1、第 11 章 礦產、能源與日常生活 11-1礦產資源 11-2 綠色能源11-3 礦產與能源的探勘產於北投溪 地熱谷溫泉區下游的北投石（其主要成分為BaSO4 和 PbSO4），是唯一以臺灣地名來命名的礦物 礦床的定義地殼中，除了氧、矽、鋁、鐵、鈣、鎂、鈉和鉀含量超過 1 外，其餘的元素都很稀有（含量小於 1），若經過地質作用後，可使少量元素富集達到開採價值時，就會形成礦床礦床。礦產用途：刀 具早期人類利用獸骨和黑曜岩來製造。礦產用途：石油礦床的分類依地質作用種類區分 火成礦床（岩漿作用）沉積礦床（風化、侵蝕、搬運及沉積作用）變質礦床（變質作用）依據組成成分金屬礦產非金屬礦產金屬礦產指含有金屬
2、元素且可以供應工業來提煉，或可以直接利用的岩石與礦物。金屬元素種類礦物名稱礦物中含金屬比例(%)化學成分金自然金50100Au(常和Ag形成合金)銀自然銀100Ag輝銀礦87.1Ag2S銅自然銅100Cu輝銅礦79.8Cu2S硫砷銅礦48.3Cu2AsS4黃銅礦34.6CuFeS2鐵磁鐵礦72.4Fe2O3 FeO赤鐵礦70Fe2O3錫錫石78.6SnO2鉛方鉛礦86.6PbS鋅閃鋅礦67ZnS鋅鐵尖晶石約12(Fe,Mn,Zn)O(Fe,Mn)2O3黃 金 極佳的導熱性、導電性和延展性。常用於裝飾及珠寶首 飾。在工業上也有廣泛用 途。近年來，在電子 業等尖端科技領域的 用量更是與日俱增。右圖
3、為產於金瓜石的 自然金。鐵 鐵工業所需的基本原料，也是利用最廣泛的金屬。日常生活中可見到各式的鐵器產品。右圖為產於波利比亞的磁鐵礦。銅 具有良好的導熱性、導電性和延展性，易於鑄造，可用於電線、建築裝潢、飾品等工業。下圖為產於加拿大的黃銅礦。鈾 具有放射性，而被作為核能發電的原料。右圖為產於薩伊的銅鈾雲母。非金屬礦產非金屬礦產的蘊藏量遠比金屬礦產多。大多數的非金屬礦產是利用其性質和特性。如：石棉、滑石等。少部分的非金屬礦產則是直接提煉某種非金屬元素以利工業使用。煤、石油和天然氣都是生物遺骸轉變形成，因此稱為化石燃料，在分類上屬於非金屬礦產。石 棉 石棉的耐火性質，可製成防火衣。下圖為產於花蓮縣
4、玉里鄉的石棉。滑 石 有良好的潤滑性，可製造爽身粉。下圖為花蓮縣 豐田的滑石。石灰岩右圖為產於中國的海百合化石，其岩質為石灰岩，主要組成成分為碳酸鈣。碳酸鈣的膠結能力，可作為水泥的原料。磷灰石下圖為產於摩洛哥的磷灰石。從磷灰石可提煉非金屬元素：磷。硫 黃下圖為臺北市 北投區 大磺嘴的硫黃產狀。從硫黃中可提煉非金屬元素：硫。煤組成成分以碳為主，是植物死亡後被埋在 地下，因溫度及壓力 的增高，發生分解、碳化及壓實等作用而 形成。臺北市 北投區 貴子坑公園山壁旁的黑色煤層厚度太薄且品質不佳，未進行開採。綠色能源化石燃料即將消耗殆盡，使得開發生生不息且潔淨的再生能源再生能源的重要性日益彰顯。目前積極開
5、發之綠色能源：太陽能 風能 水力能 海洋能 地熱能 生質能太陽能優點：太陽能的供應可源源不斷，且生產過程不會造成環境汙染。缺點：太陽能轉變成可用的能源，在技術上有相當的難度，且受天候影響甚巨。太陽能的應用主要是將光的輻射能量轉換成電能（光電轉換）或熱能（光熱轉換）。光電轉換 使用太陽能集光板，把太陽輻射能轉換為電能。可運用於熱水器、一般用電等。光熱轉換 太陽光照射於一連串含有液態鈉的黑色管子，以收集輻射能，使流經管內的液體加熱至約400，再利用此高熱液體對水加熱，以產生水蒸氣來驅動發電機。太陽能發電廠（美國 加洲）風 能優點：利用簡單、無汙染、可再生。缺點：風力不穩定、時空分布不均、供電能力極
