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公館凝灰岩
公館凝灰岩

  公館凝灰岩主要出露於臺灣北部,公館位於臺北市,即羅斯福路與基隆路交口。公館凝灰岩大部分由凝灰岩、集塊岩、玄武岩及凝灰質沈積物所組成。在此火山質岩層中,局部夾有凸鏡體狀之砂岩、頁岩與石灰岩。此凝灰岩層之厚度各地不同,最厚處可達二百公尺。在此凝灰岩層中發現四層富含化石之石灰岩,各厚一至五公尺。
 
地理分布
  公館凝灰岩僅分布於臺灣北部,零星出露於基隆、臺北、桃園及新竹一帶,成斷續延伸甚長之岩帶。東南經過桃園與新竹交界大漢溪之竹頭角後即未出現,故竹頭角被視為公館凝灰岩之最南界限。
  公館凝灰岩出露之最佳區域共有四處(圖1),分別為基隆-內湖區、南港-深坑區(公館以至六張犁一帶)、鶯歌-樹林區(山子腳區)及中和-土城區(清水坑區)。在此四區內,公館凝灰岩之各別地質分布見於圖2至圖5。
 
地層概述
  公館凝灰岩大部分由火山碎屑物組成,含有少量玄武岩流。在此塊狀凝灰岩層中亦夾有凸鏡體狀之石灰岩、砂岩與頁岩,但分布面積均有限。公館凝灰岩中之火山碎屑物均為玄武岩質,由難以明晰劃分之凝灰岩、集塊岩與凝灰質沈積物所組成。火山碎屑物之大小由火山灰至火山礫。其他直徑大於32公厘之火山碎礫亦偶有發現,但不多見。一部分火山碎屑物可能在噴發後再經過沈積作用。凝灰岩呈灰色、淡青灰色或深灰色,風化後多變為褐色或綠灰色。因易受風化,凝灰岩之良好露頭殊不多見,僅在河流或公路下切較深處有比較完善之出露。已受風化之凝灰岩層常為褐紅色或棕紅色土壤所覆蓋,此為野外辨認及追蹤此凝灰岩層最好之指示。公館凝灰岩中之新鮮玄武岩均為黑色,質堅緻。風化後之玄武岩多呈深灰色、綠灰色或棕灰色。玄武岩不規則分布於凝灰岩層中,兩者之界限在風化強烈或草木掩覆甚密之處常不易清晰認定。有時玄武岩在下中新世沈積岩層中呈獨立之不規則岩體出現。
  臺灣北部之下中新世大寮層與木山層中多處出現凝灰岩體。此種凝灰岩體大部分均被歸入「公館凝灰岩」一地層中。但各凝灰岩體之厚度各地相差甚大,即同一地點之不同凝灰岩體亦有不同之厚度。最厚之凝灰岩體見於清水坑區之南勢角,厚約280公尺,最薄者僅數公尺。此外,每一凝灰岩體向兩側之延展、地層層位與幾何形體亦各不同。
  公館凝灰岩中之岩石組成在不同地區亦有甚大差別。基隆-內湖區以玻璃質與石屑質之凝灰岩為主,甚少玄武岩與石灰岩出現。石灰岩或凝灰質石灰岩在山子腳區發育最佳。其地有一薄層石灰岩位於凝灰岩層之頂部,其分布幾遍及全區背斜構造中。因石灰岩耐蝕力較凝灰岩為強,故野外調查極易以此為指準而追蹤凝灰岩層之分布。玄武岩在清水坑與南港-深坑兩區最多見。此一岩流或在塊狀凝灰岩中成不規則零星個體,或呈小岩片夾於沈積岩中。
  凸鏡體狀之石灰岩為公館凝灰岩中最具特性之岩層。此石灰岩為一良好層位指準,因臺灣北部之下中新世地層中尚無其他石灰岩層出露。此石灰岩呈深灰色,質緻密,富含化石。通常石灰岩多見於塊狀凝灰岩之頂部,但偶或夾於凝灰岩層之中。在基隆市之西烘內一帶,石灰岩多呈薄而不相連續之凸鏡體,位於大寮層與木山層之接觸處。其下之主要凝灰岩體位於木山層之頂部,上與石灰岩凸鏡體間隔有厚八至十五公尺之白砂岩一層。公館凝灰岩中石灰岩之厚度甚少超過五公尺者。在不同露頭所見厚度自一至六公尺不等。除在山子腳區之石灰岩層有較長之延續外,其他地區之石灰岩均呈凸鏡體狀。每一單獨凸鏡體之延長在二十至一百二十公尺間。石灰岩常向兩側移變為凝灰質石灰岩或石灰質凝灰岩。
  由於此石灰岩作不連續之分布,且厚度甚小,故野外調查時甚難詳細追蹤之,亦難獲知其上下完整剖面。山子腳區之兔子坑有一石灰岩採石場。此處石灰岩之頂部為厚 1.7公尺之深灰色頁岩,更上為厚層凝灰質粉砂岩,兩者皆屬大寮層。石灰岩本身厚三至四公尺,底部未出露。但從附近露頭可見石灰岩之下為塊狀砂質凝灰岩。故此石灰岩層構成凝灰岩之頂部。
  石灰岩在成因上屬碎屑狀石灰岩,可歸入石灰質碎屑岩類。岩石由方解石及有孔蟲或其他生物之破碎介殼堆積而成。此類礦物及化石均為石灰質膠結物所結合。其碎屑狀之特徵可由岩石中含石英粒與火山碎屑特多證明之。石英礦物呈半圓形或半稜角形,有時含量可達百分之三十左右。其他矽酸鹽礦物尚有燧石、長石與雲母等,但含量不多。在清水坑之石灰岩中,曾發現海綠石粒散布於方解石中,此為本碎屑狀石灰岩成因之另一證明。石灰岩中之火山碎屑多為玻璃質,大部分已綠泥石化,或為次生方解石所充填。如所含火山物質逐漸增加,此石灰岩即變為凝灰質石灰岩。當火山組成物超過百分之五十時,即可名為石灰質凝灰岩。此種岩性之隨地移變在野外常可見及。
  公館凝灰岩中所含之化石,主要產於其所夾之沈積岩層中,以石灰岩及少數頁岩含量最多。化石之研究結果,定其年代為中新世早期。由鉀-氬法與核飛跡定年的結果火山活動的時期約在二千萬年,尚屬吻合(圖1)。
 
