火成岩

岩漿活動

火山作用

火山的活動

臺灣的火山區

臺灣的三大火山分布區

臺灣東部火山頸地質地形景觀

火山頸柱狀節理排列方式

海岸山脈地區火山通道、火山頸景觀

綠島地區火山通道、火山頸景觀

蘭嶼地區火山通道、火山頸景觀

一、火山作用與火山地形

一、岩漿活動

　　在地球表面火山噴發是一種巨大而強烈的自然現象。火山材料的來源可以深達二百公里，而火山作用可以影響至大氣的平流層。大部分的火山作用都掩藏在地下進行，一般我們只能觀察到噴發現象。熔融的岩漿流出地表，冷卻而成火山岩。有些岩漿在地殼內固化而成深成岩。深成岩的生成無法直接觀察，但由於地殼之隆起抬升和長期的侵蝕作用，深成岩才能暴露於地表。

岩漿的成分

岩漿的成分主要是矽酸鹽和一部分揮發分。矽酸鹽元素以氧為最多，常以氧化物表示，其中以二氧化矽(SiO2)為最多。二氧化矽與其他金屬氧化物間有消長關係。因此岩漿中二氧化矽的多寡，也成為劃分的標準；岩漿的黏度也與其關係較大。岩漿固結後，二氧化矽與其他的氧化物組成矽酸鹽礦物。

揮發分

　　揮發分也稱為火山瓦斯(氣體)。根據現代的火山記錄，岩漿中含有大量的揮發分，以水蒸氣為主，約占揮發分總量的60-90%，其次為CO2、SO2、Cl2、CO、H2、N2等。一般而言，揮發分多而壓力大時，火山的爆發力便大。在地下深處壓力大的條件之下，揮發分可溶於岩漿之中，不僅能降低岩漿的黏度，使之易於流動；而且能降低礦物的熔點，延緩岩漿結晶的時間，並結晶出含揮發分的礦物。在地殼淺處，由於壓力降低，揮發分大量呈氣相析出，在適當條件下，可能攜帶金屬或其他有用元素，在合宜的地質狀況下形成氣成和熱液礦床。此外火山的強烈爆發，也是由於揮發分的大量富集，突然釋放造成；火山爆發時，首先噴出的也主要是揮發分。

岩漿的溫度

　　岩漿的溫度，可以直接從噴發中的熔岩流測定出來，也可以用間接的方法求出。噴出熔岩的溫度範圍一般為700 ~ 1300℃之間。玄武岩一般為1000 ~ 1300℃，安山岩一般為900 ~ 1000℃，流紋岩一般為700 ~ 900℃。成分愈酸性(二氧化矽含量愈高)，溫度愈低。
　　同一熔岩流，其不同部位的溫度也不同。一般來說，在近表層下部溫度最低，而於熔岩流中心部分溫度最高。
　　熔岩流隨著溫度的降低，流動性減小，並趨於固結。玄武岩剛噴出地表的溫度約為1050 ~ 1200℃，當溫度降至1000℃時，熔岩流的表層開始凝成玻璃質，但仍為熾熱的紅色；溫度再下降，表層凝成薄的塑性外殼，殼下仍為液態；當溫度降至900℃時，塑性外殼中約含有大半的玻璃質，雖仍為紅色灼熱狀態，但開始龜裂產生節理。在熔岩流溫度尚大於800℃時，熔岩流仍可流動。但當溫度低於800℃時，熔岩流就停滯不再流動。

岩漿的黏度

　　黏度是岩漿重要的特性指標之一。黏度是指液體或半流體流動的難易程度，黏度愈大的物質，越難流動。火山的噴發型式是依岩漿的特性而定，尤其是岩漿的黏度，或者說是岩漿的流動性。黏度小則流動性大；黏度大則不易流動，因此岩漿中的氣體也不易逸散。岩漿的黏度與岩漿的氧化物、揮發分、溫度及壓力有關。一般而言，岩漿的黏度和岩漿本身所含的二氧化矽的量成正比，二氧化矽的含量愈高黏度愈大，愈不易流動；反之則黏度愈低。

