金瓜石採金行

國立台灣博物館地學組組長 方建能博士

建構中......

[回教學研究選單]

綱要:

1. 揭開金瓜石-九份的神秘面紗

1.1 金銅礦的發現
1.2
金礦開發的歷史
1.3
金礦的開採與冶煉
1.4
光輝的黃金歲月
1.5
山城的沒落與再興

 

2. 地質與礦床簡介

2.1 地質演化

2.2 礦床的生成

2.3 礦體型態與介紹

2.4 礦石礦物

2.5 脈石礦物

2.6 母岩中常見的礦物

 

3.淘金樂

3.1淘金地點的選擇

3.2材料的採取

3.3過篩與去泥

3.4如何用搖金槽淘洗砂金

3.5如何用淘金盤淘金

3.6鐵碗精淘及砂金的回收

 

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2. 地質與礦床簡介

談完了金瓜石-九份的開礦歷史,可能有人會問:金瓜石地區的銅金礦是怎樣生成的?而金銅礦又是長做什麼樣子呢?接下來就讓我們來談談金瓜石地區金銅礦的成因與產狀。

 2.1 地質演化

金瓜石-九份金礦位於台灣之東北,組成區內的岩石主要為中新世地層,部分則為火成岩體。其地層的層序由老至新依次是:木山層、大寮層、石底層、南港層及南莊層,厚度總計約為四千公尺。岩層由砂岩、頁岩與少數煤層構成,厚度可自數公分至十公尺以上。這個區域曾經歷了上新世或更新世時代之地殼運動,並且形成許多東北─西南走向的褶皺與逆衝斷層。

大約在一百萬年前更新世時期,此地發生岩漿活動,形成數個火成岩的侵入岩體及噴出岩體,包括基隆山、武丹山、本山等三個主要侵入岩體,及草山、雞母嶺兩個噴出岩體,另外尚有規模較小的新山、九份與武丹坑東南的潛伏安山岩。而根據重力研究顯示,此區可尚有報時山、北勢坑、大粗坑、燦光寮、石筍和南武丹山等潛伏未出露安山岩體。

因為這些安山岩均含石英顆粒,一般稱之為安山岩(Dacite Quartz andesite)。然而其地球化學特性,顯示其屬於島弧的鈣-鹼岩系岩石。有學者便提出此地長石的高鈣性質,並不符合安山岩的特性。另有學者認為其石英及鹼性斜長石可能為混染物,建議以"石英"安山岩(Quartz andesite)名之。在未有定論之前,本書中仍暫以安山岩稱本地的侵入火成岩。

火成岩體內有南北向正斷層及其附近許多行小斷層和破碎帶,造成礦液上升通路,使礦化作用進行。而這些初生的地質構造控制,對金瓜石金銅礦床的形成,甚具意義。在更新世後期,此地再度發生東西向正斷層及逆斷層,並且使礦體發生小幅度錯動。

簡而言之,金瓜石地區的地質構造運動及礦化用由老至今,大致變化如下:

1.在約兩百萬年前的上新世時,菲律賓海板塊隱沒到琉球弧底下,形成部份融熔,且造成沖繩海槽張裂。
2.
中新世生成的沈積岩於更新世早期發生褶皺作用逆衝斷層作用
3.由於菲律濱海板塊隱沒生成的岩漿逐漸上湧, 在一百七十萬年至一百萬年前左右,
安山岩沿著背斜軸脊附近侵入這個區域。
4.接著發生
南北向高角度斷層;在本山,斷層面向東傾斜,而在九份則向西傾斜
5.在一百萬年前
左右,金銅礦化作用及角礫岩筒爆發作用,沿著上述許多斷層及其附近發生
6.稍後又生成一些
東西向斷層,並且切過南北向的金銅礦化帶,及某些角礫岩礦筒。
7.後來
沿著這些東西向斷層又發生了較後期的金礦化作用。

 

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2.2 礦床的生成

礦化作用

由於火成作用本身會帶來一些熱液,而熾熱的火成岩體也會加熱地下水,這些熱水在高溫高壓下溶有較多的礦物成分,他們會順著火成岩體或沈積岩內的斷層和破碎帶上升。當熱水礦液上升到較淺處時,其溫度及所受的壓力降低,礦物成分的溶解度也跟著降低,於是過飽和的礦物成分便在適當的環境沈澱下來,產生所謂的『礦化作用』。如果礦物成分沈澱累積的量夠多而能夠符合開採價值,便形成礦體了。

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2.3 礦體型態與介紹

金瓜石地區的礦體依其種類,性質成因等,可以分為三型,即本脈型金銅礦體,脈型金礦體及角礫岩筒型金銅礦體。

除了上述礦體形態外,金瓜石的有許多金礦體都是以富礦體(金包)產出。所謂『金包』,它的體積很小,一般只有幾公尺直徑,十餘公尺至數十公尺長,而其含金品位卻極高,據許多開礦者言,富者在一碗礦砂中便可洗出近半碗的黃金,一個『金包』通常便可生產一噸或更多的金子。林朝棨和譚立平教授都曾指出金瓜石的金礦可能有四分之三是由這種富礦體生產的。然而這種『金包』非常不容易探勘,以前找到的「金包」大都是挖礦中"不小心"碰到的。