火山岩之產狀及其地層關係
  根據最近野外與地下地質研究結果,以往所認定之大寮層-公館凝灰岩-木山層之層序已不再被接受。在正常情形下,一地層單位在層序上應有固定位置,不隨地更動或消失,此為地層對比基本原理之一。但公館凝灰岩在臺灣北部之下中新世地層中,並不在其被認定之層位中普遍出現。在北部由木山層組成之九個煤田中,公館凝灰岩僅見於其中之六煤田。其他木山層所成之金山、八分寮與頂雙溪三煤田中均無公館凝灰岩出露,以致大寮層直接在木山層之上。此一事實可說明公館凝灰岩在地層體系中無持續及固定性。此一凝灰岩層有時在大寮層與木山層中出現,有時全無蹤跡。換言之,從前一般所認定之公館凝灰岩在大寮層與木山層間並無固定層位,亦缺少岩層上之連續性。因之,如將公館凝灰岩定為一獨立地層單位,實有可商榷之處。依其與下中新世地層之關係,臺灣北部之凝灰岩有三種主要產狀:一為大寮層中之凝灰岩,一為木山層中之凝灰岩,另一為大寮層至木山層間之凝灰岩,此三種凝灰岩層層位不同,時代亦有先後,彼此原不相當。凝灰岩體向兩側常移變為不同之下中新世地層。在沈積岩與凝灰岩間常有凝灰質沈積岩出現。
  就公館凝灰岩有關之火山噴發作用而論,此火山活動並非限於一次或一短時間。此火山活動亦非僅發生於木山層與大寮層沈積之中間,在此兩地層沈積時均可間歇發生,歷時甚久。故在不同地點所見之凝灰岩體層位不同,且各代表不同期之火山活動;如用公館火山期來代表這一中新世早期的活動,包括中新世之大寮與木山層沈積期中的火山作用,將可避免將公館凝灰岩視為一岩石地層單位之混淆。
  在中新世早期,臺灣北部之新第三紀地槽中有若干火山噴發中心。當此地槽中地層沈積時,火山碎屑物不時自各該中心向外噴發,造成火山灰錐,堆積於各中心之周圍。每一火山灰錐具有不同之高度及大小,並視各火山錐之活動久暫與強弱穿插於下中新世不同層序之沈積岩層之中。由此各不同火山中心所噴出者以玄武岩質火山灰與少量玄武岩流為主。有時與其他火山碎屑物相混,造成複式火山岩體。自各火山活動中心噴出之火山灰常可隨風飄移至遠處,落入其附近沈積岩層中為外來岩塊。此項岩塊均甚小,且形狀大小不同。
  公館期之火山活動自下中新世木山層沈積時開始,直延至大寮層沈積將終時(圖6)。由於此二層之沈積相不同,故此火山活動之地質環境亦自濱海之木山層三角洲相延續至海相之大寮層。含煤之木山層在海陸之交界處造成,故有一部分早期之火山可能在半陸環境中噴發。公館期之火山活動為多元性,在下中新世期中分別在不同地區、不同中心及不同時期發生。
  依據地層上之研究,公館期之火山活動可分為早期之木山期與晚期之大寮期。此兩期火山活動有時前後相連,有時中斷。其所造成之火山岩常在木山層或大寮層中占了一相當厚度之岩層。野外資料顯示大寮期之火山活動分布面積較廣,其火山灰堆積亦較厚。故此期火山活動產物常造成較明顯之凝灰岩層,在下中新世地層中成為一明顯岩誌。
  深灰色隱晶質玄武岩為公館火山活動期所造成之另一產物。但如將火山岩流與火山碎屑物相比,則前者僅占一極小而不重要之比率。玄武岩有兩種產狀,一為火山岩流,一為小規模侵入體。因露頭欠佳、地面掩蓋甚多與缺乏三度空間的觀察機會,在野外決定玄武岩之整體外觀至為困難。與凝灰岩同時造成之玄武岩侵入體多見於凝灰岩體附近,有時玄武岩亦成獨立岩塊,夾於沈積岩中,但距凝灰岩體稍遠。
 
