2012年9月28日 星期五

地質粉彩系列(一):來自岩石的彩妝原料(1)


費雪最近被太座警告,天南地北的部落格內容沒有照顧到廣大女性同胞感興趣的課題。因此,因應最重要的忠實讀者要求,趕快來追加一系列以女性同胞會有興趣的系列文章,費雪暫且稱呼此系列文章為地質粉彩系列,預計將包含美容、養生、健康、寶石、半寶石等相關議題,這應該可以讓費雪擺脫跪算盤的可能不幸遭遇。
我想,不如就先從女性同胞最感興趣的彩妝說起吧。最近,彩妝界突然流行起所謂的天然礦物彩妝,號稱由於成分天然,因此不易造成過敏等副作用,受到廣大女性同胞們的愛好與支持。但是,比較少人注意到,不管是傳統的彩妝也好,或是天然礦物彩妝也好,它們有很大一部分的原料成分,都來自於岩石及礦物的產物。
從化妝品的歷史看起,根據考古學家考據,人類存在化妝行為的歷史至少超過6000年以上,並且幾乎在各個不同的文明都存在化妝的習俗或行為。2010年英國考古學家甚至發現了距今5萬年前人類化妝的可能證據。在西班牙的尼安德塔人遺址,發現可能是化妝盒的貝殼內,含有淡紅色由氧化鐵製成的物質餘渣。而文史或考古紀錄裏,利用礦物原料作為化妝品的濫觴,則可追溯到西元前5世紀,古埃及人在眼睛塗上青色的眼影及眼線。這些最初的眼影彩妝原料,推測是來自於孔雀石(Malachite, Cu2CO3(OH)2)。這是一種銅礦經過風化後產生的礦物,因此呈現青綠色。也因此自然界中孔雀石常與銅礦及方解石等礦物共生。古埃及女人,認為化妝是一種神聖儀式,可以讓她們更接近神並且却除邪靈。除了眼影外,古埃及人還用化妝墨塗黑睫毛,有點類似今日女性常用的睫毛膏的作用。而製成化妝墨的原料,則來自於銻(Antimony, Sb),銻在自然界常與硫共生,往往以輝銻礦(Sb2S3, Stibnite)形式產出。將輝銻礦磨成粉末便可製成化妝墨。但要注意的是,銻是有毒性的,比水銀的毒性要高出二十倍之多,銻中毒會造成腦功能破壞,肌肉莫名疼痛,器官失去功能而崩潰。因此女人愛美不怕死的這件事,似乎在西元前500年的埃及早已經存在了。
 