 脈型金礦體

脈型金礦體分布於九份潛伏安山岩體、新山安山岩體以及武丹山安山岩體的中間或其周圍。有些學者因此又將其細分為九份系礦體、新山系礦體與武丹山系礦體。此型礦體全部屬於淺溫熱水裂縫填充礦體,礦體呈脈狀,礦脈的大小變化甚大,厚者1公尺,薄者不過幾公厘,走向可延長達1200公尺,而短的則不過數公尺。

礦脈中的礦物以方解石為主,帶有黏土礦物、菱錳礦、石英、黃鐵礦、白鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦及微量的輝銻礦與重晶石等礦物。在金銅礦體中主要的產物如硫砷銅礦、呂宋銅礦及明礬石等,在此型礦體中鮮有發現,即使有,亦非常稀少。在地表附近的氧化帶中,礦脈因風化作用,脈石常分解生成許多黏土及其他次生礦物,形成黏土脈。

此形礦脈中出產自然金為主,金的顆粒粗大,一般以肉眼即可辨別。自然金通常含有百分之二十五至三十五的銀,顏色較純金白,在永代脈所產出的黃金,含銀甚至在百分之三十五以上,此種含銀重超過20%的金,一般也稱之為銀金。自然金普通呈塊狀、粒狀、薄片狀、樹枝狀、針狀海棉狀及毛髮狀等,有些單獨生長在方解石等礦物的裂縫中,而也有含於黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦等礦物中,其產狀變化無常。

自然金塊經常很大,重量在20兩以上的並不稀罕,已故台灣大學林朝棨教授便曾親自採到一塊重60多兩的大金塊;而最大者,據說是在日據時代之前,在小金瓜露頭附近的謂十三礦的地方所產,重達六十三台斤。

此型的金礦在九份附近有甲脈、乙脈、丙脈、永代脈等四條主礦脈及其他許多零星小脈。其中以甲脈最大,它大約沿著潛伏的九份安山岩體西側發育,呈約略弧狀,南北延長約1200公尺,垂直深度亦大,至九份十號洞(海拔21公尺)尚能追蹤。

新山附近的金礦脈各別的規模雖不大,但卻是礦脈叢生,一般以新山礦體群稱之。在新山礦體群與九份潛伏安山岩體間,還有七四O尺脈一OOO脈一五三O脈等礦體。上述這些礦體大約呈南北向延長。

而在武丹山附近則有接觸脈、龜脈、鶴脈、福已脈、寶脈、夷脈、武丹脈、黃鐵礦脈等礦脈,其中除接觸脈位於武丹山安山岩體北緣與沈積岩接觸帶附近,呈大約東西走向以外,其餘礦脈則主要仍是呈大約北北西---南南東走向。

這些金礦脈大部份沒有出露地表,少數有出露地表的,也由於礦脈不大,在風化後和附近地面的表土混在一起,加上芒草等植被覆蓋,通常不易查覺。根據多位資深礦工告訴筆者,他們在武丹山及九份附近山坡小溝淘金,仍可發現砂金,顯示確實有礦脈延伸至地表。

九份最大最重要的甲脈礦體在地表雖不能看到礦脈,但是卻可以追蹤到他的蹤跡,它的北段約略位在金山橋所橫跨的小溪下方。九份甲脈是順著九份潛伏安山岩體西側的斷層發育的,斷層所經過的地質較軟弱,因此容易受侵蝕形成河流。這條河溝可能便是順著甲脈斷層形成的。

另一條在地表可以追蹤的金脈是武丹山北邊的"接觸脈",它沿著武丹山安山岩北邊與沈積岩接觸帶的斷層發育,因而得名。這條斷層在地表仍可觀察到局部痕跡,在102公路往樹的礦道經過土地公廟處,往西南望去便是武丹山,在山坡北邊上便依稀可見此條東西向的斷層通過。

 脈型金銅礦體

脈型金銅礦體主要分布在本山安山岩附近。礦物除了填充在裂縫之外,並浸染到礦脈周圍的岩石內。礦砂為含金黃鐵礦、硫砷銅礦、呂宋銅礦及少數法馬丁礦,脈石礦物則有石英重晶石明礬石。此型礦脈各處含金量比較均勻,但不見有如九份等地的金脈礦體之大塊自然金;其產狀及性質顯然不同,此類礦體產出的黃金一般肉眼均看不到,並且常存在黃鐵礦或硫砷銅礦等礦物內部,僅在少數富礦體才可發現如砂粒般或頂多如芝麻般的金粒。不過黃金顆粒雖然較細,但其成色較高,含銀量一般在15%至10%以下,顏色也較紅。

此型礦體的生成溫度一般相信較脈型金礦來的高,大約可達中溫甚而深溫礦床的溫度(即500C左右)。礦體也是呈脈狀,但是規模一般較九份等地的金脈要大。中裂縫填充的部份最寬約10公尺,平均寬約2.3公尺,而礦體中心附近通常具有明顯的矽化帶,外圍則有黏土化帶。

這些矽化或黏土化的圍岩也經常浸染有足夠經濟開採品位的黃金,將它們計算在內的話,則礦體最寬處可達百米以上。脈長最長者可達二公里多,短的也多在數百公尺左右。本山本脈是此型礦體中最大者,他的垂直分佈從以前海拔600餘公尺大金瓜頂延伸到海平面以下130公尺仍未終止,越過700公尺

