|
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)。 |
|
|
|
|
|
|
|
| 根據大地構造與地理分布,臺灣可以分成三個主要的火山區(圖三)︰ | | - 西部火山區:西部麓山帶和澎湖列島。
- 東部火山區:海岸山脈、綠島、蘭嶼和小蘭嶼。
- 北部火山區:大屯火山群、基隆火山群、觀音山、草嶺山(大溪慈湖)及外海的彭佳嶼、棉花嶼、花瓶嶼、基隆嶼和龜山島。
|  | 圖三、台灣的三大火山區域分布圖。 |
| |
|
|
一、岩漿活動 |
火山爆發,岩漿經由裂隙管道傳輸至地表。這些火山通道由岩漿凝固而成,質硬抗風化侵蝕,故可存留甚久,直至地表火山表徵完全消逝。台灣澎湖、綠島與蘭嶼火山島嶼等地,多典型的火山通道所形成的火山頸地貌。 |
|
火山頸之柱狀節理特徵 |
柱狀節理是火山岩一項特有的景觀。岩漿噴出地表或貫入岩層後,溫度逐漸降低,岩體因冷卻收縮而成柱狀節理。這些龜裂而成之多邊形柱狀節理與泥質沈積物受日曬而成之龜裂有異曲同工之處(圖一)。泥裂之形成導因於表層脫水收縮,而火成岩多邊形柱狀節理則起因於凝固前後之冷卻收縮。均質熔岩各方可能產生相同程度之收縮,而形成六角狀裂隙節理。這種冷凝收縮龜裂一旦於岩體中某一處形成,則將迅速擴展至整個層面,並自冷卻面向內進行,終致形成一系列之柱狀節理。除了理想化的六方柱狀節理外,尚有三、四、五和八面柱體形等。 |
|
 |
圖一 火山岩柱狀節理與泥火山泥土日灑脫水龜裂成因圖示意圖 |
|
|
|
|
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 |
|
|
|
|
綠島地區火山通道、火山頸景觀 |
綠島原名火燒島,位於臺灣東南海域之太平洋中,處臺東東南東33公里外,天氣晴朗時可由臺東海岸一帶望見。綠島為一火山島,由火山碎屑的集塊岩、火山灰、火山砂及安山岩熔岩組成,其他尚有隆起珊瑚礁、海岸及河流之堆積物、現生之珊瑚礁及紅土層等。其中集塊岩遍布全島,根據集塊岩中火山岩岩塊的礦物組成成分、岩石性質、產狀、噴發時期可將綠島火山岩地層分為四個單位,並以出露最多具有代表性的村落地名來作為岩層名稱,而稱油子湖集塊岩、龜灣集塊岩、牛子山集塊岩和綠島熔岩流。
都鑾山層為巨厚的火山岩地層,大部份由安山岩質集塊岩、淘選度不良的火山礫和凝灰質砂岩,以及少量的玄武岩與斑狀安山岩或玢岩組成,估計厚度1,000-1,500公尺,局部達2,000公尺以上(如台東成功地區),通常下部由玄武岩質枕狀角礫岩向上轉變為安山岩質集塊岩,而後成為以凝灰質砂岩和火山礫岩為主。這種變化在花蓮縣富里、台東縣成功和都威一帶尤為明顯。不同地區其岩性變化差異大:在海岸山脈中央部分多火山碎屑岩;海岸山脈南部則火山集塊岩特別發育。 |
|
臺灣東部海岸山脈地質略圖與火山頸露頭位置圖(原圖參考臺灣地質圖(1986)中央地質調查所出版) |
|
|
|
|
綠島地區火山通道、火山頸景觀 |
綠島原名火燒島,位於臺灣東南海域之太平洋中,處臺東東南東33公里外,天氣晴朗時可由臺東海岸一帶望見。綠島為一火山島,由火山碎屑的集塊岩、火山灰、火山砂及安山岩熔岩組成,其他尚有隆起珊瑚礁、海岸及河流之堆積物、現生之珊瑚礁及紅土層等。其中集塊岩遍布全島,根據集塊岩中火山岩岩塊的礦物組成成分、岩石性質、產狀、噴發時期可將綠島火山岩地層分為四個單位,並以出露最多具有代表性的村落地名來作為岩層名稱,而稱油子湖集塊岩、龜灣集塊岩、牛子山集塊岩和綠島熔岩流。
早期海底的火山活動所造成的熔岩碎塊、集塊岩逐漸於二、三千公尺深的海床中堆疊。由於碰撞擠壓、地殼的隆起抬升,到了晚期沒於海水面下的火山體已逐漸浮出水面。晚期火山活動噴出之熔岩穿越過集塊岩岩體,而於地表形成殘留火山口與火山頸等構造。
爆裂的火山口,經海浪侵蝕而殘留成灣澳,當地多稱湖,如蘭子湖、油(柚)子湖,而夷平的海蝕平臺沙灘則稱為屏(坪),如海參屏。 |
 |
為綠島地質圖與火山口、火山頸地點位置圖 |
|
|
|
|
蘭嶼地區火山通道、火山頸景觀 |
蘭嶼在臺東東南外海,距離海岸約九十公里,全島由安山岩和集塊岩或凝灰質集塊岩構成。安山岩出露在島之中央部分,四周為火山碎屑岩所覆蓋。火山岩所構成之高地的邊緣,局部為沖積扇和崖錐碎屑物所圍繞,沿海有隆起珊瑚礁。蘭嶼火山頸殘留頗豐碩,為理想的教學示範題材,如椰油村饅頭岩、漁人村落、紅頭村青青草原老人岩、野銀村象鼻岩、朗島小饅頭岩火山岩體與五孔洞玄武岩岩脈。 |
 |
為蘭嶼地質略圖與火山頸與火山口位置圖 |
|
|
|