾在電話裡詢問宇根勉:「你在擔心什麼?」宇根勉只能自行揣測美國司法部底下的檢察官和這世上最難纏的 FDA 監管人員到底在追查什麼。這是他的顧問們必須找到的答案。不到一個月,馬爾溫德和宇根勉在德里祕密會面,雙方都各自帶著律師和一小群高級主管。宇根勉明白表示,不管美國政府對蘭伯西進行的各種調查最後會查出什麼,都會影響第一三共的未來動作。但馬爾溫德表情淡定,保證會提供協助,對整個過程坦誠以對。他同意辦一場盡職調查會(due diligence meeting),將所有跟調查案有關的文件全攤在第一三共面前。

然後這位年輕的執行長就像把宇根勉當成自己人那樣,跟他說這些調查案的真正幕後推手是誰—輝瑞藥廠為了報復蘭伯西在立普妥專利權官司上的占盡優勢,於是透過某種手段對蘭伯西展開調查。宇根勉思索著他的說法,而蘭伯西智慧財產權顧問德斯穆克當時也出現在那群高級顧問裡,但他面無表情、沒有開口說話。

儘管馬爾溫德神情愉悅地再三保證蘭伯西「無所畏懼,毫無過失」,但這家公司基本上就是個隨時可能炸開的火藥桶。馬爾溫德很清楚這家公司最不可告人的祕密已經被記載在公司內部那份殺傷力最強的文件裡,亦即眾所皆知的自評報告(SAR),也就是拉吉達.庫馬秀給董事會看的那份批判內容毫不留情的 PowerPoint 簡報。

要是它已被徹底摧毀,馬爾溫德就不會有今天的處境。

臉譜出版_96
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臉譜出版有著多種樣貌—商業。文學。人文。科普。藝術。生活。希望每個人都能找到他要的書,每本書都能找到讀它的人,讀書可以僅是一種樂趣,甚或一個最尋常的生活習慣。

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歐洲人到來之前,美洲本土的金屬工具人
寒波_96
・2021/04/09 ・4457字 ・閱讀時間約 9 分鐘 ・SR值 556 ・八年級

美洲原創金屬工藝,鮮為後世人知

公元 1521 年,埃爾南.科爾特斯(Hernán Cortés)征服阿茲特克帝國,將殖民地命名為「新西班牙」。1537 年,接管新西班牙的安東尼奧・德門多薩(Antonio de Mendoza)寫信給伊莎貝拉女王,索求懂得開採與冶煉礦石的工具人,以便生產大炮。

總督隔年收到女王的回信:「你已經知道,你的需求當地就有。有人跟我說,那塊土地蘊藏豐富的銅礦,如果那兒就有懂得處理金屬的工匠,你可以自行安排,取得需要的量。」

出自 16 世紀的《Mapa Tlotzin》,一位美洲金屬工匠,正在用傳統的吹管冶煉金屬。圖/參考資料 2

許多人認為,在歐洲人殖民美洲以前,美洲除了金、銀等少數裝飾品外,缺乏實用性的金屬技術,這也是美洲原住民被輕易征服的一大關鍵。畢竟所謂「槍炮、病菌與鋼鐵」,沒有金屬,也就不會有槍炮和鋼鐵。

然而很少人知道,西班牙人在中美洲的殖民統治,至少前一個世紀相當仰賴美洲本土的金屬工具人。歐洲人抵達以前的中美洲,也許規模很有限,不過確實已經有些原住民專家,掌握操弄金屬的技藝。[1, 2, 3]

另一方面,最近發現北美洲的大湖區,或許是全世界最早開採銅礦,使用金屬工具的地區。這些知名度極低的美洲原住民金屬技藝,最近一系列考古研究令人眼界大開。

北美洲銅器工藝,延續數千年

五大湖區位於如今的美國、加拿大之間,擁有優質的銅礦。考古學家早就知道古時候這兒的居民,會開採銅礦與加工處理,製作矛頭、箭頭、刀、斧、魚鉤等工具;這批人被稱為 Old Copper Complex,估且稱之為「老銅文化」。

老銅文化的銅製魚鈎。圖/參考資料 4

2021 年發表的新研究想探討老銅文化的年代,便由密西根兩處地點,基維諾半島(Keweenaw Peninsula)和蘇必略湖中的皇家島(Isle Royale),搜集 53 個碳同位素定年的結果。[4, 5, 6]