屬於這類型的礦體除了上述的本脈礦體外,尚有其東邊的一號脈、二號脈、三號脈、四號脈及五號脈等,他們多蘊育在本山安山岩內附近及其周圍的沈積岩內。另外在東北方向鶴礦體及第三長仁礦體,鶴礦體發育於無名的火山岩岩脈中,而第三長仁礦體則蘊育在南港層的砂岩中。

這些礦體除本脈及第三長仁礦體外,大部份也都沒有出露地表。

本脈礦體的規模非常大,從現今金瓜石台汽公車總站南緣向南沿伸到武丹坑,最長的部份可達2公里多。它的最北端及南端位於沈積岩內,而中段位在安山岩內,本脈的最北端的矽化砂岩從金瓜石車站南望便可看見了,再往南一點,便是本脈礦體的本山礦場。金瓜石地名來源的大"金瓜石"正是本脈礦體的一部份,它原位於現在本山礦場的上方,原始海拔高度達600多公尺,但後來台金露天開採時已被全部挖光了,也由於露天開採的關係,現在本脈在本山礦場出露的非常清楚,成為最佳的野外地質教室,不僅國內各大學相關科系學生都會來此實習,甚至也是國外及大陸相關的專家到金瓜石考察必到之地。

本脈礦體再往南到了中段,出露並不明顯,山頭上除了部份黏土化岩石以外,並看不到礦脈本體。然而再往南到了樹梅礦場,本脈礦體又因為露天開採而明顯展示出來,這媊q體是位在南港層砂頁岩中,原來沈積岩中的海膽化石及生活活動痕跡的生痕化石仍處處可見,許多化石甚至被黃鐵礦置換了,非常漂亮。

第三長仁礦體也是一個巨大並且有出露地表的礦體,它南北延伸最長處近1000公尺,大約北10度東走向,向東傾斜約30度,由海拔約450公尺至海平面以下。它北段的矽化砂岩礦體從本山礦場或第一長仁礦體便可看得到,目前第三長仁礦體也因為露天採礦而出露更清楚,從其北方南望,還可以看到砂岩層明顯的層理呢! 

角礫岩金銅礦筒

金瓜石礦區東邊發育有許多重要的角礫岩礦筒,大約呈北10度東之帶狀分布,主要賦生在南港層之砂、頁岩中。礦筒本身垂直分布由200700公尺,直徑約數公尺至20公尺左右。礦筒及其邊緣之礦化帶常形成南北向長橢圓狀,長度約30~130公尺,寬度約5~50公尺。

這些角礫岩礦筒可分成南北兩群,北群以第三長仁地區為中心,包含龜北、龜一、龜二、牛伏、半平山、獅子岩、第二長仁、第四長仁、第七長仁、第八長仁等礦體,分布於台金座標南4001000公尺,東250750公尺之間。南群主要分布在粗石山及其北邊,包括吉支、吉祥、吉微、吉東、吉江、五百米、及粗石山等礦體,分布於台金座標南19002400公尺,東0500公尺之範圍。而兩群之間(台金座標南10001900公尺)無角礫岩礦床的記錄。其他尚有第三長仁西北方之第一長仁礦體、草山西南方之草山礦體,以及金瓜石南方,石筍地區的安山岩角礫岩露頭。余(1994)在半平山東坡及小金瓜地區亦新發現有角礫岩筒之存在。

根據台金資料顯示,各角礫岩礦體水平方向之大小約在數公尺至數十公尺,垂直延伸則由數十公尺五百公尺以上。各角礫岩礦體之高度分布則參差不齊,但大體而言,北群較南群低,第三長仁地區各礦體之頂部約在海拔300500公尺,而粗石山地區礦體之頂部則約在海拔500600公尺

除粗石山地區少數角礫岩礦體的部分發育在安山岩中以外,所有的角礫岩礦體均賦生於中新世的砂、頁岩中。第三長仁地區的角礫岩礦筒,圍岩全為南港層之砂、頁岩。在金瓜石附近侯峒的南港層可分為下列五個岩段:

              1. 十分寮段     230公尺厚
              2.
新寮砂岩     110公尺厚
              3.
大華段         80公尺厚
              4.
暖暖砂岩     114公尺厚
              5.
碩仁段         181公尺厚

第三長仁礦脈產在新寮砂岩之中,而牛伏及龜礦體等賦生於新寮砂岩及上方的十分寮段。

粗石山及半平山地區角礫岩礦體之頂部生成於南莊層之中、下部砂頁岩內,而底部則同樣發育於南港層中。 根據岩層走向,礦體所在位置及參考台金未發表之坑內資料,四坑本路附近進入南港層之十分寮段,六坑本路至七坑各中段則為大寮砂岩,而暖暖砂岩則位於七坑本路以下。

草山礦床圍岩以南莊層砂、頁岩為主,第一長仁及小金瓜礦體則發育於石底層中。石筍地區的安山岩角礫岩的圍岩則為大寮層砂岩。

金瓜石地區之角礫岩礦筒,除了少數如獅子岩、牛伏及吉江礦體等,有部分出露地表,可以明顯看到角礫岩構造外,大部分角礫岩礦筒均未出露地表,而僅有不具角礫岩構造之矽化頂部出露(如粗石山及龜礦體),或者頂部僅黏土化,甚而不具蝕變(Alteration)現象且未出露地表(如牛伏南端之角礫岩筒)