火山岩之特質
  公館期之火山岩大部分由玄武岩質火山碎屑岩組成,另有少量玄武岩流與凝灰質沈積岩。凸鏡體狀之石灰岩、頁岩與砂岩亦常夾於塊狀凝灰岩之中。所有火山碎屑物之大小自火山灰至火山礫不等,其成分則自玻璃質至石屑質均有之。真正之集塊岩並不多。玄武岩多數為綠泥石化玄武岩及方解石化玄武岩,極少數為橄欖石玄武岩。多數之塊狀凝灰岩層之頂部常覆有一薄層碎屑狀或凝灰質石灰岩。
  1.凝灰岩 凝灰岩大部分屬玻璃質或石屑質,有時為兩者之混合物。當凝灰岩中石英或方解石之含量增加甚多時,可稱之為砂質凝灰岩或石灰質凝灰岩,此兩類凝灰岩在山子腳分布較廣。凝灰岩之組成物以基性玻璃質為主,常含有雛形之結晶微粒;其中常見之次生礦物有綠泥石、蛇紋石、方解石及黏土礦物,有時方沸石亦為常見之次生礦物。其中在基隆大竿林一帶凝灰岩均含方沸石。石屑中以玻璃質玄武岩為主,其所含礦物多數已變為方解石或綠泥石。沈積岩所成石屑有砂岩、粉砂岩、頁岩及石英岩等。石屑之大小自一至十公厘不等。凝灰岩中最多之礦物為石英,其次為斜長石及輝石,尚有少許雲母、極少數鋯石及橄欖石。凝灰岩中之石屑與礦物多為石灰質膠結物所結合。石灰質之來源一部分係與火山灰同時堆積者,但大部分可能為次生產物。清水坑煤田之木山層中有一特殊凝灰岩層,呈黑色,質緻密,具流紋狀構造,含長石特多,但風化後多變為高嶺石。亦有呈斑狀者,斑晶部分是正長石,此等凝灰岩因其含鋁較高,可以為一種耐火材料之代用品。
  2.玄武岩 公館凝灰岩中之玄武岩以鹼性玄武岩為主,其他有少量的矽質玄武岩。主要出露在南港-深坑區之溼水子(南港-六張犁間)、木柵北二高木柵二號隧道南口、公館一帶;鶯歌-樹林區(山子腳區)之樹林青龍山(海拔高253公尺)、桃園龜山兔子坑中一堂和中和-土城區(清水坑區)之中和南勢角、北二高中和隧道南口、中和關帝廟附近小溪、新店綠野香坡社區與土城清水冷水坑至石門一帶。
  玄武岩中最常見之次生礦物為綠泥石及方解石,有時含量甚高,使原有礦物組成及岩石組織皆不易確認。故多數玄武岩可稱之為綠泥石化或方解石化玄武岩。在顯微鏡下觀察,玄武岩主要組成礦物為斜長石、輝石與磁鐵礦,次要者有橄欖石、磷灰石及少量黑雲母。次生礦物除綠泥石與方解石外,尚有蛇紋石、方沸石、褐鐵礦及若干黏土礦物。一部分玄武岩含玻璃質甚高,但已局部發生變化或去玻作用。按照岩石組織與結晶大小,一部分玄武岩含結晶粒大於一公厘者可稱之為輝綠岩或輝綠岩質玄武岩。
 