不同黏度所產生的特性

岩漿的生成和流出

　　火山活動是指在地下深處的岩漿上湧或流至地面的現象。所以火山活動的探討，就是瞭解地下深處岩漿生成和上升流出地面的原因。我們所看得到的火山活動，只是從岩漿流到地面上開始，到活動停止這一段期間的各種現象而已。在地下進行的活動部分無法直接看到，必須使用別的方法來推測，所以關於火山活動的過程一直有種種不同的說法。
　　岩漿為大規模岩石材料經部分熔融而成，它主要包含了矽酸鹽熔體及一些其他岩塊，這些岩塊可能是源區中未能熔化的高溫耐火殘餘或從岩漿庫周遭擄獲或岩漿本身早期的結晶；有時它也包含了一些水汽、硫化物、氧化物和氣體。岩漿噴出地表而形成噴出火成岩，是為火山岩或稱噴出岩。地質學上常利用岩石中二氧化矽(SiO2)的含量，將火山岩加以分類，分為流紋岩(SiO2的重量百分比大於66%)、安山岩(SiO2的量介於52% ~ 66%之間)及玄武岩(SiO2的量介於52% ~ 45%，含量在45%以下者為超基性岩)。

二、火山作用

火山噴發的種類，由岩漿傳輸至地表裂口的形狀，可以分成二類：

裂隙噴發
岩漿經由廣大裂隙噴至地表稱之為裂隙噴發。在一個火山地區，可經由許許多多裂隙作為岩漿之輸送管道，使得熔岩流覆蓋於一大片廣闊區域，也可歷經數次之熔岩流而造成數百公尺厚的熔岩地層。澎湖列島、夏威夷群島和印度德干高原都是由此造成。
中心噴發
中心噴發係依某一據點為噴發中心。有以多據點式的中心噴發，其各中心點可能排列在一大裂隙或斷裂帶上。中心噴發可形成火山堤或火山錐等地形地貌：火山堤是由中心噴發所建立之高地，火山錐就是依噴發中心堆砌所形成而凸出於四周。日本富士山是典型的火山錐。

火山的噴發型式

依岩漿的黏度及所含氣體的多寡，可以將火山的噴發型式分為寧靜式或爆炸式噴發。

	1. 寧靜式噴發　　玄武岩岩漿的黏度低，氣體容易逸散，因此含有氣體較少，噴發性溫和，一般活動週期短，熔岩流多形成熔岩臺地或盾狀火山。目前世界上活動最頻繁的火山大都是寧靜式噴發，如夏威夷及冰島的火山。許多大陸上的高原常為熔岩臺地，譬如美國西部哥倫比亞高原及印度的德干高原。而臺灣海峽中的澎湖群島，也是玄武岩質的熔岩臺地或盾狀火山所形成具有方山地貌的火山區。
澎湖列島玄武岩所成的平坦似方山之熔岩臺地
	2. 爆炸式噴發　　黏度大的岩漿，流動慢，氣體不易逸散，累積至足夠的壓力時而成爆炸式噴發；且常炸破火山口，將岩石碎屑及火山灰噴至高空，落下後形成火山碎屑岩。因為岩漿的黏度大，熔岩容易在通道周圍堆高形成錐狀火山。火山錐頂部常見圓型的漏斗狀、盆狀凹陷，乃是因大量物質噴出而淘空引起上部堆積物的崩塌，形成巨大的火山口。有的火山口中積水，便形成火山口湖，吉林長白山白頭山頂的天池，就是這樣形成的。歷史上有名的維蘇威火山即屬於此形，臺灣北部的大屯火山群和觀音山也是這種方式噴發。
東北吉林省長白山山頂天池之火山口湖

