二ＯＯＯ◆六月夏季
《第十四期》
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二ＯＯＯ◆六月夏季《第十四期》 |
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←《圖一》遠眺兩大板塊交界處的地形景觀：從東到西為海岸山脈、花東縱谷和中央山脈。 |
海岸山脈位於台灣東部，屬於「菲律賓海板塊」的一部份，與中央山脈隔著花東縱谷遙遙相望（圖一）。海岸山脈的地質主要分為幾部份──
- 奇美火成雜岩、都巒山層：弧陸碰撞前，由火山島弧噴發產生的「火山岩」、衍生的「火山沈積物」，和圍繞島弧邊緣、由生物作用形成的「石灰岩」。
- 八里灣層：弧陸碰撞後，由大陸邊緣侵蝕下來的沈積物所組成的「沈積岩」。
- 利吉層：從開始隱沒到碰撞後都存在的「海溝沈積物」。
火山島弧作用堆積的火山岩與其衍生物，層序並不顯著，而且化石稀少、水平岩相變化大，以至於不如沈積岩來的清楚。
| 火山岩及其相關岩石 |
海岸山脈火山岩及其相關岩石的層序，有各種不同的分法，其中較為大家所接受的層序，可劃分為兩個主要的岩石地層單位──以輝綠岩和安山岩熔岩流為主的「奇美火成雜岩體」，和以火山碎屑岩和石灰岩為主的「都巒山層」。
筆者研究海岸山脈中段火山岩的結果，認為這兩個火山岩層序還可再細分為若干岩段。（圖二）
| 奇美火成雜岩
雜岩是指含種類繁多的岩體，如火成岩、沈積岩和變質岩的混雜；或岩體構造複雜不易辨識者均稱之。分佈於海岸山脈奇美地區的火成岩體，不僅包括侵入的輝綠岩、噴出的安山岩熔岩流和安山岩質的岩脈，並含有薄層的頁岩。由於受到最少三期強烈的熱水換質作用，使得整體構造不易辨識，故出露於奇美地區的火成岩體應稱為「奇美火成雜岩」較合適。 奇美火成雜岩最主要分佈於秀姑巒溪的下游兩岸，依產狀可分為以塊狀輝綠岩為主的「天港山輝綠岩」，以及以厚層安山岩岩流為主的「灣潭安山岩」。 從侵入關係和岩流所含捕獲岩判斷，兩者應該屬於同一時期。由鉀－氬和核飛跡定年結果，年代介於902萬至970萬年。因奇美火成雜岩受強烈的熱水換質影響，岩石中的氬氣會逸出，使鉀－氬定年的年代變年輕。而核飛跡定年則是記錄最後一次熱水換質的年代，故奇美火成雜岩形成的年代應早於早期中新世（老於1千500萬年）。 都巒山層 都巒山層以火山角礫岩、火山礫岩、凝灰岩、礫岩、凝灰質砂岩和石灰岩為主，偶夾有薄層的熔岩流。早期學者根據海岸山脈南段的都巒山所出露的厚層集塊岩，命名為「都巒山層」。 都巒山層分佈的範圍不到海岸山脈的二分之一，卻是構成海岸山脈主脊樑的部份。其為火山島弧噴發的產物，各地厚度變化相當大，平均約為400到500公尺之間，局部地區厚度可達1,000公尺以上。由於都巒山層的岩性和產狀變化大，故可依其岩性和產狀再加以細分為「石門火山角礫岩」、「石梯坪凝灰岩」和「港口石灰岩」三個岩段。 |
 都巒山層 Tk：港口石灰岩 Tt：石梯坪凝灰岩 Tb：石門火山角礫岩 奇美火成雜岩 CA：灣潭安山岩 CD：天港山輝綠岩 ↑《圖二》海岸山
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| 岩層的出露情形 |
出露於海岸山脈中段的火山岩及其相關岩石的層序，同樣也出露在海岸山脈其他地區──從北段的嶺頂、新磯隧道，到南段的八翁翁溪、馬武窟溪口，都有同樣的火山岩及其相關岩石的出露，彼此在岩性及產狀上可以互相對比。（圖三）不過，海岸山脈的火山岩，絕不是單一火山口噴發所堆積的產物。