6、不穩定。臺灣每年約有半年期半年期的東北季風東北季風，沿海、高山及離島許多地區之年平均風速為每秒 4 公尺以上，風能潛力相當優越。位於臺北縣 石門鄉的風力發電機組 水 力 能優點：提供廉價電力，控制洪水氾濫、改善河道航運、提供灌溉用水，此外相關工程有時還可帶動地區性的發展。缺點：生態環境的改變、地質結構的破壞、氣候的影響和人文地理景觀的消失。原理：利用水流從高處瀉下產生的重力位能，進而帶動水壩內部的渦輪發電機來產生電力。水壩及發電利用示意圖海 洋 能發電方式：潮汐能：運用潮差現象產生的位能位能，轉換為動力。波浪能：將波浪的動能動能轉換為電能。溫差能 鹽差能：利用河口海域鹹、淡水間鹽度的明顯差異，
7、把化學能化學能轉化為電能。優點：對環境無害或危害極小，且臺灣四面環海。缺點：有成本過高、能源轉換率相對偏低、技術有待突破等隱憂且可能影響生態。潮汐發電漲、退潮時，海水都可通過渦輪機發電。溫差發電引入表層暖海水將低沸點液態氨汽化，產生高壓蒸汽以推動渦輪機而發電，之後，抽取深海的冷海水冷卻，蒸汽又變成液體，依此反覆進行發電。地熱能冰島居民將地熱能廣泛應用於家庭暖氣及工業能源上。臺灣高山林立且位處板塊邊界，地底熱源相當豐富，全島共有百餘處的溫泉地熱徵兆，具備相當豐富的地熱潛能。宜蘭縣 清水地熱發電廠全國第一座地熱發電試驗廠。民國 70年，臺灣電力公司設置，因發電效益偏低，乃於民國82年停止運轉。臺北
8、市 小油坑常呈現煙霧瀰漫的情景，顯示其地熱資源豐富。如能克服強酸性所造成的腐蝕問題，則其願景宏大。生 質 能 生質能係利用生質物經自然或人為化學反應後，再萃取其能量應用，是目前運用廣泛的綠色能源，約占全球綠色能源的70 80。根據國際能源總署統計，生質能的使用僅次於煤、石油及天然氣。生質物是指由生物產生的有機物質，如木材與林業廢棄物（碎木塊、木屑等）、畜牧業廢棄物（牛、馬、羊屍體及排洩物等）、農作物與農業廢棄物（稻殼、蔗渣等）、工廠廢棄物（廢塑膠、橡膠、有機汙泥等）以及下水道、汙泥處理廠、垃圾掩埋場產生的沼氣等。生 質 能優點：兼具處理廢棄物與回收能源的雙重效益。缺點：燃燒廢棄物、沼氣及固態衍
9、生燃料等，仍會產生二氧化碳，對環境可能造成的傷害。生質能應用：固態衍生燃料 沼氣發電 生質柴油 生質酒精 臺北市 山豬窟掩埋場沼氣發電系統礦產與能源的探勘早期：在地表直接尋找礦床露頭或可能存在的徵兆。例：九份金礦。現代：利用地球物理探勘法，找尋隱藏於地下之礦源。運用多種方法對同一地區進行探勘，相互比對，可以得到更好的結果。震波探測法：石油 重力探測法：石油 磁力探測法：磁性礦物 地電探勘法：金屬礦或地下水 放射性探勘法：放射性礦石地電探勘若含有水分或含可導電的金屬礦體時，則能夠導電。地電測勘儀將電流導入地下，視其有無異常現象，可推知地底情況。由電流極（如與）將直流電通入地下，電流流經地層會建立地下電位場（U）。此時在地表上，另用一對電位極（如 C與 D）來量測其間的電位差。放射性探勘 利用蓋格計數器可量測鈾系（如鈣鈾雲母）或釷系（如獨居石）等衰變產生的伽瑪射線。伽瑪頻譜儀裝置於飛機上施測，進而繪製等放射量圖，即可推知可能富集的放射性礦床所在地或作為核能電廠放射性汙染監測。蓋格計數器 鑽 探 鑽探成本高，因此現在都先經野外調查，得知某地可能蘊藏豐富的礦產，再運用地球物理探勘方法，取得更詳細的地底資料，才進行鑽探，以確認此地是否具有開採價值。經由地球物理探勘後，實際於海上鑽探油井的情景。