比對發現,與銅製品直接相關,例如綁著矛頭的木棒,和取自地層的樣本(如木炭)相比,年齡普遍比較老。這表示地層無法代表銅器的年代,必須使用和銅器有直接關係的材料,方能判斷銅器年資。符合此一標準的樣本共 15 件,年代介於距今 3580 到 8500 年前。

另一方面,當地銅礦中有 0.2 到 1.4% 的鉛,採礦提煉會造成鉛的外洩。環境沉積物中偵測到鉛的增加,或許是古代採礦活動的見證。

不同湖的沉積物,鉛含量高峰不一樣,可能反映不同地點,在不同時間的採礦活動。該區域整體的鉛含量距今 9500 年前起有所升高,到 5000 年前降低。

現代實驗製作的銅製工具。圖/參考資料 5

綜合看來,比較肯定老銅文化始於距今 8500 年前,也許是更加資深的 9500 年前。接著在 5000 到 7000 年前達到高峰,隨後衰退,可能終結於 3600 年前之後。

若是年代正確,意謂老銅文化的誕生時期,和最早用銅的中東人差不多。奇妙的是,北美洲用銅幾千年後,不但沒有繼續發展出青銅合金之類的進步科技,反而放棄不再使用金屬。

沒有研發出青銅,也許是缺乏製作合金的金屬材料,如砷、錫、鋅。實驗也指出,用高純度的銅製作工具,實用效果未必比石器、骨器更好;而採礦應該更耗成本。這些因素都可能導致古銅文化的終結。

我家門前有小河,後面有森林,森林旁邊銅礦多,銅礦紅似火

另一篇 2020 年發表的論文,報告在墨西哥的太平洋側,El Manchón 遺址的調查。此處埋藏著原住民工匠,替殖民者生產金屬的第一手線索。

論文作者只有 2 位,Dorothy Hosler 是專精美洲原住民金屬工藝的老牌學者;遺址的挖掘時間其實早在 2001 到 2006 年,後來該區域卻成為毒梟的地盤,無法繼續探索。

El Manchón 遺址的地點。圖/參考資料 5

事隔多年之後,另一位作者,新生代學者 Johan García Zaldúa 又帶來葡萄牙、西班牙、墨西哥文獻紀錄的分析。使得這項研究包含歷史學、考古學、民族學和材料科學的多元資訊,更加完整。

El Manchón 海拔 1350 公尺,位於山谷內,對外交通不便,不適合耕種;不過 1.5 公里外的 Los Cimientos 遺址不難種出玉米、豆類等作物,足以支持日常生活。當年之所以有人長居山谷內,目的很可能是開採與冶煉銅礦。

這兒不但有豐富的銅礦,還有河流經過,更重要的是附近長滿橡樹和松樹。冶煉金屬需要大量燃料,當時技術如果生產 1 倍的銅,估計需要 20 到 50 倍的木炭。橡樹和松樹能作為高品質的木炭,使得 El Manchón 成為理想的採礦據點。

El Manchón 遺址內部。圖/參考資料 5

中美洲工具人,升級歐洲科技大煉銅

遺址內有三處區域被深入挖掘,只有一處直接留存冶煉銅礦的跡象(Sector 2)。根據附近村裡最老的人回憶,El Manchón 在他曾祖父的年代已經不再開爐,加上碳同位素定年,論文推測煉銅的肯定年代,介於公元 1630 到 1825 年。

不過當地最早有人活動,至少從公元 1250 年開始。也就是說,El Manchón 的使用時間,包含西班牙殖民之前到之後各幾百年。

論文認為當地在歐洲人到來以前,多半已經開始冶煉銅礦,只是規模有限。隨後大量生產金屬之下,較早煉銅的痕跡都被摧毀,無法分辨。

南美洲安地斯地區的莫切文化,展現用吹管冶煉金屬的陶製雕像。圖/參考資料 2

在哥倫布之前,中美洲原住民已經有能力處理銅,甚至是難度更高的青銅,其源頭似乎能追溯到南美洲的安地斯地區,沿著海岸路線傳入中美洲。不過冶煉方法比較原始,使用吹管(blowpipe)和坩堝(crucible)為工具。

