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 700-1,300℃ 之間。玄武岩一般為1,000-1,300℃,安山岩一般為 900-1,000℃,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 1,050-1,200℃,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)。

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:

1.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。

2.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:

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:

1. 夏威夷式 (Hawaiian type):

  • 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。
  • 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。
  • 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。

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。

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。

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。

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:

  1. 火山噴出前基盤岩石的原始地形和地貌
  2. 岩漿噴流量的多寡
  3. 岩漿噴出覆蓋區域的大小
  4. 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
  5. 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: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 3,800 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. 火山灰與火山礫
D. 枕狀熔岩 E. 火山口 F. 熔岩表面流文構造
G .集塊岩 H. 火山岩氣孔或氣泡 I. 黑龍江五大連池噴氣錐

J .斑晶與細顆粒或玻璃質構成之石基(暗色部分)
K. 廣大面積狀熔岩,於東北黑龍江五大連池,稱石海
L. 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)

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;
  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。

大油坑硫氣孔昇華之硫黃

七星山區是本省天然硫黃生產中心,生產的天然硫黃,大部分分布在硫氣孔附近,如小油坑、大油坑、火庚子坪等地。目前因劃歸陽明山國家公園,全面停採。

 

 

小油坑爆裂口之噴氣孔與凝積在硫氣孔四周的硫黃

大油坑之噴氣孔嘶嘶作響,吐出熱氣瀰漫口內,熱氣體中約有 90% 以上是水蒸氣,其他有 CO2、H2S 和 SO2 等。硫氣常在噴氣孔孔壁及周圍岩石表面及空隙中,由昇華而結晶成硫黃。口內之安山岩多受熱氣腐蝕換質而成蛋白石質的矽質岩,口之外圍岩石有轉化為黏土及明礬石質黏土者。

北投地熱谷

溫泉及噴氣孔分布在北投與金山之間一個長約 18 公里,寬約 3 公里的狹長地帶,可劃分為十三個溫泉區,即新北投、大磺嘴、大庄(後山公園)、陽明山、竹子湖、小油坑、馬槽、大油坑、三重橋、死磺子坪、火庚子坪、金山、大埔等地,其中大磺嘴、小油坑、馬槽、大油坑、死磺子坪與火庚子坪噴氣孔活動甚為劇烈,陽明山與竹子湖二地有微弱噴氣孔,其他地區僅有溫泉而無噴氣孔。

根據礦業研究所在本區地熱探勘的資料,顯示在地面以下數百公尺範圍之地下,水溫或熱氣之溫度可達 100℃-250℃ 左右。溫泉之水源大都由來於地表水滲入地下裂縫,受地下熱氣之接觸後,變成熱水,再經循環而回歸地面。金山一帶含鹽分較高的溫泉,則是有海水的滲入。陽明山溫泉水源是以淺部地下水為主。新北投地熱谷與小油坑兩地之溫泉則由天水滲入地下深部,與地下熱氣作用而生成。

北投地熱谷 美國黃石公園間歇泉
(原圖取自 Hubbard Scientific Co., Set VGF-789)

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︰

  1. 西部火山區:西部麓山帶和澎湖列島。
  2. 東部火山區:海岸山脈、綠島、蘭嶼和小蘭嶼。
  3. 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。
臺灣的三大火山區域分布圖。

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。臺灣澎湖、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(下圖)。

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。

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。(見下圖)

  1. 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、臺東都威)
  2. 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、臺東烏石鼻)
  3. 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。(臺東大峰峰)
  4. 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)
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

海岸山脈地區火山通道、火山頸景觀

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(如臺東成功地區),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、臺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)

海岸山脈地區火山通道、火山頸景觀:石門

石門位於豐濱以南、大港口以北,屬於花蓮縣豐濱鄉,以一個外觀似門的海蝕洞而得名。本地區的海蝕地形發育,是觀察海浪侵蝕的優良據點。這一段海岸都是由都鑾山火山集塊岩構成的,由於岩質堅硬,因此形成高聳的山峰和陡峭的海崖。

強烈的波浪經年累月沖擊海崖,在陡崖的基腳部位,蝕出了海蝕凹壁。凹壁若持續發育則上部懸空的岩石就容易崩落下來,於是海崖後退,凹壁下部的平臺向內陸擴張,這個逐漸向內陸成長的平臺就形成了海蝕平臺。這種強烈波浪侵蝕的證據,在石門附近的海岸地帶表現十分清楚。「石門」是一個海蝕門,門的位置正好在海蝕平臺之上。