圖一、女性愛美,自古使然
 
 
圖二、孔雀石
在中國,女人用礦物做為化妝品原料起源也很早,戰國時期楚國宋玉的神女賦(說來這可能是中國早期的鹹濕情色文學的代表之作)就提到,眉聯娟以娥揚兮,朱唇的若其丹指的就是朱砂,因為朱砂的顏色是艷麗的紅色,因此古人常稱女人的口唇為朱唇。朱砂就是現在稱呼的硃砂,又稱辰砂丹砂赤丹汞沙,組成為硫化汞(HgS),是硫化汞的天然礦石,顏色為大紅色,具有金剛光澤至金屬光澤,屬三方晶系,硃砂產於石灰岩,板岩,砂岩中。分佈於現在中國的湖南、湖北、四川、廣西、雲南、貴州。東漢末年劉熙的《釋名》:唇脂以丹作之,象唇赤也。說明了中國古代是用朱砂研磨後加入動物的油脂,凝結後當作口紅來用。要注意的是,朱砂也含有毒性,在高溫高速下研磨會氧化產生劇毒,因此長期服用常會造成肝、腎甚至腦與神經中毒。因此到了漢代以後,就被來自於天然植物紅藍花的汁液所取代,也就是胭脂。這裡費雪要廢話一下,該植物原產於西域,也就是胭脂山,在今天的河西走廊武威一帶,西漢霍去病大敗匈奴,把河西四郡納於西漢的版圖,匈奴悲泣曰:失我胭脂山,使我婦女無顏色,失我祁連山,使我六畜不蕃息。指的就是這個古代胭脂原料的原產地。
圖三、朱砂
西方,羅馬人很早已經懂得利用浮石(Pumice)作為潔白牙齒的原料,它的作用類似於今日的牙膏。也懂得利用各種植物以及礦物的天然素材,作為塗敷女人臉部化妝的材料。不過有些礦物材料,具有很高的毒性,但是在女人愛美,男人愛看的潮流中,竟然也被拿來當作彩妝的原料。例如在文藝復興時期,三氧化二砷( As2O3),外觀為白色霜狀粉末,稱砒霜。被拿來加入作為塗敷臉部的美白粉末中。但是當然發明這種用法的Signora Toffana,因為造成超過500位男士,由於親近塗抹這種化妝品女士後變成了風流鬼,所以最後被送上了斷頭台。砒霜,是經某幾種定的礦物處理過程所產生的高毒性副產品,例如採金礦、高溫蒸餾砷黃鐵礦(毒砂)並冷凝其白煙等過程的副產品
近代的彩妝產品與觀念,始自於19世紀英國的維多利亞時代,不管男士與女士,都爭相運用化妝方式,讓他們的皮膚看來蒼白而顯得有貴氣。這些化妝原料多含有氧化鋅(ZnO),可以說是早期的美白系列產品。氧化鋅多半來自閃鋅礦(Sphalerite, ZnS),閃鋅礦常與方鉛礦密切共生在熱液礦床中。主要的礦場位在西班牙北部的坎塔布連山脈、墨西哥的索諾拉州等地方,台灣的北部基隆火山也存在有閃鋅礦石,是分布最廣的鋅礦之一。由於氧化鋅具有高折射率、優良的導熱性、抗菌和抗紫外的性質,在皮膚表面不會被皮膚吸收,有阻擋UVA (320400 nm)UVB (280320 nm)的作用。因此常被加入到乳膏、乳霜和洗液中,作為防曬油,用於保護皮膚免受紫外線引起的晒傷及其他傷害。
圖四、閃鋅礦

    除了這些礦石材料外,黏土礦物與來自於石油提煉出來的烷烃類礦物是最被廣泛用於現代彩妝與保養產品中的材料。黏土礦物中的高嶺石(Kaolinite),是很多蜜粉或粉餅的基礎材料,因為它比較不容易凝聚成團塊,可以沾在粉刷上均勻塗佈在臉上,加上顆粒較細,因此可以讓臉部在塗粉之後顯出光滑般的遮瑕效果。有人用黏土礦物,取代面膜塗敷在臉上,宣稱有清潔與緊緻臉部肌膚的效果。由於黏土礦物有獨特的電雙層礦物結構,因此的確可以吸收帶正電基的有機碳化合物,也就是一些油脂與髒污,所以在使用了黏土礦物後是可以適度清潔面部,不過,其實同樣的效果恐怕洗面乳清潔的功效更為卓著。還有,緊緻肌膚的功效也是有的,這是因為黏土礦物會吸水,因此在使用了後臉上的肌膚會有部分水分被吸收而感到乾燥緊實。但一陣子後就回到平常水準了。所以費雪要說,雖然有些保養或化妝產品號稱加入了許多礦石添加物而賣得更貴,但是是不是值得,恐怕是心理效果大於實際效果的居多。
 
女性同胞們還是常保一顆年輕的心情,與多給我們男性溫暖的微笑,才是常保年輕與迷倒異性眾生的不二法門。

2012年9月22日 星期六

風水地質學(一):疾厄格局-脈篇


風水學裏大家最有興趣的就是探討龍脈,認為看風水應該重視尋龍、擇脈、以及點穴。那甚麼是龍?一般來說,風水裏說的就是一串連續延綿的山嶺(山脈),因此尋龍不難,只要看看地形即可明辯(當然,有人認為這個龍,還根據山形的延伸,山體的高聳程度,山群的排列,有所謂的真龍、小龍與支龍之分,那又是後話了,可以放在災兇格局裏再來探討這個分野與關係)