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2.4 礦石礦物

地球的地殼可以說是一個礦物聚生的大家庭,當其中任何一種礦物富集到某一個程度,可以達到經濟或商業上有開採價值時,便形成一個礦床(Ore deposit)。一個礦床可能同時具有多種可以開採的物質,例如金礦便常與銅礦共生。而在一個礦床中所生產具有經濟價值的礦物,我們便稱之為礦石礦物(Ore minerals)。金瓜石常見的礦石礦物有下列各種礦物:

自然金 (Native Gold)

晶型與習性 顏色 條痕 光澤 透明度
等軸晶系,主要的結晶形為八面體、六面體及十二面體,但金的結晶很少發現。金通常以不規則顆粒狀、樹枝狀或片狀產出。 金黃色,當金含銀的時候,它的顏色會變得較淡較白,含銀量越多,顏色便越白。 和其顏色一樣。 金屬光澤。 不透明。
解理 斷口 硬度 比重 化學成份
劣。 參差狀。 2.5~3.0。 19.3,但是因為自然金常含銀等雜質,會使比重降低,一般約為 19.3 ∼ 15.6 左右。 Au。黃金中經常含有銀,當含銀量超過 20﹪時,便稱為 "銀金",除了銀以外,自然金亦常含有微量的銅、銠、鈀及其他貴金屬元素。

黃金具有非常高的延展性,通常可由其特殊的金黃色及延展性可切性加以鑑別。它很容易與黃鐵礦(俗稱 "愚人金")及黃銅礦混淆,但是黃鐵礦較硬,顏色較白,條痕是黑色的,而黃銅礦雖然硬度也不大,但是較脆,從這些特性都可以加以區別。另外,某些絹雲母或受風化的黑雲母碎片也常常容易被誤以為是黃金,但是雲母類礦物用指甲尖或刀片很容易壓破,並且這些礦物很輕,在水中淘洗也可以馬上加以區分。

在金瓜石地區,金主要以自然金或銀金(Electrum)產出,有時也包含在其他礦物,主要為黃鐵礦的內部。一般而言,在九份及武丹山地帶各礦體所產出的黃金顆粒較大,歷史記載有大達一尺者;另外,這個地區的自然金的成色較低,大致只有 600 ∼ 750 左右。而本山及長仁等地區金的顆粒平均而言較小,但是成色則較高,一般在 800 ∼ 900 以上。黃金的成色(Fineness)是一種指示金在自然金內含量的指標,其計算公式如下:

   

純金的成色即為 1000,成色越低表示含銀越高。成色高的金除了顏色較金黃,比重也較大,而成色低的金的顏色較白,比重也較小。

在早期採金者或銀樓業者便常利用黃金顏色來判定其純度,他們使用一種磨平的黑色細緻的硬頁岩,俗稱 "試金石" 者,將金在它上面輕輕劃線,如果是純金,劃出來的線會有點偏紅,而 18K 金的線,看起來便有點白了。這個方法雖然不是十分精確,但卻也是非常方便實用的個方法。

 硫砷銅礦 (Enargite)

晶型與習性 顏色 條痕 光澤 透明度
斜方晶系,柱狀晶體,有垂直條紋,有時呈緻密粒狀或塊狀。 灰黑色至鐵黑色。 黑色。 金屬光澤。 不透明。
解理 斷口 硬度 比重 化學成份
柱狀解理、優。 參差狀斷口。 3.0 ∼ 3.5。 4.4。 Cu3AsS4 ,含銅 48.3﹪、砷 19.1﹪、硫 32.6﹪,通常含有銻。

硫砷銅礦是金瓜石主要產銅的礦石礦物之一,它亮黑色的柱狀晶體使得它在此地非常容易被辨認出來。硫砷銅礦產在本山附近各金銅礦脈以及各角礫岩礦筒為主,結晶大小隨深度變深而變大,在以前本山八坑曾產出直徑一公分以上,長度達 10 餘公分的晶體,可惜現在已無法看到了,目前在地表處,多只能看到約 0.5 ∼ 1 公分長的硫砷銅礦細柱狀晶體。

硫砷銅礦的晶體常聚集叢生成晶簇,生長在礦脈或岩洞中,在現今本山、樹梅、第一長仁、第三長仁及年伏等許多礦體的地表露頭均仍可尋得他們的蹤跡。

硫砷銅礦是非常脆的礦物,輕輕碰撞便會斷碎,因此懇請讀者若有發現,請不要想把它敲下帶走,因為你很可能只會敲下一堆碎屑,暴殄了大自然美麗的事物,說不定還惹得別人罵你沒公德心。何不用心欣賞,套句廣告話:"除了歡樂回憶,不帶走一草一木",讓美好的礦物留在大自然中,讓更多的人能與您分享。 

呂宋銅礦 (Luzonite)

晶型與習性 顏色 條痕 光澤 透明度
正方晶系,常呈塊狀,偶呈短柱狀晶體。 紫黑色。 黑色。 金屬光澤。 不透明。
解理 斷口 硬度 比重 化學成份
劣。 不平 ∼ 貝殼狀。 3.5。 4.4 ∼ 4.6。 Cu3AsS4 ,銅佔約 48.3﹪、砷 19.1﹪、硫 32.6﹪(和硫砷硐礦一樣),一般常含有銻。

呂宋銅礦也是金瓜石重要的產銅礦物,它的化學成分和硫砷銅礦一樣,兩個礦物屬於 "同質異構物"(Polymorphism),即具有相同的化學成分,但因生成時環境的變化,造成原子排列方式差異,而形成了不同的礦物。