這個海蝕門的洞門為沿集塊岩的節理面發育,形成橢圓之海蝕洞。當海浪沖蝕貫穿海蝕洞就成了海蝕拱門或海蝕門。當海蝕拱門橋面塌陷就成了海蝕柱。石門海蝕洞有三處洞口對外溝通,洞的寬度約十八公尺,高近五公尺。海蝕洞四週可見海蝕洞、海蝕拱門、與海蝕柱。石門海蝕洞南側出露了一小塊顏色與四周集塊岩不同,具有柱狀節理的安山岩塊,推測其為火山頸之殘留。

海岸山脈地區火山通道、火山頸景觀:大峰峰

沿著海岸公路樟原到大港口過長濱大俱來,於樟原村東側海岸有二大岩塊矗立十分顯眼。徐鐵良 (1956) 海岸山脈地質圖幅中標示為中新世都鑾山層中的二大安山岩岩針,原地名稱之為大尖石。

阿美原住民有感於東海岸三富川、樟原與水母丁溪等河口山風谷風轟轟呼嘯聲而名為大峰峰。岩針 (spine) 之形成,常為岩漿之黏度大,揮發成分少的中酸性熔岩,於中心式噴發時,常被推擠於火山通道上部,難以流開,逐構成高度大於寬度的侵入岩穹或穹丘,根據其形態可稱為岩鐘、岩針等 (Bates and Jackson, 1984)。大峰峰二孤立岩體位於花蓮-臺東縣界處,近東海岸北迴歸線地標風景點,緊鄰巴歌浪船屋民宿,交通便利,屬臺東縣管轄。

此二岩體,其一為集塊岩,另一為具塔狀柱狀節理,或稱百褶裙式柱狀節理之玄武岩,是典型的火山頸構造。其組成岩石為橄欖矽質玄武岩。此火山頸側翼末稍則由微彎曲弧形石柱平鋪而成。

海岸山脈地區火山通道、火山頸景觀:烏石鼻

花東海岸公路成功至長濱間之漁村烏石鼻,舊稱膽曼。阿美族稱黑而硬的岩石為膽曼即烏石。烏石鼻四週屬中新世都鑾山層安山岩質集塊岩以斷層,與砂頁岩互層之奇美層接攘 (徐鐵良1956)。依成功東河圖幅 (羅煥記等 1993) 烏石鼻則屬崩移岩塊。

考烏石鼻之火山岩柱狀節理排列極似蘭嶼之象鼻岩之地貌,外觀似象頭之岩體。岩體座落於都鑾山層之凝灰質集塊岩所成的海蝕平臺上。稍遠處尚有小規模具直立柱狀節理之安山岩岩薄層。依其規模與板狀岩石上下面之氣孔觀察,推測較可能為侵入之岩席構造而非溢流出地表之熔岩流。烏石鼻地區火山柱狀節理排序相當完整,尚難斷言為崩移岩塊或逆衝之接觸關係,而以平移斷層滑動較有可能。

鳥石鼻安山岩之柱狀節理,漸變式之排列可媿美蘭嶼象鼻岩

海岸山脈地區火山通道、火山頸景觀:都威

花東海岸公路成功至豐濱,過三仙臺抵重安(都威),沿都威溪旁,阿美原住民所築灌溉溝渠小徑至半山腰,下都威溪河谷,可抵都威玄武岩岩脈露頭。此岩脈或為具微傾斜柱狀排列之矽質玄武岩柱,推測其為一火山頸構造。

都威玄武岩脈之圍岩為都鑾山層枕狀碎屑熔岩或玄武岩質火山角礫岩,裂隙常有白色沸石類次生礦物充填。此枕狀火山角礫岩推測為深海火山活動產物。都威溪河谷多凝灰質砂岩、石灰質礫岩與火山碎屑岩之轉石,其層位相當於都鑾山層石門角礫岩段(羅煥記等1992)。

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

海參屏為一爆裂火山口殘留。爆裂火山口壁乃構成了現今稱為哈巴狗、睡美人等之地形景觀。而於爆裂火山口中心沿裂隙竄升而上的熔岩凝固即成了火山頸。景觀上由具有柱狀節理的火山頸與睡美人、哈巴狗等集塊岩搭配蔚藍的海岸天空、白色的沙灘,就成為綠島一個極具有景觀與科學教育解說意義的鄉土觀光景點。

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

蘭嶼地區火山通道、火山頸景觀:朗島

朗島村入口前二座小岩丘,岩石含細長條角閃石稀疏散布,外觀如水泥塊之安山岩所組成之岩體,其四周海蝕平臺原為蘭嶼之墳場,為蘭嶼達悟人惡死者安息之所。岩體具有微傾斜柱狀節理,推測為一殘餘火山頸露頭。

