──北投有石，名北投石──

文．圖／莊文星

　新北投地熱谷（舊名地獄谷）位於台灣北部大屯火山群地熱帶的西南端。泉源在熱水池的右側，溫度高達98℃，熱水池外流出口下游約200公尺處沉澱一種具有放射性的特殊礦物，名叫北投石。1906年日本岡本要八郎（Okamoto,1906）於地熱谷溫泉下發現了一種特殊的礦物，其主要成分為硫酸鋇（BaSO4）與硫酸鉛（PbSO4）間的鉛質重晶石，因含高放射劑量鐳（Ra），這種礦物因係世界首次發現，故以產地命名為北投石（Hokutolite）。

北投石的家鄉──地熱谷

　新北投地熱谷位於新北投公園東北方約1公里，舊稱北投溪溫泉或地獄谷。從台北火車站搭乘捷叩€，經由北投轉乘至新北投站下車，步出捷哒荆巴ゾ涂煽吹叫卤蓖豆珗@以及遠處熱海飯店的招牌。飯店前的小溪流也就是北投石的家鄉。沿著北投公園旁的中山路或光明路前進，經過溫泉博物館，不久就可抵達煙霧迷濛、恰似人間仙境的地熱谷公園。

北投石產地──北投溪

　出新北投捷哕囌窘洷蓖豆珗@，沿中山路或光明路旁之北投溪至熱海飯店，附近河床即為北投石產地。北投溪源自地熱谷溫泉，距地熱谷口以下100到400公尺間的一段河床，即為北投石的主要分布帶。此段溪中水溛兀撞紳M安山岩或粗粒白砂岩的礫石。原灰黑色安山岩經酸性溫泉浸泡，漸呈白化（圖2）。在礫石表面及間隙中有黃色至白色之沉澱物附著，膠結成一層層的皮殼。沉澱皮殼之最外層附著半透明至乳白色之密集菱形小晶體，厚約半公分至1公分，這便是著名的北投石（圖3～5）。一般，白化安山岩較白色泥質膠結之粗砂岩或礫岩岩性堅硬，不易因滾動撞碎而易為沉澱物附著，乃成為北投石的寄主岩石。北投石常見於溪旁小瀑布下之洞穴邊緣，近年來河床屢經整治挖掘，良好結晶已十分罕見，僅在岩石表面留下一些磨損的殘破皮殼。數十年來由於溫泉區之開發，溫泉浴室林立，大量抽取地下水，污水、垃圾流入溪中，污染了原有的北投石，而水質改變更阻礙結晶的生長。北投溪瀧乃湯溫泉浴室前節節下降的河段，原為北投石生長的大本營（圖6） 。瀧乃日語漢字是小瀑布的意思，而在瀑布流水沖激飛濺下，所成長之北投石結晶都具有較佳的外形與質地。

　北投石由菱形的細小晶體密集而成，呈乳白色至淡褐色。晶體顆粒數毫米，通常存於北投溪河床上礫石的表層及間隙中，這些礫石大多為安山岩，少數為集塊岩或砂岩礫石。礫石表面常有黃色至白色的沉澱物附著或充填，形成一層層的皮殼，而北投石就存於皮殼之最外層。溫泉沉澱物除了北投石外，大部分為黃褐色的黃鉀鐵担送馍杏辛螯S、褐鐵礦等。

　北投石在化學成分上是一種硫酸鉛和硫酸鋇的化合物，屬於鉛質重晶石，並含有稀土元素、放射性元素鐳（Ra）、鉍（Bi）等。北投石為重晶石礦物家族之一成員。重晶石（BaSO4）成分中的鋇（Ba）可由化學性質相似的鍶、鉛或鈣元素取代，鋇完全為鍶所取代而成的另一端成分礦物稱為天青石（SrSO4）；而鉛完全取代鋇所成的一端成分礦物則稱為鉛祷蛄蛩徙U（PbSO4）。而由重晶石（BaSO4）──鉛担≒bSO4）──天青石（SrSO4）三個端成分所構成的三角形範圍乃組成了重晶石的礦物家族（圖7與8）。鉛亦可僅部分取代鋇，Pb含量較多之鉛質重晶石稱北投石，其PbO含量達17～22％，此類礦物還含有鐳（Ra）的放射性元素。因產於台灣北投溫泉中，為首度發現的新礦物而命名為北投石。鋇離子大小大於鉛離子，因此重晶石族中鉛取代愈多之礦物其結晶體也愈小（圖7）；而於X-光繞射圖中，同一組結晶面繞射峰出現的2θ角度也愈大，故就重晶石、北投石與鉛抵痪娼M於X-光繞射圖（圖8）出現之順序，依次為重晶石（BaSO4）──北投石〔（Ba, Pb）SO4）──鉛担≒bSO4）。

北投石之輻射偵測

　一般含有放射性元素，如鈾（U）、釷（Th）、鐳（Ra）等的礦物叫做放射性礦物。放射性元素能自發地從原子核內部釋放出粒子（如α或β粒子）或輻射線（如γ射線），同時釋放出能量，這種特性稱為具有「放射性」。這一過程稱為放射性衰變。

　原子序在84以上的元素都具有放射性。原子序在83以下的某些元素，如鉀（K）、銣（Rb）等之同位素也具有放射性（如K40、Rb87）。放射性元素的原子核是不穩定的，它經由一次或一系列的衰變後形成穩定的元素或同位素（原子序相同但質量數不同）的原子核。例如北投石所含的放射性元素鐳即為鈾衰變系列的子產物（圖9）。經由一系列的放射性衰變，最後成穩定的鉛──206。

　測定放射性的方法通常用蓋氏計數器、閃爍計數器、照片感光等。放射性核種蛻變產生α粒子、β粒子或γ射線。γ射線所釋放出的能量可利用多頻道能譜儀檢測。多頻道能譜儀的功能就如同血液遺傳DNA或指紋的比對，為神秘放射性核種檢測的利器。檢測時，一般北投石所含放射性核種鐳──226則以609.3 KeV（千電子伏特）為代表（圖10）。又如台灣西南沿海沙灘中含有具放射性的重礦物──獨居石含放射性核種釷──232與鐳──226，釷──232釋放出之能量以238.6或583.1 KeV為檢測標的（圖11）。而鉀放射性同位素鉀──40釋放出之能量為1460.7 KeV；天然鈾乃根據1000.5 KeV為判識指準（圖12）。北投石之放射性乃源自於溫泉水，北投溪溫泉水中可檢測出含有鐳──226、釷──232與鉀──40等核種。其中鐳──226與釷──232於台灣其他溫泉水中並不存在。