然而,遺址內曾經炙熱的熔爐,至少達到過攝氏 1150 度。光憑簡單的吹管與坩堝,不可能上升到如此高溫。

由現場跡象研判,熔爐應該與風箱(bellow)合體,加強效能。這是美洲的遺址,首度出土這般升級版的熔爐。

風箱是殖民者從歐洲引進的科技,實際操作的原住民金屬工匠,顯然順利將新玩意融入舊體系,達到產量大躍進的結果。

熔爐、風箱等整套冶煉裝備的推論佈局。圖/參考資料 5

西班牙征服者,其實高度依賴這群原住民

一些文獻紀錄,以及上述的考古調查都證實,掌握金屬技藝的原住民專家,對普遍不懂採礦、冶金的歐洲殖民者幫助很大(西班牙本土缺乏銅礦,也沒有金屬技師)。

乍看之下科技進步,擁有「槍炮,病菌與鋼鐵」的歐洲征服者,在殖民美洲的初期,事實上高度依賴原住民工匠,替他們生產鍋子、水壺、硬幣、大炮等金屬產品。

原住民與殖民者之間除了對抗,在各層面也有廣泛的合作,互相利用。例如掌握難以替代技術的美洲工匠,因此得到談判籌碼,獲得免稅之類的經濟利益和特權。

與阿茲特克帝國同時存在,疆域主要位於墨西哥的米卻肯州(Michoacán)的塔拉斯卡王國(Tarascan state)善於金屬工藝,當時便選擇與西班牙人合作,度過一段相對平穩的時光。

而 El Manchón 這類交通偏遠之處,受到外界影響相對較小也較晚,早期合作的模式,似乎延續更久。

墨西哥的米卻肯州(Michoacán)古色古香的手動風箱熔爐,一直使用到不久以前。主要設計應該和 El Manchón 遺址當年的冶煉方式類似。圖/參考資料 5

過去探討西班牙殖民統治時,對具備金屬專業,而在殖民時代獲得一席之地,擁有經濟、政治協商籌碼的原住民工具人,所知較為不足,新研究對這塊有所補充。

物質層面之外,也不可忽視歐洲人殖民,對美洲社會劇烈的文化衝擊。中部美洲的原住民雖然原本就會少量使用金屬工具,對金屬的看法,仍時常帶有超自然力量的信仰成分,例如亮晶晶的銅銀合金,便被視為具有神聖性。

歐洲人殖民美洲以後,原本神聖的材料金屬,不但需要大量增產以滿足貪婪的外來政權,還被做成大炮、硬幣等富含毀滅本土力量的工具。原住民們的心理陰影面積,恐怕難以衡量。

儘管規模確實很有限,被殖民以前的美洲,仍然有發展過自己原創的金屬工藝。下次別再誤會,美洲原住民不懂金屬了。

延伸閱讀

參考資料

  1. Zaldúa, J. G., & Hosler, D. (2020). Copper Smelting at the Archaeological Site of El Manchón, Guerrero: From Indigenous Practice to Colonial-Scale Production. Latin American Antiquity, 31(3), 558-575.
  2. When Worlds Collide: European-Indigenous copper production during the Contact and Early Colonial Period of Michoacán, Mexico (1521-1607)
  3. Mesoamerican copper smelting technology aided colonial weaponry
  4. Pompeani, D. P., Steinman, B. A., Abbott, M. B., Pompeani, K. M., Reardon, W., DePasqual, S., & Mueller, R. H. (2021). ON THE TIMING OF THE OLD COPPER COMPLEX IN NORTH AMERICA: A COMPARISON OF RADIOCARBON DATES FROM DIFFERENT ARCHAEOLOGICAL CONTEXTS. Radiocarbon, 1-19.
  5. Ancient Native Americans were among the world’s first coppersmiths
  6. FLOAT COPPER IN MICHIGAN (pdf)

本文亦刊載於作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》暨其 facebook 同名專頁

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寒波_96
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生命科學碩士、文學與電影愛好者、戳樂黨員,主要興趣為演化,希望把好東西介紹給大家。部落格《盲眼的尼安德塔石器匠》、同名粉絲團《盲眼的尼安德塔石器匠》。

