文．图／庄文星

　台湾自产大理岩并进口许多建筑石材，花莲地区石材加工业鼎盛，素有石材王国的雅号。但由于市场的竞争，大理岩与花岗岩石材的争议传闻颇多。先天上花岗岩外观、色泽、强度、抗酸雨腐蚀绝不下于大理岩。市场曾散播花岗岩具放射性，易放出氡气造成辐射伤害。岩石之辐射强度往往因袭且取决于石材源地之地质背景。欲了解石材之优劣，除靠专家并利用科学仪器设备鉴定外，能否有简便的方法作为取舍的准则？石英为花岗岩之主要组成矿物，一般花岗岩的石英，肉眼已易于鉴别。能否以石英作为判断指标呢？

　石英（SiO2）或水晶（图1）在辐射作用下矽（Si）转变成铝（Al） ，使Si-O结构四面体中心产生缺陷。由于结晶格子之瑕疵，导致光不易穿透而被吸收。因此当Al取代Si增加时，石英的颜色加深，而成烟黄色、暗褐色至黑色烟水晶，或称茶晶（黑色者又称墨晶，图2）。

　在岩浆结晶演化流程中，钴、铬、镍与重稀土元素等称为相容元素，易于早期结晶的矿物中存在，因此容易在镁铁质矿物较高的玄武岩中富集。而涉及放射性元素（如铀、钍、镭与钾等）之大离子半径的元素，其离子大小与电价和组成地函的矿物（镁铁质矿物，如橄榄石、辉石等）的主要组成元素差异大，不容易纳入早期结晶的矿物中，称为不共容元素。不共容元素，在岩浆结晶的初期阶段，不为早期结晶的镁铁质矿物所容纳，因此大多存留在液相岩浆中，如铷、锆、钡、钍、铀、钽、铌与轻稀土元素等。因此这些不相容的元素大都保留集中于岩浆结晶晚期的矽铝含量较高而铁镁成分较低的浅色花岗岩类岩石中。尤其在水蒸气、CO2、SO2、Cl2、CO、H2、N2等称为挥发分的火山气体（瓦斯）等催化作用影响下，岩浆中不相容元素的富集大为提升。在岩浆后期形成的花岗岩中，挥发分更为富集，因而在岩石中形成许多稀有、稀土、放射性矿物，如锆石、独居石、绿帘石等，尤其于粗粒或巨粒脉状的伟晶花岗岩脉（图3） 。常与伟晶岩伴生的矿产有稀有元素、稀土元素、白云母、水晶、长石等。部分伟晶岩含有铀、钍等之放射性矿物，因而总体之辐射背景值高，天然辐射常导致石英有烟水晶化的倾向（图4） 。除伟晶岩外，有些钠、钾等碱金属含量高的碱性花岗岩之晶洞花岗岩也显现此类趋势。一般而言，气孔或气泡在深成岩（花岗岩）中远比在火山岩（玄武岩）中少。有的花岗岩有稀散不规则的空洞，称之为晶洞花岗岩（图5） 。晶洞有细小的石英、长石、电气石、霓石、钠质闪石或金红石等之小矿物结晶。

　中国晶洞花岗岩分布于福建东部中生代火山岩区内滨海地带，大小岩体近百个，岩带呈北北东走向，宽约60~90公里，长达500余公里，向北延伸至浙江东南的平阳、温州、舟山群岛等地。单个岩体一般以中小岩株产出，少数岩体为大于百余平方公里的岩基。最大的岩体以福州的魁歧岩体为代表，达284平方公里。晶洞花岗岩地貌上，常发育有悬崖陡壁，山势雄伟壮观，如福州鼓山，山上有名胜古迹，风景秀丽，为旅游胜地（图6） 。晶洞花岗岩较一般花岗岩碱金属含量高，以含碱性长石、霓辉石、钠铁闪石、富铁云母、锰铝榴石为特征，并含具高挥发分、稀土、稀有元素的副矿物（如萤石、锆石、独居石） 。野外放射性强度普查发现其辐射背景强度高，且局部区域岩石表面剂量超过0.6微西弗／小时（相当人体每年的辐射安全剂量5毫西弗之上限） ，不适宜作为建筑石材。晶洞花岗岩晶洞中常有烟水晶（图5）之发现，亦可作为高辐射背景之指标。

　总而言之，火成岩类建材（尤其花岗岩石材） ，就岩石物理性质，如抗磨损强度、色泽、外观与抗风化能力而论，为极佳之建材。中国自古以来，花岗岩即用于传统的建筑，如闽南庙宇、宏伟宅第古厝中；西方亦不乏例子，如埃及神殿、金字塔、尖碑石或人面狮身像。由辐射强度测量显示，除少数来自地质构造特殊之产区，其辐射性高，不适宜当建材外，大多数花岗岩并无放射性之虞虑。此等高辐射背景之花岗岩石材，初步的筛选可由水晶之色泽透明度作为取舍判断准则。含烟水晶具有潜在高放射性强度虞虑之花岗岩石材宜管制进口，以免造成辐射污染，危害国民健康。