硫黃與火山硫氣孔 文．圖／莊文星 　 ← 圖1.自然硫的八原子環狀分子結構（上圖為頂視圖，下為正視圖）
圖2.自然硫的晶體	硫黃 　自然界中的硫有α-、β-與γ-硫等三種同質異形物。α-硫屬斜方晶系，β-硫與γ-硫為單斜晶系。在自然條件下穩定的只有α-硫。當溫度高於95℃時，α-硫轉變為單斜晶系的β-硫；但當溫度降至95℃以下，又回復成α-硫。γ-硫在常溫下極不穩定，而易轉變成α-硫。因此自然界中只有斜方晶系的α-硫，也就是通常所說的自然硫。

　自然硫為8個硫原子以共價鍵結合的硫分子結構（S8）。每個原子和它相鄰的二個原子都有一部分彼此相交合，且原子交錯排列在兩個平面上，呈環狀（圖1）。晶形常呈雙錐狀或厚板狀（圖2與3）。分子聚合往往呈現緻密塊狀、粒狀、條帶狀、疏鬆粉末狀（圖4）、土狀、球狀或鐘乳狀等。

　硫為化學工業的基本原料，主要用來生產硫酸。此外，還用於造紙、紡織、橡膠、炸藥（黑火藥）、農業化學肥料等。

硫黃成因與產狀

（1）火山噴發型：由硫黃汽凝結（昇華）或岩石中的硫化物與高溫蒸汽作用生成硫化氫（H2S），經不完全的氧化或和二氧化硫反應而成自然硫：

2H2S＋O2 → 2S＋2H2O

　　　　　　自然硫

或 2H2S＋SO2 → 3S＋2H2O

　　　　　　自然硫

（2）沉積型：與生物的化學作用關係密切，一般硫酸鹽類在密閉條件下，經細菌分解作用生成自然硫；或硫酸鹽的水溶液在含煤地層中經碳還原作用生成大量的H2S，H2S在弱氧化條件下，經物理化學作用而沉澱生成自然硫。

（3）風化型：金屬硫化物（主要是黃鐵礦，FeS2）與硫酸鹽氧化分解而成Fe2(SO4)3，Fe2(SO4)3再與黃鐵礦作用而形成自然硫，其化學反應式為：

　

FeS2＋FeSO4＋4O2 → Fe2(SO4)3

黃鐵礦

Fe2(SO4)3＋FeS2 → 3FeSO4＋2S

　　　　　　　　　　　　自然硫

硫氣孔

　火山的活動方式有幾種形式：(1)以噴出水蒸氣為主的活動；(2)以噴出泥流為主的活動；(3)以噴出灼熱雲為主的活動；(4)以噴出熔岩流為主的活動；和(5)以噴出碎屑物為主的活動等。一般而言，一個火山會連續發生上述若干種活動。有的活動十分猛烈，有的只是靜靜地噴出熔岩。矽、鋁含量高的酸性岩漿如含有多量的氣體時，容易發生爆裂活動，如日本雲仙岳火山或菲律賓品納土波火山。鎂、鐵高的基性岩漿，黏性較小，所含的氣體也較少，就平靜地流出熔岩，如夏威夷或冰島的火山。

　一般而言，火山活動常有產生徵兆、誕生、成長到停止的階段性、系統性現象，包括：(1)地震；(2)地面發生裂縫；(3)噴出水蒸氣、泥流或灼熱雲等；(4)噴出熔岩流或火山碎屑物；(5)火山形成；(6)後火山作用；和(7)停止活動。火山活動雖然可以分為這樣的順序，但各火山不一定都有相同的活動順序，有的只有其中幾個現象而已。若火山的活動一直延續到現代者稱為活火山；若在歷史上曾經活動者稱為休眠火山；經過長的地質時代一直不活動者稱為死火山。

　所謂的後火山活動是指火山到了衰老期，所殘留的火山活動現象，包括噴水蒸氣、噴泉、硫氣噴泉、碳酸氣噴泉等。噴氣孔以噴出水蒸氣為主，有時亦夾有含硫氣體。台灣北部大屯山火山群地區尚存有多處噴氣孔。硫氣孔以噴出硫化氫(H2S)及氯氣(Cl2)為主，噴出之極酸性氣體接觸到四周的岩石常發生化學變化生成新的礦物。大屯火山區大、小油坑等地火山爆裂口安山岩受硫氣與熱氣腐蝕而成白土，此類岩石中所含的大多數離子都被酸溶蝕而淋失，僅殘留膠狀之二氧化矽而成為輕而疏鬆之蛋白質岩石。硫氣常在孔壁及周圍岩石表面或空隙中，直接由氣體昇華結晶而成硫黃。硫氣或硫化氫若與安山岩中溶解釋出的鐵結合則生成密集之黃鐵礦（硫化鐵）微粒，而使周遭岩石成為黑褐色的石塊或砂土（圖5）。大屯火山群的硫氣孔以大油坑、小油坑和馬槽等處最為活躍（圖6）。獨特的火山地質景觀蔚為陽明山國家公園一大奇景，且支配著當地人文活動的發展。如先民早期開採硫黃製造火藥關係著陽明山地區的發展歷史。現今硫黃供應的主要來源為石油工業煉油脫硫的副產品，產量極大，致使硫氣孔所產的硫，失去了作為提供原料的舞台，且大屯火山區已劃為陽明山國家公園，全區內全面禁止採硫。

圖3.硫黃	圖4.大油坑凝結在硫氣孔周圍的硫黃	圖5.小油坑爆裂口內之噴氣孔與凝結在硫氣孔周圍的硫黃。安山岩爆裂口受硫氣與熱氣腐蝕而變成灰白色或黑灰色疏鬆易崩坍崖壁。	圖6.大油坑凝結在硫氣孔周圍的硫黃，包括昇華與礦染兩型。