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會找鑽石礦的植物:Pandanus candelabrum
葉綠舒
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植物可以幫助採礦,這已經不能算是新聞了;以前就知道生長在斯堪地那維亞剪秋羅屬的的Lychnis alpina 與生長在中非的Haumaniastrum katangense因為可耐銅,所以經常被發現長在銅礦附近,也成了尋找銅礦的人的指標植物。

Lychnis alpina.  credit:wiki
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Haumaniastrum katangense. credit:copperflora.net
Haumaniastrum katangense.
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不過,若是說植物可幫忙採鑽石,可能會有不少人跳起來!邁阿密的佛羅里達國際大學(Florida International University in Miami)的Stephen Haggerty,發現露兜樹屬的Pandanus candelabrum似乎特別喜愛長在風化的金伯利岩形成的土壤(kimberlite soil)上。

Pandans candelabrum.  credit:wiki
Pandans candelabrum.
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金伯利岩含有豐富的鎂、鉀、與磷,不知道Pandans candelabrum是否因為喜愛高鎂、鉀、磷的環境,所以生長在金伯利岩土上呢?但由於金伯利岩的形成是由於地底深處的火山爆發時,把岩漿給帶上來;因此金伯利岩常含有鑽石,成為挖掘鑽石礦的人的目標。可是金伯利岩通常都在地底下150-450公里深的地方,因此並不容易在地表上發現。

發現這種植物可能是「有鑽石!」的指標,自然會方便許多;雖然以目前世界上已知有金伯利岩的地方,大約只有十分之一含有鑽石;而這十分之一之中,又只有十分之一含礦量值得開採。但若Pandans candelabrum真的可以作為指標的話,尋礦這件事應該也會容易些吧,不是嗎?只是不知道是否會危害到它的生存?

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向豐富多元的變質岩提問——《磐石紀事:追蹤 46 億年的地球故事》
貓頭鷹出版社_96
・2021/04/01 ・2564字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 513 ・六年級

  • 文 | 貝鳶業如

變質隱喻

變質(「後來形成的」)岩石是岩石世界中少數的多語通曉者,一生至少曾在兩種不同的地質環境中居住過。這些岩石所代表的是多元文化,而非文化熔爐。變質作用與熔融無關,而與固態狀態下的再結晶有關,就跟粉狀的新雪被埋起並變得易碎一樣。因此,變質岩的結構和成分風格各異,是其所棲環境的混合產物,這使變質岩成為所有地質文章中最豐富的一種。

變質沉積岩是其中最易閱讀的一種,因為它們可能尚保有分層、漣漪紋,甚至化石等可見的特徵,於是可以由所形成的變質沉積岩(也就是它們的原岩,意為「第一岩石」)中分辨出此種岩石。這就好像你憑著耳朵上一道疤痕的形狀,而認出一位你自孩提時代後就再沒見過面的老朋友。但即便再結晶作用和變形作用已然抹去這些特徵,變質岩的成分還是記錄著自己的起源身分(雖然外貌變了,你的朋友還是記得很久以前的某個夏天,曾與你一同在海灘消磨時光)。

大理岩是由石灰岩加熱所形成,而這兩種岩石主要也都由方解石礦(碳酸鈣,CaCo)所組成。

意大利托斯卡尼的大理石采石場。圖/Pixabay

大理岩之所以呈半透明狀,單純就是因為再結晶顆粒的平均尺寸較大之故。板岩、千枚岩和片岩是頁岩(泥岩)不斷經由高溫烘烤而成。晦暗無光澤的黏土會依變質作用壓力與溫度條件的不同,而形成閃亮的雲母、耐看的紫色石榴石或天藍色的藍晶石,全都是由原來黏土中本來就有的鋁和矽重組而成。

此類只在相當嚴格的物理條件範圍內才會形成的礦物,稱為指標性礦物,是烙印在岩石生涯旅程各個不同關卡的印記。地質學家研讀指標性礦物,便能夠就特定岩石從其起源一路追溯到最深的掩埋處所,再回到他當初無意間撿起這塊岩石的地表。像鑽石這種主要藉由壓力而形成的礦物,是良好的地壓計,提供了礦物形成之時,岩石所處深度的測量讀數。其他只在特定溫度下才會結晶形成的礦物,則被當成地熱計使用。這些受壓力和溫度影響的礦物即便在旅行前往地表時,依然是其宿主岩石的亞穩成分,這就像大雪堆在氣溫升至冰點上之後,還可以繼續存在一段時間。不過,從熱動力學的角度來看,鑽石不盡然恆久遠。與在地表的情況不同的是,鑽石會慢慢劣化成另一種平凡得多的碳結晶形態——石墨,也就是用來製造鉛筆芯的「鉛」。好在對珠寶商和客戶而言,鑽石劣化要耗去好幾段的地質時間。