蘭嶼朗島村道路入口前之安山岩體,為一殘留山頸。

蘭嶼地區火山通道、火山頸景觀:象鼻岩

蘭嶼東南角大森山,由龍頭岩至鋼盔岩一帶,主要由集塊岩、火山角礫岩,有時夾有一些碎屑熔岩流及凝灰角礫岩。其中著名的象鼻岩,為一典型殘餘火山頸露頭,具有發育良好的水平柱狀節理及向上逐漸變化的柱狀節理系統。象鼻岩火山頸外環,因岩漿侵入而與週遭碎屑岩接觸熱變質作用之殘留十分顯著。

蘭嶼象鼻岩風光,為一殘留火山頸地貌。

蘭嶼地區火山通道、火山頸景觀:老人岩

穿越過紅頭村青青草原,攀爬下峭壁就可抵達由珊瑚礁構成的老人岩。老人岩四周原為一爆裂的火山口。早期,火山口窪地沒入海中,受海浪侵蝕形成海蝕平臺,新海蝕平臺形成後陸地稍下沉,海蝕平臺上珊瑚礁發育。

其後,陸地又隆起,海蝕平臺上之珊瑚礁繼續抬升,乃形成現今外觀似人頭之隆起珊瑚礁的老人岩。老人岩四周具微傾斜柱狀節理之安岩柱蔓布,殘留火山通道之火山頸由海蝕平臺上海蝕洞延伸至青青草原之舊期隆起珊瑚礁臺地,相當顯著。

蘭嶼老人岩為一隆起的珊瑚礁,由於狀似一老人的頭部,被稱為老人岩。

蘭嶼地區火山通道、火山頸景觀:饅頭岩

當抵達蘭嶼機場或開元港時,映入眼中圓凸狀如饅頭之饅頭岩,可視為蘭嶼之地標。突出於海蝕平臺之饅頭岩具有近乎水平之柱狀節理並具有許多火山口相之特徵。

饅頭岩火山頸為殘留火山通道,火山爆發時,岩漿穿越地殼流出地表,沿途可能補擄一些包裹體,蘭嶼饅頭岩安岩中就含花崗岩包體彌足珍貴。

蘭嶼地區火山通道、火山頸景觀:蘭嶼五孔洞玄武岩岩脈

蘭嶼名勝五孔洞為集塊岩或凝灰質集塊岩所構成,凝灰質集塊岩之塊礫為黑色不規則狀玄武岩或玄武岩質輝石安山岩,其粒徑大小由數公分至數公尺不等,普遍有不規則之氣孔,氣孔多者類似火山渣或為基性浮岩之狀,氣孔常為霰石充填,少數礫塊為綠色角礫狀之蛇紋岩,其基質為火山灰、砂、礫等,或粗細顯著分明之層狀,或大小相雜而無層理。集塊岩層節理發育,順著裂隙,經海浪衝擊連而形成一系列海蝕洞,後由於海水面下降陸地上升而露出水面,多個海蝕洞而名為五孔洞。

洞口外集塊岩所構成之崖壁有一侵入之基性岩脈,為粗粒玄武岩,其所形成之柱狀節理垂直於該脈之兩側界面。

蘭嶼五孔洞集塊岩中之玄武岩脈所成水平柱狀節理。

在距今約二千多萬年前之中新世時代,中國南海的擴張方興未艾,這時在陸緣地區,形成了許多由正斷層所構成的半地塹構造。由於南海擴張所引發的熱力與裂隙作用,乃產生了中南半島、海南島北部、雷州半島、珠江三角洲、廣東、福建、浙江、澎湖列島以及臺灣西部麓山帶的一系列的火山活動。

中國南海形成以後,南海板塊沿著馬尼拉海溝向東隱沒到菲律賓海板塊之下(圖一)而形成了呂宋火山弧。東部的海岸山脈和外海的綠島以及蘭嶼就是位於呂宋火山弧的北延部分。在臺灣東北部有琉球弧溝系統,沿著琉球海溝,菲律賓海板塊可以向北隱沒到歐亞大陸板塊之下(圖一)。

這個弧溝系統的火山弧延伸到臺灣島上,所以臺灣北部的大屯火山群、基隆火山群和外海的火山島嶼都是琉球火山弧西延的部分。 (圖二)

圖一 臺灣及其鄰近區域地形與構造略圖
 
圖二 a. 新生代臺灣和其鄰近地區的板塊構造模式,表示菲律賓海板塊和歐亞大陸板塊的相互作用及臺灣與琉球弧和呂宋弧的構造關係(根據何春蓀,1986)
 
圖二 b. 臺灣板塊構造及弧-陸碰撞的立體示意圖(根據 Angelier, 1990)