台湾东部火山区(东部海岸山脉,兰屿及绿岛)为吕宋火山岛弧北延的部分,由岛弧安山岩质岩浆凝固而成的中新世至上新世火山岩与含火山源的海相沉积岩所组成.
火山爆发时岩浆经由裂隙孔道传输至地表.这些火山通道常由岩浆凝固而成,质坚硬抗风化,故可留存甚久.海岸山脉石门,大峰峰,黄金桥,八仙洞,乌石鼻及都威等地有典型火山颈构造之柱状节理形态的地形地貌.此等具有平卧,微倾斜羽状或放射状扇形之柱状节理,为典型火山熔岩通道所形成的火山颈之地质构造特征.火山颈构造之柱状节理型态取决于岩浆通道之口径,溢出熔岩流厚度,岩浆组成成分与原始地貌等因素.东部火山区火山颈柱状节理排列五花八门,为乡土火山科学教育一极佳的素材,深具观赏,教育和研究价值,值得长期保存.
海岸山脉东海岸黄金桥处锥状火山颈构造,为执行98年数位典藏国家型计划,利用动力飞行伞空中遥测摄影途中,首次之发现,并再经野外实地考证.此一极佳的火山颈穹丘构造地质地形景观,借此园地对关心乡土自然资源的民众提供此一新的讯息.
东海岸大峰峰,黄金桥与乌石鼻放射状扇形羽状火山颈构造,规模虽然不大但十分完整,可媲美澎湖员贝屿百褶裙式柱状节理或澎湖岛屿羽状柱状节理地景.此为台湾岛内一难得宝贵的乡土自然景观资源与火山地质,地形研究教育上,具有重要意义的教材.建议内政部,地方政府,东海岸风景区管理处等主管单位,加紧进行地景登录与保育工作,辅导保护成为一观光景点,筹划为东海岸火山地景徽章及旅游地标,借以明示大众避免遭受破坏.
地体构造 台湾是西太平洋琉球-台湾-菲律宾岛弧系列的一分子.台湾新生代晚期的火山活动,基于地体构造,地质概况与空间分部等关系,可以划分成北部,东部和西部三大火山地质岩石区.北部是属于大陆边缘型式的安山岩火山区;东部则属于岛弧型式的安山岩火山区;而西部之澎湖列岛则属于大陆裂谷型半洪流式的玄武岩区.在构造上,台湾与琉球群岛以及菲律宾群岛息息相关.琉球岛弧位于东海大陆斜坡之东南方,由北到南包括冲绳海槽,琉球群岛海脊与琉球海沟.北部陆上和外岛的火山带是火山弧向西延伸的一段,由菲律宾海板块向西北隐没所形成,属于大陆边缘型式.东部与吕宋之间有一呈南北向延伸的海底火山脊,及一些散布在其上的火山岛,其最北边是绿岛,最南边是巴浦耶群岛,这一系列的火山岛屿称为绿岛-巴浦耶海脊;此海脊尚包括台湾的兰屿和菲律宾的巴丹等岛屿.这些火山岛屿大多是由安山岩所构成,其火山活动与岩浆的来源可能与南海板块的隐没作用有关.
东部火山区 包括奇美火成杂岩,海岸山脉都峦山层,兰屿及绿岛火山岩.主要是由安山岩,集块岩,火山角砾岩与火山灰组成.大规模的火山喷发活动从早中新世开始,到上新世式微,局部地区延续到更新世,甚至可能到全新世仍有喷发.
东部火山区地理上包括海岸山脉及外海的绿岛和兰屿.海岸山脉南北长约140km,东西寛约10km,东濒太平洋,西以狭长的台东纵谷和中央山脉隔开.在台湾地质上是一个比较特殊的地区,其第三系主要是一套火山岩较多,淘选性较差的沉积岩及混杂无层理的堆积岩层组成,总厚度达六,七千米.其下伏是由一个由安山岩质熔岩流,火山碎屑岩及玄武岩质安山岩,安山岩,闪长岩和斑状安山岩等组成的奇美火成杂岩为基底的火山岩层,具有多期的侵入和喷出活动.奇美火成杂岩上覆者为中新世中期一更新世早期之都峦山层,大港口层和利吉层.具柱状节理之熔岩流或岩脉仅出现于都峦山层之火山岩中(图1).
图1.台湾东部海岸山脉火山岩柱状节理重要露头点位置图.
柱状节理是火山岩一项特有的景观.岩浆喷出地表或贯入岩层后,温度逐渐降低,岩体因冷却收缩而成柱状节理.这些龟裂而成之多边形柱状节理与泥质沉积物受日晒而成之龟裂有异曲同工之处.泥裂之形成导因于表层脱水收缩,而火成岩多边形柱状节理则起因于凝固前后之冷却收缩.均质熔岩各方可能产生相同程度之收缩,而形成六角状裂隙节理.除了理想化的六方柱状节理外,尚有三,四,五和八面柱体形等.
