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溫泉鄉的國寶-北投石

臺大數位典藏研究發展中心/蔡炯民、陳怡君

作品基本資料
邀稿主題 地質
作品名稱 溫泉鄉的國寶-北投石
引用聯合目錄
數位典藏檔案名稱
北投石NTUG000-M000004 典藏單位 國立臺灣大學

引用聯合目錄
數位典藏檔案網址

http://catalog.digitalarchives.tw/dacs5/
System/Exhibition/Detail.jsp?OID=1122320

作品內容

在世界上四千多種礦物中,北投石是唯一以臺灣地名作為命名依據的稀有礦物。它在北投溪特有之地理地質條件下孕育而生,而北投一地也因此得以在世界地質學界留名。

時間回溯到日治時期的臺灣,時任臺灣總督府技師的岡本要八郎(Yohachiro Okamoto)先生,在1905年(明治38年)間,於北投溪進行地質勘查與拍照記錄,偶然間將底片擺在北投溪的溪石上,造成底片曝光,於是將北投石送往東京化驗。經過東京帝國大學神保小虎(Kotora Jimbo)教授分析,發現溪中的礦石的確具有「鐳」放射性,可使底片感光,並確定其成分為「硫酸鉛鋇放射性礦石」,於是在1912年11月20日在蘇俄St. Petersburg召開的國際礦物會議中以Anglerobarite之名發表,後來因其產於臺灣北投(日語為Hokuto)之溫泉中,正式命名為「北投石Hokutolite」。

1915年(大正4年),臺灣總督府殖產局出版了岡本要八郎所撰之《北投石調查報文》,詳細說明北投石的生成、化學性質、結晶與物理性質、放射性能、以及北投地區之溫泉、地勢與地質等特性。由於當時日本人普遍相信放射性元素具有醫學療效,因此北投石深受喜愛。1923年(大正12年),當時學地球科學的裕仁皇太子(後來之昭和天皇)於「臺灣行啟」時,曾駐蹕草山(今陽明山),並至北投欣賞其嚮往已久的「北投石」,現在「瀧乃湯溫泉旅館」的日式庭院裡,仍保存一個石碑,上頭刻著「皇太子殿下御涉渡紀念」碑文,靜靜訴說北投溪的過往風華。1935年(昭和10年)臺北帝國大學(國立臺灣大學之前身)的早坂一郎(Ichiro Hayasaka)教授,接受臺灣總督府委託進行臺灣特有天然紀念物調查時,建議將北投石與指定為臺灣特有之天然紀念物,明令加以保護。

北投溫泉以白磺泉為主,只有地熱谷附近的溫泉為透明的酸性明礬綠礬泉,微綠似玉,俗稱「青磺」。從北投地熱谷流出的滾燙溫泉,挾帶著豐富的礦物質,順著北投溪流下經過一道道稱為「溪之瀧」的小瀑布,並逐漸冷卻,由於北投溪有許多孔隙多的安山岩滾落至河床,受到酸性溫泉水的影響,安山岩逐漸白化,在其孔隙和表面沉澱黏土礦物-黃鉀鐵礬,安山岩表面生長出北投石結晶,尤其在第三瀧及第四瀧有較厚層的淺白色的北投石生成。北投石是一種溫泉沉澱結晶物,只有在特殊的地理條件下才能生成。北投地熱谷冒出的泉水,酸性硫酸鹽及氯化物含量很高,再加上從地下深處溶解帶上來的微量稀土族元素和放射性元素,受水溫、溶解度、酸鹼度等因素逐漸沉澱結晶在礫石表面及間隙而成,在世界上極為少見。

北投石屬斜方晶系(Orthorhombic system),是硫酸鋇(BaSO,重晶石) 與硫酸鉛礦 (PbSO4) 組成的固溶體化合物,由於溫泉泉質中所含鐳(Ra)、鉍(Bi)、釙(Po)、錒(Ac)、釓(Gd)、鏑(Dy)、鉺(Er)、鐿(Yb)等天然放射性元素,因結晶累積附著於礦石表面,故北投石結晶體表面有釙,晶體內具有鐳等天然放射性元素,北投石的發現,除了是臺灣也是日本最早發現的天然放射源礦石,另一方面也使得台灣原子核物理研究得以開啟。