觀音山由龍形向西所看到的火山地形，火山群峰間有一極不對稱「半圓形劇場」型的凹陷，可能就是爆裂的火山口。

火山的分類

　　綜合而言，火山噴發的型式作為火山的分類很多，通常依照1908年拉克洛伊克斯(A. Lacroix)將火山分成下列四種型式：

	1. 夏威夷式(Hawaiian type)：此火山的噴發物為大量玄武岩熔岩流，爆裂性活動較少，熔岩自火山口或沿側翼裂縫溢出，朝斜坡向下漫流，形成熔岩低丘。1942年夏威夷的莫納洛亞火山(Mauna Loa)的爆發為此種火山的代表。根據麥克多納(G. A. Macdonald)的描述，該火山的噴發，可分為三階段： I.第一階段熾熱熔岩噴出期：共持續數小時，熔岩流堆積形成薄層的熔岩流、低丘或濺落錐。 II.第二階段熔岩漫流期：本期火山口中仍陸續有熔岩流出，使熔岩層及低丘繼續加高增厚。 III.第三階段噴氣期：本期火山已成強弩之末，只有氣體噴出，噴發量亦快速銳減。
夏威夷式
	2. 史沖包連式(Strombolian type)：史沖包力火山(Stromboli)為義大利西西里島以北之利巴里火山群島之一火山島嶼。史沖包力火山的噴發自有史以來一直未停，所噴出的玄武岩熔岩黏性較稠，流動性較夏威夷式低，因此具有爆發性，常以火山碎屑噴出。因經常有熾熱火焰噴出，故此火山亦有海上燈塔之稱。
史沖包連式
	3. 伏爾坎寧式(Vulcanian type)：伏爾坎諾亦為利巴里群島火山之一，但它噴發的方式又和史沖包力火山不同，所噴發的熔岩黏度高質稠，一旦與空氣接觸，極易凝固。故在噴發之過程中，先噴出的岩漿易凝結成硬殼，後來者推擠又將已凝固熔岩外殼衝裂成碎片，大量火山灰與火山雲塵向上衝出，在空中形成黑色花椰菜狀雲塵，這種雲塵在黑夜甚黑暗，代表雲塵物質未達熾熱化，故缺乏亮光。
伏爾坎寧式
	4. 皮連式(Pelean type)：皮連式火山岩漿黏稠性高具爆發性，噴發極猛烈，最明顯的特徵為火山灰雲(Nuees ardents)的出現。所噴出的烏雲最為濃厚，噴發的物質黏性大，為一種極灼熱塵灰和岩石碎片，混雜著熾熱的氣體，合成一種似乳汁狀的物質，猛烈地衝上空中，形成白熱光芒的雲，此即著名的皮連雲，亦叫做火山灰雲。雲中物質極不穩定，黏性亦大，等到積聚稍厚，上浮支撐力道不足，即以極大速度向下墜落，任何生物觸及均將毀滅。1920年西印度群島馬丁尼克島貝雷山(Mount Pelee)火山爆發，聖皮爾(St. Pierre)全城被毀，近三萬人口全亡，即係遭熾熱火山灰雲高速墜落所殺傷。
皮連式

常見的火山地形與構造

．控制火山形狀和構造的因素

　　一般而言，火山會呈現各種地形和構造，因此各個火山大都有所不同。控制火山形狀和構造的因素極複雜，較重要者為：

火山噴出前基盤岩石的原始地形和地貌
岩漿噴流量的多寡
岩漿噴出覆蓋區域的大小
岩漿的物理化學性質，如化學成分、溫度、黏度、火山揮發分的量和壓力大小等
火山形成後的風化與侵蝕作用

火山地形與岩漿成分關係示意圖

．火山外形的分類

　　地形學家通常以火山的外形作為分類的標準，而分為圓錐狀、圓丘狀或桌狀；地質學家則根據構成材料的不同，可分為三種：

1. 熔岩火山或盾狀火山：

　　主要以溢流產物的流質熔岩所建立而呈一廣闊平緩之圓丘，大部分的熔岩漿由圓丘四周裂隙或孔道噴出，夏威夷群島是一個典型的例子。火山碎屑物常低於10%(一般為2 ~ 3%)。盾狀火山以玄武岩為最常見。一般火山錐寬而矮，其原始坡度為 2 ~ 10°，平面上多為三角形或多邊形，呈盾狀，又稱為盾狀火山。火山錐中的火山口以底平、壁陡為特徵，有的被後期熔岩覆蓋而見不到火山口。
　　單一之熔岩流厚度可由幾公分至數十公尺不等。熔岩流大都為舖平毯狀，其厚度遠較其展開之面為小，而熔岩分布情況往往由噴發時之地表所決定。在平坦區，其分布大致相當平緩；但在火山斜坡上，熔岩流可以保持在相當高角度之傾斜下凝固。
雖然熔岩流表面有時非常平滑，但大都是不規則凹凸不平。