柱状节理乃由冷凝收缩所引起之热张应力龟裂而成,这些张力将受温度控制,也就是与等温线攸关.当一熔岩流或岩脉冷却凝固收缩时,其收缩方向将随时平行瞬间之等温度面,因之柱状构造将垂直于等温面,由火成岩体外侧向中心逐渐发育,因此柱状节理之态势可指示侵入岩体或岩脉之位态.即火山颈之柱状节理排列式样,取决于形成时,火山通道所处的高低位置(图2).当火成岩生成于岩浆道深处或仿同岩脉时,冷却等温线将平行岩浆道或基性岩脉,其所形成之柱状节理将垂直于岩浆道或岩脉而成为平卧或微倾斜之石柱排列(图2之A区).若岩浆由火山颈喷出地表,即形成熔岩流.当岩浆于向上通道转向外溢流水平流向转折处凝固,冷却等温线将随岩浆道深度改变,所形成之柱状节理之态势亦渐次改变(图2之B区).更进一步而言,若岩浆于火山颈通道上方汇聚成团而凝固时,将形成塔形柱状节理 (图2之C区).当岩浆由火山口溢出漫流平布于地表,或贯入地层中,成为假整合之岩席构造之熔岩,冷却后所形成具柱状节理之石柱将垂直矗立于地表(图2之D).
图2.火成岩柱状节理之长柱体延伸方向与其生成时空间配置关系图.
台湾东部海岸山脉,兰屿及绿岛中新世-上新世的火山活动,为大地塑造了绝佳的地质景观,诸如兰屿龙头岩,红头岩,坦克岩等火山集块岩或火山凝灰岩碎屑岩地貌.而由火山岩浆通道凝固所形成之火山颈与火山口相地质风光不胜枚举,兹分述如下:
石门位于丰滨以南,大港口以北,属于花莲县丰滨乡,以一个外观似门的海蚀洞而得名.本地区的海蚀地形发育,是观察海浪侵蚀的优良据点.这一段海岸都是由都峦山火山集块岩构成的,由于岩质坚硬,因此形成高耸的山峰和陡峭的海崖.
强烈的波浪经年累月冲击海崖,在陡崖的基脚部位,蚀出了海蚀凹壁.凹壁若持续发育则上部悬空的岩石就容易崩落下来,于是海崖后退,凹壁下部的平台向内陆扩张,这个逐渐向内陆成长的平台就形成了海蚀平台.
这种强烈波浪侵蚀的证据,在石门附近的海岸地带表现十分清楚."石门"是一个海蚀门,门的位置正好在海蚀平台之上.这个海蚀门的洞门为沿集块岩的节理面发育,形成椭圆之海蚀洞.当海浪冲蚀贯穿海蚀洞就成了海蚀拱门或海蚀门.当海蚀拱门桥面塌陷就成了海蚀柱.石门海蚀洞有三处洞口对外沟通,洞的寛度约十八米,高约五米.海蚀洞四周可见海蚀洞,海蚀拱门,与海蚀柱.
石门海蚀洞南侧出露了一小块颜色与四周集块岩不同,具有柱状节理的安山岩块(图3), 推测其为火山颈之残留,形成位置位于图2之A区之上段或近于图2之A-B区而呈微倾斜之柱状节理排列.
樟原村东侧海岸有二大岩块矗立十分显眼,为中新世都峦山层中的二大安山岩岩针,原地名称之为大尖石.为约于花东海岸公路台11线73k处,巴歌浪船屋民宿前.阿美族原住民有感于东海岸三富川,樟原与水母丁溪等河口山风谷风轰轰呼啸声而名为大峰峰.岩针(spine)之形成,常为岩浆之黏度大,挥发成分少的中酸性熔岩,于中心式喷发时,常被推挤于火山通道上部,难以流动溢开,遂滞留凝固而构成高度大于寛度的侵入岩穹或穹丘,根据其外观形态可称为岩钟,岩针等.
大峰峰二孤立岩体位于花莲-台东县界处,邻近东海岸北回归线地标风景点,交通便利,属台东县管辖.此二岩体,其一为集块岩,另一为具扇形柱状节理之玄武岩岩体.是具有典型的火山颈柱状节理构造的穹丘(图4与图5),其生成时的位置相当于图2之C区.其组成岩石与周围安山岩集块岩或凝灰质集块岩大不相同,为橄榄硅质玄武岩.此火山颈侧翼末梢则由微弯曲弧形石柱平铺而成.
花东海岸公路台11线74K前73.5K处公墓小径,朝东下海崖阶地,至潮间带砾石海滩,见有一锥形岩体,为一具有柱状节理构造之火山颈(图6与图7).此一露头为2008年执行数位典藏与数位学习国家型科技计划多面向之台湾火山地质地形自然景观数据库拓展(NSC97-2631-H-178-003),利用动力飞行伞空中遥测摄影时,见有一圆形之特殊景像(图6)为首度之发现.经研判可能为一火山颈构造.后经按图索骥,野外追踪发现为火山地区中,一极佳露头(图7).此一熔岩穹丘之锥形火山颈,除其本身柱状节理发达外,又具有因熔岩冷却收缩荷重岩压减缓所产生的解压节理,亦十分发达,其所呈现的圆弧板状裂隙节理,于剖面上亦十分清楚(图7).而空中鸟瞰观察,则呈现为一圆形构造图像(图6),此类露头十分罕见,可说是熔岩丘之典型代表之一,值得深入探讨与研究.