呂宋銅礦產出的地點和硫砷銅礦類似,集中在金瓜石及其東部各礦體,九份及武丹坑礦體鮮有發現。通常呂宋銅礦會和硫砷銅礦生長在一起,硫砷銅礦較黑且常呈柱狀結晶,而呂宋銅礦則略帶紫色光彩且以塊狀產出,因此很容易加以辨別。

 黃鐵礦 (Pyrite)

晶型與習性 顏色 條痕 光澤 透明度
等軸晶系,時常以晶體產出,普通的晶體為六面體、八面體、五角十二面體。有時亦呈塊狀、粒狀、腎狀等。 淡黃銅色。 黑色。 金屬光澤。 不透明。
解理 斷口 硬度 比重 化學成份
劣。 參差狀至貝殼狀斷口。 6-6.5。 4.9~5.2。 FeS2。通常含有少量的鈷、鎳、銅、砷等元素。

黃鐵礦是在自然界中常見的礦物,而在金瓜石地區更是普遍。由於黃鐵礦的色澤呈閃閃發光的金黃色,經常被誤認為是黃金,故有''愚人金''的俗稱。但實際上黃鐵礦和黃金是有很大的差異存在,讓我們為您介紹幾種在簡易的野外辨識方法,下次您便不會被'愚人金'給愚了。

1.顏色:黃鐵礦雖然也是閃閃發亮的黃色,但它的顏色較偏白,不像黃金的黃是有點帶橙色的黃。
2.條痕:可以用硬物在礦物表面刮刮看,黃金刮下來的粉末仍呈黃金色的,但是黃鐵礦磨下來的粉末則是黑色的。
3.結晶習性:黃鐵礦經常以漂亮的晶形產出,而黃金一般呈現不規則形狀,因此通常看到良好晶面的大概都是黃鐵礦。
4.比重:純金的比重是19.3,雖然它常含有銀,比重可能只有19.3-16左右,但比起黃鐵礦的4.9-5.2仍然大上許多,相信您在手中惦惦看,或以淘金盤淘洗一下,便可以感覺其差異了。

在鑑定的時候最好是將上述方法綜合應用,可增加其準確性,以免反將黃金誤判為黃鐵礦,那就更冤枉了。

在金瓜石九份地區,地表附近的黃鐵礦結晶較小,一般只有0.5公厘到2公厘大,以正方體,八面體較常見。而在地底深處,黃鐵礦的晶體較大,且以八面體為主,在本山的八坑(大約海平面下約132公尺)曾發現邊長達10公分的黃鐵礦八面體晶體。

除了晶體大小及晶型會隨深度有所變化以外,黃鐵礦內部微量元素的含量也會隨深度而有所變化,根據研究指出,在金瓜石地底深部黃鐵礦含有較多的銅、砷、鈷以及鎳,而淺部的黃鐵礦則一般含較多的銀、鉛及鋅。

此外,由於金瓜石地區可能有多次的熱水礦液作用,有些黃鐵礦會具有雙層的結晶,而且內層和外層的化學成分有所差異,顯示兩者的生成環境或熱液性質不同。

黃鐵礦一般均含有銅,且熱水作用生成的黃鐵礦含銅較沈積作用生成的高。台灣地區黃鐵礦之含銅量曾有多位學者研究,一般均認為銅是以固溶體或包裹物存在。

筆者等以電子微探儀(Micro-probe)偵測牛伏地區黃鐵礦之銅含量,亦發現部分黃鐵礦含銅極不均勻。台大地質系陳正宏教授等曾以電子微探儀研究黃鐵礦之含金、銅情形,發現牛伏地區有一顆黃鐵礦局部含銅可高達4.4%,該粒黃鐵礦之某些測點含銅卻低至0.1%,且未發現包裹體存在,顯示銅極不均勻地以固溶體存在該黃鐵礦中。黃鐵礦中固溶體銅含量越高,通常代表其生成溫度較高。顯示生成牛伏地區高銅黃鐵礦之熱液,其最高溫度比本山本脈八坑之熱液更高。而由於該高銅黃鐵礦內部含銅量極不均勻,可能該高溫歷時不長,且溫度變化迅速,高銅黃鐵礦在短時間內迅速形成,內部未能達到平衡狀態。

黃鐵礦的主要成份為硫化鐵,常被用來作為製造硫酸的原料,另外,金礦地區的黃鐵礦經常含有黃金,例如根據筆者的研究指出,小金瓜附近的黃鐵礦含可達100ppm,此種含金的黃鐵礦也是提煉黃金的重要材料,但黃鐵礦要提煉黃金前必須先經過鍛燒。早期金瓜石的黃鐵礦便曾先送往台肥作為製造硫酸鹽肥料的原料,然後礦渣再運回金瓜石煉金。

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2.5脈石礦物

礦床中除了具有經濟價值的礦物以外,也常有其他許多種礦物伴生,但是因為它們的數量不多,未達符合開採提煉的含量,這些礦物我們稱為脈石礦物(Gangue minerals)。在某一個礦床的脈石礦物並不是在別的地方也都是脈石礦物,例如在金瓜石-九份的閃鋅礦及方鉛礦因為量少不能成礦,但是它們卻是世界重要鉛、鋅礦床的主要礦石礦物。金瓜石-九份地區常見的脈生礦物介紹如下:

石英 (Quartz)

