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觀音山的火山岩

　　觀音山(圖1)是臺灣北部岩區中最西北側之火山單元，以淡水河與大屯火山群遙遙相望，基本上為單一中心噴發的複式火山。觀音山火山之主體可能是一中央噴發之錐狀火山，錐體半徑約1～2公里，噴發中心在觀音山主峰之東南方。在凌雲山一帶之半環形之連峰可能是火山口壁之西側。在此以東，在石壁坑附近之地形，呈馬蹄狀之半圓形凹陷可能是火山口所在，但火山口之東壁已經爆破或塌陷而崩潰，其部分碎屑構成分布於凌雲山以東地區之集塊岩或原先之火山碎屑流與火山礫岩(圖2)。
　　觀音山出露之主體並未含有可觀的火山碎屑岩，仍以厚層的岩流為主。觀音山噴出熔岩流也和大屯火山群相似，均以安山岩為主。一般安山岩常呈灰或灰黑色，且多呈斑狀結構，由結晶較粗大之斑晶散布在石質細密之石基中(圖3)。斑晶礦物以鎂鐵礦物為多，包括橄欖石、輝石、紫蘇輝石、角閃石、黑雲母等礦物，此外還有灰白色的斜長石。石基以斜長石和一些鎂鐵礦物的微晶(肉眼不能分辨的)和無結晶的火山玻璃所組成。
　　本區安山岩熔岩依噴發之先後，由下而上可分別為三層，各層岩石在組織上和成分上都有多少不同。
　　底層(或第一層)是粗粒普通輝石玄武岩或玄武岩質安山岩熔岩。主要露出於火山錐體之中心地帶，包括石壁坑及其東側之米倉村、烏山頭，至福隆山等地。安山岩顏色深灰，呈斑狀結構有許多黑綠色之普通輝石斑晶，散布在灰色細晶之石基中，斑晶大者可達 5公厘左右。在顯微鏡下觀察岩石薄片，這些斑晶多成雙晶或叢晶(由數個晶體結集而成)，輝石之外還有多數斜長石和少數橄欖石（圖3）。
　　中層（或第二層）的熔岩是由兩輝安山岩構造。岩石外觀灰色，普通輝石之斑晶雖粗大易見但甚稀少，細長之紫蘇輝石晶體頗多但均細小。本岩石之石基佔量較多，由斜長石和紫蘇輝石細晶以及火山玻璃所組成。本層是觀音山中露出面積最廣的熔岩，主要分布於觀音山主峰北側之山坡(圖1與圖4)。第二層斑晶稀疏之兩輝安山岩，常含第一層輝石斑晶多而聚集成叢的普通輝石安山岩之捕獲岩塊(圖5)，根據年代對比的包裹定律，即可知其發生之先後順序，乃輝石安山岩(第一層)早於兩輝安山岩(第二層)。
　　頂層(第三層)紫蘇輝石安山岩與一部分角閃石紫蘇安山岩為其特徵，顏色淡灰色或灰紫，斑晶細小不顯著。有時可見有細長之紫蘇輝石或角閃石之小晶，石基較多包含微晶與玻璃質。本層主要分布在火山中央之頂部，由觀音山主峰至崩山一帶（圖1與圖6）。
　　在本地區內除上述之三層熔岩流之外，還有兩處獨立之小規模火山岩體，一是在觀音山站北側公路旁出露之黑雲母角閃安山岩脈(圖1)，為一厚約20～40公尺之脈狀小侵入體(或稱觀音坑岩脈)，穿入觀音山層之粉砂岩之中。另一處是突出於成子寮附近低地上之萬年塔小山，岩石是橄欖石玄武岩(圖7)，可能是一火山側噴發之岩體。萬年塔所產出者，其橄欖石含量較普通輝石為多，與福隆山玄武岩略有不同。
　　根據結晶分化的效應，玄武質岩漿經由橄欖石、輝石與斜長石的結晶分化可以產生安山岩。同樣的由混染作用，也就是由基性的岩漿與酸性的岩漿混合，或是由玄武質岩漿，混雜了沈積物或地殼物質都可能衍生成安山岩。在觀音山地區安山岩或玄武岩中，常含有火山體基底的砂岩或矽質片岩(圖8)，顯示地殼物質的混染作用具有舉足輕重的角色。
　　觀音山各火山體的噴發時代，根據鉀－氬法定年的結果來看，觀音山火山之活動盛行於第四紀。由六十餘萬年前開始；接著是五十餘萬年前底層輝石玄武岩或玄武岩質熔岩之噴發；其次則為四十餘萬年前，第二層兩輝安山岩；再依次為三十餘萬年前第三層紫蘇輝石與紫蘇輝石角閃安山岩之噴發；最後以二十餘萬年前橄欖玄武岩落幕。