但,甚麼是風水學裏稱呼的”?這個就有點學問了。費雪要先來講一下這個風水擇脈的意義與做法。根據費雪粗淺的了解,中醫裏面認為人的身上有經脈、有血脈,經脈負責的是傳遞神經與內臟運行信息,血脈負責的是供應器官與組織所需的水分與養分,身體內有的部分經脈與血脈是分開的,有的部分經脈與血脈是合在一起的,脈的交集之處就稱之為穴。因此古人由此類比到風水學上,認為既然有龍,龍的身上就有脈,只要能夠追尋這些風水脈的延伸與交集之處,就可以點風水穴。費雪有時候真的很佩服我們中國的老前輩,將自然與人體的了解能夠如此深入的結合與解釋。
從地質科學來說,山脈的形成,很大一部分都是因為斷層作用所致。舉例來說,台灣地區的幾道主要山脈,像是中央山脈、雪山山脈、麓山山脈等,都是因為板塊碰撞所導致的壓縮逆斷層的作用,造成地殼隆起形成各個山脈。而山脈與山脈間,就是以斷層做為分隔。費雪要說,用中醫的類比觀念來說,台灣這些主要的構造斷層(例如梨山斷層、車籠埔斷層…),就是傳遞地殼碰撞信息(也就是龍的神經與內臟運行信息”)的經脈。因此地殼出了甚麼問題,例如因為板塊擠壓,壓縮程度超過了彈性限度,這些構造斷層就會發生地震。

圖一、台灣因為板塊碰撞擠壓造成山脈的主要構造斷層(台灣地質概論,何春蓀,1995)

但是,根據岩石力學的應力破壞實驗,我們也認知到斷層是會有所謂共軛破裂的現象,也就是會有另一或另兩組跟斷層面夾一個角度的破裂面。因此,山區的河流與地下水,往往會經由這些破裂由高向低處流動,這些含有大量水的共軛破裂面,可以類比到人體的血脈。因此,利用地質方法或地球物理方法,確認這些破裂面與斷層的分佈與走向,是科學上擇風水脈的可行做法。
        風水脈與人體健康關係頗大,前面費雪說過,風水脈是構造上的斷層與破裂帶,在鄰近斷層與破裂帶的位置,我們常能在空氣中或水中測到有較高的放射性氡的含量,有些研究者還以量測氡的濃度,做為調查斷層分佈或是地震前兆的研究工具。但是對人體而言,過量的放射性氡氣會造成神經系統與呼吸道致癌疾病的危險。另外,居住地域的破裂帶地下水脈的來源區域,若是含有過量重金屬,也會溶入人們飲用的水中造成人體的重金屬中毒、不孕或神經系統疾病。這種狀況就好像血脈髒了一樣,當然是不佳的居住地區。所以,前面費雪所說的風水擇脈原則就非常重要了。讀者諸君下次要買房前,若是位置鄰近山區,不妨注意一下附近是否有斷層或破裂節理通過,並適度檢測一下可能的水質與氡氣濃度。

2012年9月2日 星期日

燙死人的溫泉異常


最近萬里發生溫泉燙死人的事件,其實溫泉一般泉溫在一年之中都會有1~5度不等的變化,發生泉溫突然變化,也並非不常見。因為這種快速的變化通常跟較冷的地下水補注來源變化有關係,少數則與溫泉通道的改變有關。費雪過去雖然當過水利署資助的台灣溫泉研究中心秘書,曾經研究台灣溫泉一陣子。但是由於已經離開那個工作許久,本來是懶得爬文了解一下來龍去脈,回應此一新聞,但是在媒體持續的炒作之下,這個新聞卻變成了與大屯火山可能活動有關係的危言聳聽。(例如http://www.ettoday.net/news/20120824/ 92985.htm) 結果是有許多朋友寫電郵來問相關的問題。
 