* 圖說:
				圖1.臺灣北部基隆與三峽間中新世下部火山岩分布圖(原圖取自何春蓀,1969)。框內數字代表鉀-氬法定年結果,單位百萬年。
* 圖說: 圖1.臺灣北部基隆與三峽間中新世下部火山岩分布圖(原圖取自何春蓀,1969)。框內數字代表鉀-氬法定年結果,單位百萬年。
* 圖說:
				圖2.基隆至內湖間地質略圖並示中新世下部火山岩分布(原圖取自何春蓀,1969)
* 圖說: 圖2.基隆至內湖間地質略圖並示中新世下部火山岩分布(原圖取自何春蓀,1969)
* 圖說:
				圖3.南港至深坑間地質略圖並示中新世下部火山岩分布(原圖取自何春蓀,1969)
* 圖說: 圖3.南港至深坑間地質略圖並示中新世下部火山岩分布(原圖取自何春蓀,1969)
* 圖說:
				圖4.山子腳地質略圖並示中新世下部火山岩分布(原圖取自何春蓀,1969)
* 圖說: 圖4.山子腳地質略圖並示中新世下部火山岩分布(原圖取自何春蓀,1969)
* 圖說:
				圖5.清水坑地質略圖並示中新世下部火山岩分布(原圖取自何春蓀,1969)
* 圖說: 圖5.清水坑地質略圖並示中新世下部火山岩分布(原圖取自何春蓀,1969)
* 圖說:
				圖6.臺灣北部中新世下部火山岩與沈積岩之關係示意圖
* 圖說: 圖6.臺灣北部中新世下部火山岩與沈積岩之關係示意圖
 
 
 
 
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