晶型與習性 顏色 條痕 光澤 透明度
六方晶系,晶體極為普遍,通常呈六方柱,柱面上有水平的條紋。但也時常以塊狀產出。 石英的顏色因所含變化極大、幾乎各種顏色均有,但一般仍以白色的較多。 白色。 玻璃光澤。 透明至不透明。
解理 斷口 硬度 比重 化學成份
劣。 貝殼狀斷口。 7 2.65 SiO2

石英是地球上非常普遍,且大家也十分熟悉的礦物。在金瓜石地區,石英質的礦物非常多,但可惜的是很少有漂亮的結晶。

比較值得一提的是安山岩內的'高溫石英',它的外形有時約成圓形,有時接近八面體,大小約2-5公厘,顏色透明至白色,散布在安山岩中。石英由於性質穩定,在安山岩受到熱水礦液作用時不易發生變化,因此不管是新鮮的安山岩或者是受過矽化作用、黏土化作用綠泥石化作用的安山岩內,均可發現"高溫石英"的蹤跡。如果想要蒐集高溫石英晶體的話,可以在較軟的黏土化安山岩內挑取。

另外金瓜石地區許多矽化作用的岩石,主要成份也都是石英物質,但多是微晶質(結晶顆粒非常微小)的二氧化矽礦物,或者稱為石髓(Chalcedony)。這微晶質的石髓通常是白-灰色,但有時會因含雜質而呈黃色或黑色。這些不同顏色的石髓相混,常顯現出漂亮的圖案,也頗具可觀性。

少數結晶漂亮的石英(或稱水晶),只有局部岩石孔洞或裂隙中出現,但其晶體通常不大。 

重晶石 (Barite)

晶型與習性 顏色 條痕 光澤 透明度
斜方晶系,常呈板狀晶體。 無色,或白、黃、青、褐、紅色。 白色。 玻璃至珍珠光澤。 透明乃至於不透明。
解理 斷口 硬度 比重 化學成份
優。 參差狀斷口。 3~3.5。 4.3~4.7。 BaSO4。但時常會含有少量的鍶及鈣。

重晶石經常具有漂亮的晶形。在金瓜石地區,重晶石的顏色為透明至白色,晶型以片狀或板狀為主,晶體大者可達5公分以上,主要生長在矽化岩石的孔隙或裂縫內。可能是由於顏色和晶形的關係,此地的礦工常將重晶石稱為"馬齒石"。

前面提到金瓜石地區曾發現許多富金包,小小的礦體便可產出許多黃金。富金包內通常產有許多重晶石,並且在這些重晶石的周圍散布許多黃金顆粒,非常漂亮。但是很可惜的是,這些漂亮的樣品多被挖去提煉黃金了,能夠保存下來的並不多。現今在金瓜石-九份地區有許多人仍在售佈有黃金的重晶石或礦石標本,其中有部份是人工將黃金噴點上去的,看起來卻也頗漂亮逼真的。

除了以晶體產出之外,在九份地區,還曾發現有塊狀的重晶石,顏色是白色的,厚度達10公分以上。 

明礬石 (Alunite)

晶型與習性 顏色 條痕 光澤 透明度
六方晶系,通常呈塊狀、粒狀、纖維狀或土狀,晶體較少,晶體一般為小菱面體。 無色、白色、或略微偏黃或紅。 白色。 玻璃至珍珠光澤。 透明至半透明。
解理 斷口 硬度 比重 化學成份
具有優良的底軸面解理。 貝殼狀斷口。 3.5~4.0。 2.6~2.8。 明礬石之化學成分為KAl3(SO4)2(OH)6

世界上大部分的明礬都是以土狀或塊狀等產出,而像金瓜石地區以菱面體晶形產出的不多,因此許多國外地質學者都很喜歡蒐集它。此地的明礬石晶體為白色至淺黃色,晶體可達1公分以上,通常叢生在岩石表面之上,但也有發現和硫砷銅礦等交互生長的。

在野外或坑內發現的明礬石晶體的表面通常會覆有層鐵的含水次生礦物,而使顏色呈現七彩光澤,礦工們多以"彩色石"稱之。

金瓜石除了有結晶的明礬石以外,當然也有許多土狀(狀)的明礬石,它的顏色是白色的,外形和一般白色黏土礦物不易區別,通常須要在實驗室內鑑定。 

白鐵礦 (Marcasite)

晶型與習性 顏色 條痕 光澤 透明度
斜方晶系,普通呈塊狀細粒鐘乳石狀腎狀或球狀,常具有放射狀構造。 淺黃灰色至淺鐵灰色。 黑色。 金屬光澤。 不透明。
解理 斷口 硬度 比重 化學成份
可。 參差狀。 6.0-6.5。 4.8-4.9。 FeS2,有時含有砷及銅。

白鐵礦和黃鐵礦屬於同質異構物,兩者具有相同的化學成份(FeS2),但結晶構造不同

白鐵礦的數量及分佈均遠不如黃鐵礦。白鐵礦是由強酸性溶液在低溫下生成的,而黃鐵礦則可在廣泛溫度下,從酸或鹼性溶液中生成,生長的條件較白鐵礦寬廣。白鐵礦也比黃鐵礦容易風化變化成褐鐵礦及水膽礬等礦物。

