2016年5月26日

岩石風化調查-亞甲藍液測黏土礦物

最近玩石頭和土壤,一直玩到要找到兩者關聯性,也就是岩石風化成為土壤的這件事。

我在這篇《実習 岩石の風化を調べる》看到了三個活動
A.岩石的物理風化再現
B.岩石風化的進行度調查
C.風化岩石的成份調查

三個都是很有意思的活動,其中C是在Blog就有貼過的活動-《碎岩石看礦物


B的活動是取得安山岩或是花崗岩,將岩石風乾之後,滴下亞甲藍液(我是用浸泡的)。這可以用來檢測黏土礦物,因為黏土礦物會吸附吸附亞甲藍液,而黏土礦物是長石風化得來的。所以比對浸泡前後,就可以調查岩石(長石)風化的程度。

這是浸泡前的花崗石
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浸泡過後,只有部份礦物會變色
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幾個其他的參考資料



查資料的過程中,也發現這個「北海道立教育研究所 附属理科教育センター」,有許多地球科學的學習活動,其中幾個我很感興趣,像是:

燃燒土壤,理解土壤中有碳元素

我在讀  十日町市立里山科学館 越後松之山「森の学校」キョロロ的出版的《森を支える小さな戦士~落ち葉の下の生き物たち~》(下載處
http://www.matsunoyama.com/kyororo/modules/pico/index.php?content_id=47

在p.12看到一個簡單的實驗,可以用來理解土壤中蘊含了碳元素。



這個實驗就是「燒土」

取一塊土壤上層的腐植土,由於富含有機質,顏色比較深
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把它放在燃燒匙裡用瓦斯噴槍加熱幾分鐘,裡頭的有機質會逸散轉變成二氧化碳而離開,留下無機成份。
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兩相比較,發現燒過的土壤顏色會改變
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而加熱過的土壤即使加了水,也不容易再黏在一起
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地球上的碳分佈在在5個碳儲存庫(Carbon Pool),依序分別是海洋、地底、土壤、大氣、植物。海洋的碳儲藏量近39兆噸(https://en.wikipedia.org/wiki/Carbon_cycle),



根據聯合國的這份文件,全球碳庫總量約為22000億噸,有2/3是以有機物形式存在,含量是大氣中碳含量的三倍多。

土壤碳庫的碳來源主要來自植物。當植物進行光合作用後,吸收二氧化碳轉變成植物體內有機物質後,當植物死亡或掉落枯枝落葉等,相當將碳存入土壤。這個過程能夠減少大氣中的二氧化碳,並且也提供其他植物養分。

2015年聯合國氣候峰會(COP21)中,有一項有關土壤的行動:The 4/1000 Initiative。目的是希望全球土壤每年可以增加0.4%的含碳率,目的在因應氣候變遷,也能增進土的健康與農業發展。

這個三分鐘左右的影片介紹了The 4/1000 Initiative,要如何達到增加0.4%的土壤含碳率。

影片中片列出幾種方法:

  1. 不要讓土壤裸露,減少翻土。
  2. 使用有機肥料等自然添加物。
  3. 在還沒開始耕作的地上栽種過度性作物。
  4. 發展混林農業,增加多元性
  5. 保護草地草皮
  6. 復育貧瘠土地

具體內容可以參閱台灣廚餘堆肥資源化發展協會的臉書文章


下圖為4 PER 1000的網站圖片
http://4p1000.org/understand


其他參考資料:科學人的文章《為什麼土地大多是棕色的?》
http://sa.ylib.com/MagCont.aspx?Unit=columns&id=891
http://www.scientificamerican.com/article/why-is-most-ground-brown/

動物界課程的戶外教學

最近幾年的動物界課程,著重在讓學生到戶外進行採集與觀察,除非是真的沒辦法親眼看到的生物,我才會用影片圖片來教學。

國中生物裡的七個門,除了刺絲胞動物門和棘皮動物門以外,其他的動物在校園都可以看到,不過如果只是走在校園東看西看,那麼是看不到這些東西的,必須到特定的地方進行採集才行,例如我們的採集方向就是以土壤動物為主。
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以耙子、鏟子採集土壤之後,裝在容器裡帶走
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利用網籃進行篩選,有些小型的土壤動物就會掉落在下方的白色塑膠麻袋上
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採用不同網目的網籃,可以篩出不同粒徑的土壤,由此也可以看出不同大小的土壤團粒組織。
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在腐植土層採集,可以採集到馬陸、蚯蚓、蜈蚣、鼠婦、蝸牛等動物,學生可以利用鑷子、針筒採集到透明封口袋裡觀察,觀察完後,就地放回原處。
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另外,某些磚塊或花盆下面也是採集熱點,通常可見到蚯蚓、蛞蝓、鼠婦、蜚蠊、蟾蜍、青蛙或是盲蛇。
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這是這次今年的校園採集可見到的生物群
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2016年5月22日

土壤裡看礦物-黑土與紅土

除了鹿沼土、赤玉土那種特別的火山灰土以外,其他的土裡可以看到什麼呢?