图6.台东黄金桥海蚀平台空拍图.
图7.黄金桥溪流口海蚀平台塔形锥状火山颈柱状节理地貌.
花东海岸公路(台11号)由大港口向南,经过静浦后进入台东县境,首先经过的是长滨乡.八仙洞是长滨乡最北部的风景点.八仙洞也称作水母丁,北边有水母丁溪.水母丁溪流域开发初期,医药不发达,加上当地水质有问题,多地方病居民平均寿命低,难有活过三,四十岁之壮丁,土话名无丁,口述误植为母丁,而名水母丁溪;西南的水母丁山向东北延伸,八仙洞的各洞就在这条棱线的东翼.附近的洞穴根据调查共有16个之多,大小不一.八仙洞古文化最早由台湾大学地质系林朝棨教授发现,其后于民国57年12月27日,台湾大学人类学系宋文薰教授率同台大人类学系及地质系师生所组成的考古队,在这里发掘先民的遗址,并将 其归为长滨文化.
八仙洞的各洞穴都在都峦山层的火山集块岩中,岩性坚硬,在海水侵蚀的作用下常成陡崖.据推测,这些集块岩大约是数百万年前由海底火山喷发所形成.其后,在陆地间歇上升的过程中,海水的侵蚀作用在不同的高度造成了海蚀洞.由于海岸一直处在以上升为主的环境中,因此各洞穴生成的顺序是由上而下,愈低的洞穴形成年代愈轻.
八仙洞海蚀洞崖壁常见岩脉穿切,有弧状凹朝下微倾斜之柱状节理发育,推测为一火山颈构造(图8)其位置相当于图2之A区之上段或B区之下段,为具微倾斜柱状节理之结构.
花东海岸公路成功至长滨间之渔村乌石鼻,旧称胆(阿美族语为tonman).阿美族称黑而硬的岩石为胆即乌石.阿美族胆社的北方,有黑色岩体伸入海中,似人的鼻子向外突出,故汉语名为乌石鼻.乌石鼻四周属中新世都峦山层安山岩质集块岩的火山岩地层,有研究者认为是以断层和砂页岩互层之奇美层的沉积岩地层接攘;亦有认为乌石鼻属崩移岩块.考乌石鼻之火山岩柱状节理排列极似兰屿之象鼻岩之地貌,外观似象头之岩体(图9-图11),其生成之位置相当于(图2之B区).岩体座落于都峦山层之凝灰质集块岩所成的海蚀平台上.稍远处尚有小规模具直立柱状节理之安山岩岩薄层.依其规模与板状岩石上下面之气孔观察,推测较可能为侵入之岩席构造而非溢流出地表之熔岩流(图2之D区).
乌石鼻地区火山柱状节理排序相当完整,尚难推断为崩移岩块或逆冲之接触关系,而似以平移断层滑动较有可能.
图11.乌石鼻火山颈外围区域矗立之柱状排列,为地表式岩床熔岩凝固而成之柱状节理.
花东海岸公路成功至丰滨,过三仙台抵重安(都威),沿都威溪旁,阿美族原住民所筑灌溉沟渠小径至半山腰,下都威溪河谷,可抵都威玄武岩岩脉露头(图12).此岩脉或为具微倾斜柱状排列之硅质玄武岩柱,推测其为一火山颈构造,生成时位置约相当于图2-A之中上段.
都威玄武岩脉之围岩为都峦山层枕状碎屑熔岩或玄武岩质火山角砾岩,裂隙常有白色沸石类次生矿物充填.此枕状火山角砾岩推测为深海火山活动产物.
柱状节理是火山岩一项特有景观,当岩浆喷出地表或贯入岩层后,温度下降,岩浆逐渐凝固而成半固结状态.由于冷却持续收缩破裂产生裂隙而形成柱状节理.台湾东部海岸山脉安山岩区柱状节理虽不若澎湖玄武岩区之发达与常见,但位于台湾岛内,往来交通较为便捷.况且石门,大峰峰,黄金桥,八仙洞,乌石鼻和都威等火山颈之柱状节理各具有其特色,为地球科学教育及观光旅游不错的景点.但其中部分区域由于开采石材,渔港扩充,农田渔塭辟建,如大峰峰与乌石鼻曾惨遭挖掘破坏,大不如前,令人扼腕.希望借此机会换醒国人珍惜自然景观妥为保护,让青山常在,绿水常流,不要再斲伤而丧失了大地美好的地景.
参考文献 庄文星,陈汝勤,姜国彰(2005)台湾东部海岸山脉兰屿及绿岛火山颈柱状节理之地形景观探讨.经济部中央地质调查所汇刊,第十八号,第107-148页.