此外，由石灰岩的化石年代資料顯示，石灰岩的生成年代，有從北到南逐漸變年輕的趨勢，而火山噴發結束的年代，也有這種趨勢存在；故在時間對比上，需要有更多的定年或化石資料才行。
 ↑《圖三》海岸山脈各火山岩剖面的位置圖，
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 ↑《圖四》海岸山脈中段火山噴發環境的變遷。 |
| 海岸山脈火山噴發環境的演變 |
從海岸山脈中段的研究，得知海岸山脈的火山岩曾經歷深海、淺海和陸上三階段演變。（圖四）
深海噴發階段
深海的火山以「溢流式」噴發出來，產生了厚層的枕狀、塊狀熔岩。在噴發過程中，岩槳難免會與海水互相作用，或者受到較陡火山地形的影響，產生一些枕狀角礫岩和玻璃碎屑岩。
奇美火成雜岩含有薄層的頁岩，且堆積在層層火山角礫岩和原生石灰岩之下，顯示為海底火山作用的產物。奇美火成雜岩主要是由層層塊狀的安山岩流和薄層的火山碎屑岩所組成，爆發指數（即火山碎屑物和火山碎屑物加火山岩流之比）相當低，屬於溫和的溢流式火山作用，應該是深海環境火山作用的產物，深度在「氣泡碎屑作用深度」之下。
樂合溪剖面底部的火山岩，是由厚層的枕狀熔岩、枕狀角礫岩和玻璃碎屑岩所組成。掃描式電子顯微鏡研究玻璃凝灰岩，發現玻璃顆粒有液滴狀或圓球狀的外形，指示為水中的火山噴發。再者，其爆發指數甚低、氣孔含量少且小，也顯示是深海火山作用的產物。
淺海噴發階段
這個階段火山作用，主要是岩槳在比「氣泡碎屑作用深度」淺的海底，可以大量的去除氣體，與海水迅速發生反應，形成劇烈爆發，產生大量火山碎屑岩。
石門火山角礫岩覆蓋在奇美火成雜岩之上，主要含有厚層的火山角礫岩、火山礫岩、凝灰岩和薄層的火山熔岩流，指出其爆發指數相當高，氣孔含量多且大，顯示為淺海階段火山產物。
這個階段之火山產物多分佈在近火山口處，火山角礫岩較多且富、顆粒也較粗；而遠離火山口處，火山角礫岩較少、顆粒也較細，變成以凝灰岩為主。到了晚期，開始有石灰岩的形成，這可從石門火山角礫岩上部含有石灰岩，得到驗證。不過，因火山噴發仍然繼續在進行著，以致石灰岩發育不良。
陸上噴發階段
要確認陸上的火山活動，除了靠火山岩中保有不與水作用的特徵，以及高溫所留下的構造外，還需要依賴一些間接資料──
- 掃描式電子顯微鏡觀察石梯坪凝灰岩，可以發現其組成岩屑氣孔多，顯示較少水參與作用。
- 石門火山角礫頂部的紅色岩礫，為高溫熱氧化作用產物。
- 石梯坪的中酸凝灰岩保有熔結構造和塑性變形構造，為高溫冷卻的結果。
- 從風化侵蝕而形成的晶體凝灰岩、礫岩、曝露於地表風化淋餘的古土壤和受重力撞擊等構造，也都指出海岸山脈中段火山噴發形成石梯坪凝灰岩時，已是在陸上噴發的火山了。
由以上火山噴發環境的探討，海岸山脈中段火山岩噴發環境的演變模式如下──
- 晚漸新世到早中新世：火山開始活動時，主要發生在深海中（水深可能超過500公尺），屬於溢流式噴發，形成以岩流為主的「奇美火成雜岩」。
- 中新世中期以後：海底火山活動已演變到比「氣泡碎屑作用深度」還淺的深度，火山爆發劇烈，形成了以火山碎屑岩為主的「石門火山角礫岩」。在這階段晚期，火山活動已演變到陸上的噴發，並在火山斜坡上有石灰岩的堆積。
- 中新世晚期到上新世早期：火山活動完全在陸上噴發，形成了石梯坪的中酸凝灰岩和三富川的玄武岩流，並在火山島的斜坡上，堆積了大量的石灰岩，而結束了整個火山活動。
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