抱著這樣的疑惑,我隨意挖了花圃的土來看,看了之後覺得怎麼髒兮兮的呢?我心裡想可能是一些鐵氧化物的顏色吧?於是我做了一個實驗。
一般土壤07


把淘出的砂粒放一些在草酸溶液裡頭,因為草酸可以處理鐵鏽,也許泡完的砂粒會長得不一樣?泡了幾小時候之後,顏色不同了,草酸溶液變成綠色的。
土壤加草酸與否比較02

放在顯微鏡下兩相對照,果然兩者有大不同。

這是沒有浸泡草酸的,看起來髒髒的
一般土壤07

這是浸泡過草酸的。果然差很大,原先被弄得髒髒的顆粒,我猜想是長石,因為泡完之後,長石變成漂漂亮亮的顆粒了
一般土壤加草酸08

這裡頭也是有鐵的東西,用磁鐵一吸就一堆,但我不太確定是不是磁鐵礦。
一般土壤加草酸07


好奇心太大,就會想知道更多事情,林口台地的紅土看起來是怎樣呢?
林口紅土23

為了這樣的好奇心,特別開幾十公里的車去挖了一碗紅土
林口紅土22

雖然採了一整碗,但是淘砂,其實只要一點點紅土就行,因為這紅土真是黏啊,要淘很久才淘得乾淨,好不容易淘好了,趕快用顯微鏡看一下。

喔,原來啊裡頭好多黏土礦物,顏色紅棕色的就是黏土礦物,輕輕一壓就碎掉。我淘很久就是因為這個產生的碎屑很多啊,透明的那個是長石。黏土礦物是由長石風化而來的,上頭的紅棕色可能是來自氧化鐵或氧化鋁。

而黑色的顆粒,看不出來是什麼,覺得不太像是礦物。
林口紅土02

林口紅土08

用磁鐵吸引一下,可以找到少許磁鐵礦
林口紅土06

碎岩石看礦物

前一篇看火山灰裡的造岩礦物,我覺得看得不過癮,於是想到從岩石來看礦物。

這花崗岩啊,有經驗的人會指指點點跟你說,這個是由長石、石英和雲母組成,用顏色可以判斷那些礦物。
花崗石17

不過不妨用顯微鏡仔細看,顯微鏡下的岩石非常美麗,因為可以看到礦物結晶彼此固結在一起的樣子。這個就是長石的樣子
花崗石04


而這些黑的是黑雲母
花崗石02

雖然看表面就大概看得出礦物,不過表面的風化會影響辨識,所以想到一個作法,不如就敲碎吧!

拿一個塑膠袋或是破襪子,把岩石放在裡頭,再用榔頭敲碎成碎砂,最後把碎砂用前一篇提到的淘金手法,把雜質去掉。

這盤就是那個花崗岩碎屍萬段的樣子
花崗石18


顯微鏡下看這些碎粒,就能夠看出個別礦物的樣子了,這些是長石
花崗石12

黑雲母具有黑色光澤,有層狀的構造,用鑷子壓一下就會變成一片片的
花崗石13


把黑雲母收集起來,大致上可以看出六邊形的樣子。
黑雲母04


另外我找了一顆岩石,表面上像是撒了亮粉一樣
有白雲母的岩石02


有白雲母的岩石03

用同樣方式打碎成細砂,再淘出底層比重大的,水中就能看到許多小亮片
帶有白雲母的碎石02

帶有白雲母的碎石03 


在顯微鏡底下觀察那些小亮片,原來是白雲母,它是片狀礦物,每一片由微弱的鉀鍵結合而成,和黑雲母一樣,很容易一片一片的剝離開來
白雲母05


另外使用手機顯微鏡的偏光模組,把白雲母放在正交偏光下
白雲母偏光07

也試著去觀察正交偏光下的四次消光,要盡量把觀察物放在圓盤的中央

我的作法是把偏光載物臺的圓盤拿出來,標本放蓋玻片上,再放到圓盤中央圓孔,然後再把圓盤放進去載物臺裡頭。如果有些不準,再用針把蓋玻片推來推去微調。

使用蓋玻片而不用載玻片是因為載玻片太長,會卡住,以致於轉動不順。另外,我也有把載玻片切割成方塊來使用,這樣也比較好微調。

搜尋資料的時候看到了這個日本網站-砂粒的地球科學,覺得這樣的觀察非常有意思,可以好好收集各地的砂來看看囉。


砂つぶの地球科学


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