圖一、聳動的新聞標題

另外,雖然近日地方政府請來了專家會勘,但費雪看到電視新聞好像不關心地質科學上的可能原因,只關心專家會勘與調查的結果有沒有跟大屯火山有關,結果是越描越黑,又扯上地層擾動”:

 

   台灣媒體的理盲讓費雪不得不搖搖頭,也覺得有必要根據過去費雪實地調查研究的經驗,把可能的原因說清楚,讓有興趣的親朋好友參考指教一下。這裏必須先聲明,費雪並沒有在萬里實地調查研究的經驗,當地過去也沒有監測的資料,因此這裏是根據我在其他地區研究的經驗所做出的可能性推論,詳細如何,當然必須再經詳細的長期監測調查方可得知。(不過最近大家都在拼SCI文章,這種費時費力不討好的工作是越來越少人做了。)

    第一個可能的原因,是冷水補注的減少,由於發生事故的萬里加投路公共浴室是於七月中溫度就劇升,因此我們要看看當地的雨水補注是否在七月間有驟減的趨勢,結果發現,根據氣象局的統計,最近的基隆雨量站,2012年七月的雨量,從前半年平均每月300-400公釐,驟降到只有61.9公釐,因此這一推論是有可能的,雖然八月雨量回升到正常水準,但我們知道地下水的補注反映會稍慢一陣子,因此,若是萬里的泉溫在九月開始下降到正常,那就有可能是缺少冷水的補注所導致。費雪看到電視新聞中,地調所的人員表示,總溶解固體量比原來增加約1.5倍,硫酸鹽含量也上升,因為剛從雨水補注到地下的冷水,原本溶解離子的濃度含量就低,更可能顯示由於冷水補注的缺乏而造成這樣的結果。而地下水的流向也決定補注的多寡與速度快慢,因此,也會造成其他地區(如金山)泉溫依舊正常,而局部地區異常的現象。當然,這樣的推論,還是得等到長期觀測之後才可以得到客觀的結論。
 
 圖二、氣象局基隆雨量站2012各月的雨量統計

   第二個可能的因素,是溫泉來源區域的補注量增加,溫泉是經過深層循環的地下水,由於在深層循環的途中,經過地殼溫度(地溫)的加溫,因此溫度會高於地表水,若地區的地殼溫度較高,例如有大量火成岩存在(火成岩多含放射性礦物,會衰變放出熱)、火山地區,或地殼快速隆升區域,溫泉水在深度較淺處(幾千公尺深)就會被加熱至上百度,因此容易湧出地表。若是這種深層來源的補注大量增加,當然也會造成溫泉的流出量增加,由於匯入的冷水量仍維持一定或是向上述的一樣減少,因此泉溫就會上升。但是,這種影響是區域性的,因此不會是侷限於一處,所以這個因素的可能性小一些。

    另一個因素,是溫泉通道的改變。溫泉是從地下深處沿著裂隙湧出,而這些裂隙在近地表時,因為應力的驟減而有開花的現象,造成接近地表的裂隙可能旁枝相連,若是原來的溫泉流通通道,因為礦物沉澱或雜質積累而堵住了,或是地震導致堵住,溫泉的主要通道與流向會改變,因此有可能會造成新的通道主流湧出位置的溫度驟升。這個可能性也很高。如果經過監測後,此處的溫度仍居高不下,那就可能是溫泉通道改變的原因。


   但是,不管哪一個原因,都很難直接與大屯火山活動扯上關係。要說到地層擾動,ㄟ~勉勉強強,溫泉通道改變的因素,可以算是地層擾動的現象之ㄧ吧?這種跳躍式的結論,也只有台灣了不起沒邏輯的媒體可以做的到,費雪的欽佩,實在如滔滔江河,佩服不已。