藉由壓力而形成的鑽石,是良好的地壓計。圖/Pixabay

指標性礦物是辨識岩石變質時構造環境的關鍵。在地球大陸地殼的洞穴裡,溫度會以每公里攝氏二十度的速率穩定上升。

此種變化在礦坑深處便可直接觀察得到,在礦坑的較深處,溫度之高可能使人熱到無力。有些變質岩所含有的礦物集合與這種地熱梯度一致。也就是說,礦物所記錄下的溫度,正與我們預期中岩石所經歷受的壓力(深度)相當。這種以常見方式發展成熟的岩石所經歷過的,稱為一般性的深埋變質作用。

但許多其他的變質岩石所記錄下的溫度和壓力高峰情況,卻與這種典型的地熱梯度並不一致,亦即就岩石所到達的深度而言,這些岩石成分所暗示的溫度要不是太高,就是太低。

這意味著岩石是在熱混亂的情況下產生變質,而這正是岩漿或構造活動的標記。

若一塊岩石所含的指標性礦物在低壓下記錄到高溫(就像天才兒童過早深入成人世界),那麼這岩石必然曾在接近熱源處產生再結晶,熱源則多半是地底的大塊岩漿。

經歷接觸變質作用的岩石,所接觸的熱源大部分為地底的岩漿。圖/Pixabay

此種岩石所經歷的,稱為接觸變質作用。相反地,若一塊岩石含有高壓礦物(如石榴石、玉、罕見的鑽石等),卻從未經歷過相應的高溫,那麼這塊岩石位於深處之時,必然有某種東西使之冷卻,或至少將之隔絕開來(就像一個天真的成人過著異乎尋常受保護的生活)。

岩石是效能極低的熱導體,因此一塊岩石(尤其是大塊的岩石)是有可能在被熱得多的岩石包圍的情況下,依然保持著涼爽。

「隱沒帶」海洋地殼因自身重量的拉扯而下沉(就像厚重棉被掉下床去)回到溫暖地函之處,此處便是此種隔絕現象可能出現的地質場景。海洋地層運動進入地函(對流循環的下降部分)的速率,較其因傳導而升溫的速率快了許多倍(岩石很不容易因傳導而增溫),因此海洋地層在隱沒到地函裡千百萬年後,依然能夠保持異常冰冷的表層,這一點甚至可由地震「觀察」得到,因為穿行地球內部的震波在通過這些較冷地帶時,運動速率會提高一些。

已進入隱沒帶的岩石有時候又會再度回到地表,但我們對這種地球消化不良的現象所知極少。這些岩石含有高壓低溫礦物的特徵,很容易被辨識出來。這些岩石稱為藍片岩,因為其中一種富含鈉、稱為「藍閃石」的礦石呈牛仔布色而得名。藍閃石非常罕見,但科學期刊討論它們的篇幅卻很多,因為它們明確地訴說進入隱沒帶的旅程,使我們全都能夠免於走這一遭。再說一次:你得找到對的岩石提問才行。

圖中礦物深藍色的部分即為藍閃石。圖/wikimedia

與隱沒有關的變質岩無疑為地球所獨有。月球、水星、火星和金星上沒有將岩石從地表推回地底深處的構造循環作用,因此應該沒有變質岩的存在(除非你要把因隕石撞擊而受創,發生驚嚇變質的岩石也算進去)。

火星和金星上大規模的火山作用可能使較老的岩石被覆蓋住,因而經歷了深埋變質作用,但由於缺乏有效侵蝕媒介的存在,這些岩石就一直無聲地停留在難以企及的深處,無法到地表來訴說它們的故事。

——本文摘自《磐石紀事:追蹤 46 億年的地球故事》,2020 年 12 月,貓頭鷹出版社
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