繩狀熔岩

繩狀熔岩：含氣體較多，流動性強而快，熔岩流較薄；當其流動時，常轉動扭曲，有著圓滑起伏繩圈狀之表面，故名為「繩狀」。未固結前，繩狀熔岩因含有大量氣體向外擴散冒出，類似吐氣，故有人戲稱它為「活熔岩」。
塊狀熔岩：通常將熔岩冷凝而呈塊狀不具突棘者，稱為塊狀熔岩。若具有突棘表面粗糙多熔岩渣者，特稱為aa－塊狀熔岩。一般而言繩狀熔岩與aa－塊狀熔岩大都為玄武岩質熔岩；aa－熔岩流是因溫度較低、氣體較少，因此具有高的黏性，流動得慢，當表面結成一岩殼後，內部之熔岩仍在流動，容易衝破表層而噴出，成為不規則之大小角礫形岩塊。塊狀熔岩一般為矽質熔岩。

2. 碎屑火山錐：

主要以爆發產物的浮岩塊或熔渣組成，火山碎屑物常占95％以上，其火山錐的原始坡度約30°(安息角)火山口呈碗狀或漏斗狀，其底部亦由火山碎屑組成。若火山錐全由火山渣堆積而成者，則稱之為火山渣錐。火山碎屑物如為多次噴發，則呈層狀產出。

3. 複合火山：

由火山碎屑與熔岩互層組成的火山錐，為爆發與溢流交替噴出的火山產物，又稱為混合火山。火山錐成層明顯，又稱層狀火山。複合火山由於以熔岩組成骨架，形成高的山峰。火山坡度最大可達40°。世界大的火山皆屬之，如日本富士火山，直徑達30公里，高達3800公尺。

依構成材料所分類的盾狀、碎屑和複合火山型式。

．火山岩組織、構造和野外景觀


A. 繩狀熔岩	B. 塊狀熔岩	C. 枕狀熔岩

D .集塊岩	E. 火山灰與火山礫	F. 火山岩氣孔或氣泡

G .斑晶與細顆粒或玻璃質構成之石基（暗色部分）	H. 珍珠岩含Apache淚珠，似公牛眼之黑曜岩團塊掉落於白色酸性凝灰質珍珠岩中，俗稱惡棍淚珠（Apache tear，Apache印第安之一族稱）	I. 熔岩表面流文構造

J. 廣大面積狀熔岩，於東北黑龍江五大連池，稱石海	K. 火山口	L. 黑龍江五大連池噴氣錐

三、火山的活動

　　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。酸性岩漿如含有多量的火山氣體時，容易發生大的爆發活動。基性的岩漿，黏性較小，所含的氣體也較少，性情比較溫和，就只在平常靜靜地流出熔岩而已。
　　一般而言，火山活動可以看作一連串由產生徵兆、誕生、成長到死亡而有系統的現象，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)噴流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的稱為死火山。
　　不過休眠火山可能覺醒，死火山也可以復活，故如僅靠過去的記錄來區分它，未必十分正確。例如，西元79年義大利的松馬火山(Monte Somma)，活動已停止達七世紀，其附近龐貝城(Pompeii)與赫克蘭紐城(Herculaneum)之居民，早已認為是一座死火山。但於這一年該火山瘋狂毀滅性的再噴發，乃造成歷史上有名的維蘇威火山(Mt. Vesuvius)。
　　所謂後火山活動是指火山到了衰老期，其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。臺灣北部大屯山火山群地區尚存有多處噴氣孔。
硫氣孔	噴出硫化氫(H2S)及氯氣(Cl2)為主。此噴出極酸性的氣體接觸到四周的岩石常發生化學變化生成新礦物。
碳酸氣孔	噴出二氧化碳為主，與水氣結合即成碳酸氣。
溫泉	溫度超過地表水溫15℉稱之。但溫泉有火山性與非火山性兩種。
間歇泉	或稱為沸泉，是週期性間斷噴出熱水與蒸氣之溫泉，只發生在近代的火山區域。其週期性自數分鐘至數小時，甚至可長達數週以上。當聚集的水蒸氣壓力足夠大時，即噴出水蒸氣與水柱高入空中，常成為觀光勝地，如美國黃石國家公園、冰島、紐西蘭等處。