從1898年居禮夫婦發現了釙(Po)開始,由於釙只有一種固定能量的α射線,釙一直是核物理實驗裡的重要元素,1932年查兌克利用這個特性,發現中子。同年英國凱文迪西實驗室之考克羅夫(J. D. Cockcroft)、與瓦耳頓(E.T.S. Walton)共同研發高電壓直線加速器,首次完成以人工加速之粒子撞擊原子核的實驗。時任臺北帝國大學物理講座的荒勝文策(Arakatsu Bunsaku)教授得知此消息,便帶領助教授太田賴常、助手木村毅一與植村吉明建造同型加速器。當時實驗的困難之一是缺乏放射源,荒勝文策團隊從文獻中發現北投石中具有釙(Po),於是採集北投石提煉釙,利用臺灣特有北投石中釙(Po)的α粒子作為比對能量,於1934年證實了考克饒夫等人的實驗。此舉使得原居學術邊陲的臺灣,得以躋身於世界學術殿堂。

光復以後國立臺灣大學物理系由留用的日籍教授太田賴常(Ota Yoritsune)帶領許雲基等人,在政治動盪物資艱困的年代裡,籌設重組加速器,再次實驗成功。許雲基團隊所缺乏的放射源,也循此模式,由化學系張苕旭教授協助提煉北投石中的釙,作為雲霧室裡粒子軌跡的比對值。基於北投石的特殊性,從日治時期開始,有關北投石的研究便持續不斷,諾貝爾獎得主李遠哲院長1962年完成的碩士論文即是研究北投石含有的天然放射性同位素。臺大核物理團隊在許雲基教授領導下,也發展碳十四年代定年技術,後來與地質系及人類系共同為臺灣長濱文化的年代進行定年。 至今所知,全世界北投石的產地只有兩處,即北投溪與日本秋田縣玉川溫泉。北投溪的北投石多年來歷經人為採取搜刮,水源也受到污染,現今已難見到新生成的礦物,殘餘的也是少之又少。目前正在臺大校史館川流廳進行的臺大博物館群特展,臺大地質標本館特別展示北投石、以及閃玉、藍玉髓等珍貴礦石。如果無法親臨現場,可以造訪臺大數位典藏資源中心(http://www.darc.ntu.edu.tw)與臺大地質科學系數位典藏博物館(http://nadm.gl.ntu.edu.tw/gis.html )的網站,搜尋北投石的相關資料。臺大地質系劉聰桂教授也拍攝一部「發現北投石」的全紀錄影片,包括北投石的成因,產地,與研究學者的訪談,放置於「地質科學影音數位學習網」(http://nadm.gl.ntu.edu.tw/new/p2_1.html),希望社會大眾在北投溪地獄谷等地泡湯攬勝之餘,也能記憶起北投石曾經在臺灣研究歷程發展上所扮演的重要角色。

參考資料:
臺大數位典藏研究發展中心,臺大數位典藏資源中心http://www.darc.ntu.edu.tw
臺大地質科學系,數位典藏博物館http://nadm.gl.ntu.edu.tw/gis.html
臺大物理學系,臺大物理文物廳原子核物理http://museum.phys.ntu.edu.tw/
臺大地質科學系,地質科學影音數位學習網http://nadm.gl.ntu.edu.tw/new/p2_1.html
陽明山國家公園管理處,雙十年華話草山-影像回顧展http://www.ymsnp.gov.tw/web/view_20year.aspx
岡本要八郎,1915年,北投石調查報文,臺灣總督府殖產局。(可至臺大總圖書館特藏組臺灣資料區調閱)早坂一郎、高橋春吉、丹桂之助,1935,天然記念物調查報告第2輯,第15-18頁,臺灣總督府內務局。(可至臺大總圖書館特藏組臺灣資料區調閱)

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