白鐵礦在九份及武丹山一帶的金脈中較多,在金瓜石金水公路的迴頭彎及樹梅南邊武丹坑均曾發現白鐵礦。它們的顏色呈灰色,一般具有腎狀的外形以及放射性的構造。 

方解石 (Calcite)

晶型與習性 顏色 條痕 光澤 透明度
方解石屬於六方晶系,經常呈菱面晶體,但有時亦呈塊狀粒狀產出。 無色至白色。 白色。 玻璃光澤至土狀光澤。 透明至不透明。
解理 斷口 硬度 比重 化學成份
極優良之菱面體解理。 參差狀。 3 2.72 CaCO3,有時含少許鎂鐵或錳。

方解石也是非常普遍的礦物,例如大家所熟悉的大理岩(大理石),主要的便是由方解石礦物構成的。

方解石具有非常強的雙折射性,透過其透明晶體觀看緊貼晶體後方的文字或圖案,會變成雙重影像,非常有趣。但是漂亮的結晶並不常見。

但是金瓜石地區的方解石一般都是白色並且少有漂亮的結晶。他們多產在九份、武丹山一帶的礦體。在本山及角礫岩礦筒地區,則要在離礦體較遠的地方才可以發現。方解石通常呈薄層生長在礦脈中。

白色且不具晶形的方解石,外表很像石英,在野外可以用硬度或稀鹽酸加以區別。方解石的硬度只有3,用小刀片便可很容易刮下粉末,而石英的硬度高達7,無法用小刀刮傷。另外方解石碰到稀鹽酸會產生很多泡泡,而將稀鹽酸滴在石英上則不會有任何反應。 

閃鋅礦 (Sphalerite)

晶型與習性 顏色 條痕 光澤 透明度
正方晶系,常呈粒狀或塊狀產出。 質純時為白色,但一般為黃色紅色乃至於黑色。 白色至淡黃色。 金剛光澤至脂肪光澤。 透明至不透明。
解理 斷口 硬度 比重 化學成份
優。 參差狀。 3.5-4.0。 3.9-4.2。 ZnS,通常含有鐵。也常含錳、鎘、鉈及汞等。

閃鋅礦除了是提煉鋅礦的主要礦物以外,也是提煉鎘和鉈的主要材料。不過,金瓜石地區閃鋅礦的量不多,所以並未被當作鋅礦開採。

閃鋅礦只有在九份及武丹山一帶的金礦脈中發現,一般呈暗黃褐色或暗紅色粒狀產出,破裂面的顏色較淡。 

纖維鋅礦 (Wurtzite)

晶型與習性 顏色 條痕 光澤 透明度
六方晶系,常呈纖維狀或塊狀產出。 黃紅色乃至於黑色。 黃色。 脂肪光澤。 透明至不透明。
解理 斷口 硬度 比重 化學成份
良。 參差狀。 3.5-4.0。 3.9-4.2。 ZnS,通常含有鐵。也常含錳、鎘、鉈及汞等。

纖維鋅礦又名鋅石,它和閃鋅礦為"同質異構物"。通常發現於金瓜石的金銅礦床中。在第一長仁及鶴礦體中,纖維鋅礦以放射纖維狀的集合體,聚集成球狀或葡萄狀體,覆蓋在重晶石上,所以它的生成時間晚於重晶石,是較晚期熱液所生成。

在竹礦體的晶洞中亦發現有腎狀,長5至10公釐之放射狀結晶,但未見其他的共生礦物。

 

方鉛礦 (Galena)

晶型與習性 顏色 條痕 光澤 透明度
等軸晶系,通常晶形發達,常見的晶形為六面體及八面體。 鉛灰色至銀色。 灰黑色。 金屬光澤。 不透明。
解理 斷口 硬度 比重 化學成份
非常優良的六面體解理。   2.5。 7.3-7.6。 PbS,經常含少量的銀。

方鉛礦是屬於較低溫環境的產物,在金瓜石地區只在九份及武丹山一帶的金礦脈中產出。它的顏色和銀的顏色很接近,但是方鉛礦常具有非常良好的六面體(正方體)晶面,以及優良的解理面,因此很容易辨認。

方鉛礦是金屬鉛的主要來源,另外由於方鉛礦常含有銀,因此也常成為重要的銀來源。

在基隆河中淘洗砂金時,時常可以發現銀白色發亮的方鉛礦,由於它的比重很大(7.3-7.6),因此不容易被沖走。你若有放大鏡,不妨仔細觀察一下,看能不能觀察到它漂亮的正方形的晶面。

 

辰砂 (Cinnabar)

晶型與習性 顏色 條痕 光澤 透明度
六方晶系,通常以緻密塊狀或粒狀產出,偶爾呈菱面體或厚板狀結晶。 鮮紅色,也有深紅、褐紅,甚至黑色者。 深紅或紅褐色。 金屬至金剛光澤。 透明(結晶度好者)至不透明。
解理 斷口 硬度 比重 化學成份
~良。 參差狀。 2~2.5。 8~8.2。 HgS。

辰砂也叫朱砂,是主要的煉汞原料。它經常呈現出非常鮮豔漂亮的紅色,有名的印材"朱砂凍",便是因含有辰砂而顯得驕豔動人。

金瓜石的辰砂常形成葡萄狀的集合體或小粒狀,顆粒通常在3公厘以下,以角礫岩礦筒地區產出較多。由於它的比重很大,在淘洗砂金時也很容易發現它。

在金瓜石南方不遠的雙溪鄉平林村是台灣唯一開採水銀的地點,當地的水銀礦石主要便是辰砂。

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2.6母岩中常見的礦物

除了礦體中的礦物之外,金瓜石-九份地區常見安山岩中,也有些漂亮且有趣的礦物值得介紹: 