三、火山的活動

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。酸性岩漿如含有多量的火山氣體時，容易發生大的爆發活動。基性的岩漿，黏性較小，所含的氣體也較少，性情比較溫和，就只在平常靜靜地流出熔岩而已。
一般而言，火山活動可以看作一連串由產生徵兆、誕生、成長到死亡而有系統的現象，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)噴流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的稱為死火山。
不過休眠火山可能覺醒，死火山也可以復活，故如僅靠過去的記錄來區分它，未必十分正確。例如，西元79年義大利的松馬火山(Monte Somma)，活動已停止達七世紀，其附近龐貝城(Pompeii)與赫克蘭紐城(Herculaneum)之居民，早已認為是一座死火山。但於這一年該火山瘋狂毀滅性的再噴發，乃造成歷史上有名的維蘇威火山(Mt. Vesuvius)。
所謂後火山活動是指火山到了衰老期，其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。臺灣北部大屯山火山群地區尚存有多處噴氣孔。
硫氣孔	噴出硫化氫(H2S)及氯氣(Cl2)為主。此噴出極酸性的氣體接觸到四周的岩石常發生化學變化生成新礦物。
碳酸氣孔	噴出二氧化碳為主，與水氣結合即成碳酸氣。
溫泉	溫度超過地表水溫15℉稱之。但溫泉有火山性與非火山性兩種。
間歇泉	或稱為沸泉，是週期性間斷噴出熱水與蒸氣之溫泉，只發生在近代的火山區域。其週期性自數分鐘至數小時，甚至可長達數週以上。當聚集的水蒸氣壓力足夠大時，即噴出水蒸氣與水柱高入空中，常成為觀光勝地，如美國黃石國家公園、冰島、紐西蘭等處。

臺灣火山頸地質地形景觀

火山頸柱狀節理排列樣式

　　柱狀節理乃由熱脹冷縮作用所引起之冷凝收縮張應力龜裂而成，這些張力將受溫度控制，也就是與等溫線攸關。雖然沒有確實的理論根據來解說為何最大張應力當平行於等溫線，但畢竟如果等溫線之變化曲率不大時，這種假說構想仍屬合理。因此，當一岩流或岩脈冷卻收縮時，其收縮方向將隨時平行瞬間之等溫度面，因之柱狀構造將垂直於等溫面，由火成岩體外側向中心逐漸發育，因此柱狀節理之態勢可指示侵入岩體或岩脈之位態。圖二

A 區：火成岩生成於岩漿道深處或仿同岩脈時，冷卻等溫線將平行岩漿道或基性岩脈，其所形成之柱狀節理將垂直於岩漿道或岩脈而成為平臥或微傾斜之石柱排列。(蘭嶼五孔洞、綠島海參屏、台東都威)

B 區：若岩漿由火山頸噴出地表，即形成熔岩流。當岩漿於向上通道轉向外溢流水平流向轉折處凝固，冷卻等溫線將隨岩漿道深度改變，所形成之柱狀節理之態勢亦漸次改變。(蘭嶼象鼻岩、老人岩、台東烏石鼻)

C 區：若岩漿於火山頸上方匯聚成團而凝固時，將形成塔形柱狀節理。(台東大峰峰)

D 區：當岩漿由火山口溢出漫流平布於地表，或貫入地層中，成為假整合之岩席構造之熔岩，冷卻後所形成具柱狀節理之石柱將垂直矗立於地表。(蘭嶼饅頭岩、小饅頭岩)

圖二火山頸柱狀節理長柱體延伸方向與生成時空間配置關係圖