理學院電子報 No.58

文/ 地質科學系李振維李寄嵎

前言
相較上一篇介紹四種於1980-1990年代所發現的礦物，本篇所介紹的礦物發現命名年代相對近很多，而且都與所謂「高壓」礦物科學的研究發展有關。

關於高壓礦物科學
高壓礦物科學顧名思義是在研究礦物於極端壓力和高溫條件下的性質與行為。我們知道材料會在溫壓環境改變時產生相變（Phase Change），改變其晶格結構的同時進而改變其性質。舉例而言，若將地表常見的礦物石英(Quartz)加壓至2-4個Gpa以上（相當於2萬至4萬個大氣壓），石英會轉變為柯石英(Coesite)的形式出現，若繼續加壓至8-10個Gpa則會再轉成斯石英(stishovite)，世界萬物亦然。

研究高壓礦物物理不僅在材料科學上有其重要之處，在地球科學上，高壓礦物能幫助我們推斷地球內部的成分與結構，有助於我們更近一步了解地球內部的演化和動力學過程，而且能推及至行星科學上的地質過程。高壓礦物科學發展的關鍵在於高壓實驗技術––如何人爲製造這麼高的壓力？隨著技術的發展（高壓鑽石砧），科學家能製造的壓力越來越大，能模擬的地球深度也隨之提升。

礦物及人物介紹
這次向大家介紹的4種礦物以兩位世界知名的系友命名：毛河光（Maohokite 毛河光礦／Davemaoite 毛鈣矽石）以及劉玲根（Lingunite 玲根石／Liuite 劉鈦鐵礦），兩位系友畢生都耕耘於高壓礦物科學界，且擁有許多重要貢獻。

毛河光（圖一）是B48地質系友，身為高壓物理學家及美國卡內基地球物理實驗室負責人，他於1970-80年代與合作者改良了高壓鑽石砧的設計，大幅提高一對鑽石於對壓過程中的穩定度，並突破了過往的最高壓力紀錄，首次成功地到達1 Mbar (100 GPa)，使得高壓科學邁向新的紀元。毛河光一生獲獎無數，獲選中央研究院院士、美國國家科學院院士、中國科學院外籍院士、美國礦物學會羅勃林獎、美國地球物理聯盟英厄·萊曼獎章、國際地球化學學會暨歐洲地球化學學會聯合會會士、歐洲巴爾贊基金會國際獎、瑞典皇家科學院愛明諾夫獎、倫敦皇家學會外籍院士等。他也於2019年獲選臺灣大學傑出校友。中國及美國團隊都以其名命名了新種高壓礦物。

Maohokite毛河光礦 MgFe2O4
毛河光礦（圖二）在中國東北的岫岩隕石坑被發現，為衝擊變質在高溫高壓下自然產生的Post-Spinel Phase鎂鐵氧化物，由廣州地球化學研究所陳鳴團隊命名，為感謝毛河光於高壓物理界的傑出貢獻。
Davemaoite毛鈣矽石 Perovskite type CaSiO3
毛鈣矽石（圖三）首次發現於波茲瓦那鑽石中的包裹體，是在高溫高壓下具鈣鈦礦結構的CaSiO3，在常溫常壓下極不穩定，與布里奇曼石(Bridgmanite)、鐵方鎂石(Ferropericlase)共組成下地函的三大主要礦物。由內華達大學等團隊發表，以毛河光英文名「Dave Mao」命名。