黑雲母 (Biotite)

晶型與習性 顏色 條痕 光澤 透明度
單斜晶系,晶體通常呈板狀,具有六邊形或菱形的外形,有時有水平條紋。 暗褐或黑色。 白至灰色。 依結晶度及化學成分差異,可由次金屬光澤或玻璃光澤至珍珠光澤。 透明至不透明。
解理 斷口 硬度 比重 化學成份
極優良的底軸面解理。 參差狀。 2.5~3.0。 2.7~3.4。 K(Mg,Fe)3(AlSi3O10)(OH)2,成份變化很大。

黑雲母為極常見的雲母類礦物,在金瓜石各個安山岩中均可發現,它經常以漂亮的六角形產出,晶體大的可達直徑0.7公釐。黑雲母具有極優良的片狀解理,可以輕易的將其剝離一片一片。

在金瓜石地區由於有許多的熱水換質作用,安山岩中的黑雲母在換質作用之下很容易發生變化;在矽化作用下,黑雲母通常被溶蝕光了,只留下原先晶體的形狀;在黏土化的安山中,黑雲母常轉變成灰白色的絹雲母,但仍保有獨特的六邊形晶體;而在綠泥石化的安山岩內,黑雲母的外觀看不出大變化,但實際上它已部分或完全被綠泥石礦物取代了。 

角閃石 (Honblende)

晶型與習性 顏色 條痕 光澤 透明度
單斜晶系,一般呈柱狀晶體,柱面夾角為56度及124度。 黑色或暗褐色,暗綠色。 灰綠~灰褐色~白色。 玻璃光澤。 半透明至不透明。
解理 斷口 硬度 比重 化學成份
良好的柱狀解理。   6 3.0-3.4。 NaCa2(Mg,Fe,Al)5(Si,Al3)O22(OH)2

角閃石在此地的安山岩中非常普遍,主要呈長柱狀的黑色晶體,晶體大的可達1公分長。由於它抗風化性還不算太弱,比重也比一般石英,黏土要高,在此區域河川中淘洗砂金時常可發現漂亮的角閃石晶體。

角閃石和黑雲母同樣在熱水換質作用中易發生變化。在矽化的安山岩內,角閃石完全被溶走,只剩下長柱體的外型;在黏土化安山岩中,它已轉變成灰色黏土礦物;而在綠泥石化安山中,它的外表看似不變,但實際上也多多少少被綠泥石換質了。 

磁鐵礦 (Magnetite)

晶型與習性 顏色 條痕 光澤 透明度
等軸晶系,常呈非常漂亮的八面體及菱形十二面體。 鐵黑色。 黑色。 金屬光澤為主。 不透明。
解理 斷口 硬度 比重 化學成份
劣。 貝殼狀至參差狀。 5.5~6.5。 5.2。 Fe3O4,可能含有鎂、鎳,錳,磷及鈦等元素。

磁鐵礦經常形成非常漂亮的八面體晶形,並且具有磁性,可以用磁鐵吸取,因此在野外很容易辨認。

在金瓜石地區的磁鐵礦主要來自安山岩,其結晶大小可達2公厘,並且晶形較好,另外,砂岩內也有磁鐵礦,但通常顆粒較小且不具漂亮外形。

磁鐵礦由於比重不小,在淘洗砂金時,時常可以在最後的重礦物中發現,此時可以用磁鐵將其取出,詳細的方法我們會在淘金樂一節中再討論。

 

鋯石 (Zircon)

晶型與習性 顏色 條痕 光澤 透明度
正方晶系,柱狀或雙錐晶體,通常晶面非常發達。 無色、黃色、青色或紅色。 白色。 金剛光澤。 透明乃至不透明。
解理 斷口 硬度 比重 化學成份
劣。 參差狀斷口。 7.5。 4.65∼4.75。 ZrSiO4

鋯石又稱為風信子石,其質優的結晶非常漂亮,常被用來切割為寶石。鋯石也是原料鋯的主要來源。

金瓜石-九份地區除了安山岩中有鋯石之外,沈積岩內也有鋯石,但是安山岩中的鋯石的結晶顆粒較大且晶形較佳。此外,本區安山岩中的鋯石顏色為粉紅色的,是目前全省唯一已知的粉紅色鋯石產地。

由於鋯石中常含有少量的放射性元素-鈾238,這些放射性元素會產生核分裂,而他們分裂後的兩個新原子核會以極高的速度分離,並在鋯石內部它們所經過的路徑產生形成放射性傷害,地質學家稱這種傷害痕跡為核飛跡。核飛跡的數量會隨著年代的變老,而逐漸累積增加,因此只要能算出鋯石中單位面積內核飛跡的數目,並且經由中子照射,推算出鋯石原始的鈾含量,便可以知道鋯石或者火成岩的生成年代了。金瓜石-九份地區各個安山岩的年代,經由鋯石核飛跡計算的結果,大約是在140萬年前到80萬年前,聽起來好老,但在地質年代而言,他們都還算非常年輕呢。不過由於核飛跡非常小,必須先以化學試劑加以腐蝕,並且在1000倍的顯微鏡下才可以觀察的到,因此在野外是看不到的。

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