蘭嶼火山頸地質地形景觀

文.圖/莊文星
 台灣位處環太平洋火山島弧上,因此常有可怕的地震發生。但是台灣並無活動中的火山,有些人不免懷疑這美麗寶島與火山帶的關係。在台灣北部、東部以及西部澎湖群島,常有頗為特殊的火山地質景觀。大自然是如何營造這些變化無窮的地形地貌?即使居住在當地的人們也未必能體會出其中的奧妙,往往得不到適切的答案。
 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。蘭嶼觀光景點象鼻岩、饅頭岩、五孔洞等,皆為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。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。
 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1)。
火山頸之柱狀節理排列式樣,取決於形成時,火山通道所處的高低位置(圖1)。當火成岩生成於岩漿道深處或為基性岩脈時,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基性岩脈(圖1之A區)。蘭嶼名勝五孔洞為此類之代表(圖2)。若岩漿由火山頸噴出地表,形成熔岩流。當岩漿於岩頸轉折處凝固,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(圖1之B區)。蘭嶼龍門象鼻岩之柱狀節理可能為此類之代表(圖3)。更進一步而言,若岩漿於火山頸上方凝固時,將形成塔形柱狀節理,澎湖員貝嶼塔狀柱狀節理就是一個典型的例子(圖1之C區與圖4)。若岩漿通道已近於地表所成的柱狀節理式樣將如圖1之D區所示,經由地表侵蝕夷平所呈現,將如澎湖桶盤之蓮花座火山口地貌(圖5)。
蘭嶼火山頸
 蘭嶼在台東東南外海,距離海岸約90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(圖6和7)、紅頭村青青草原老人岩(圖8和9)、野銀村象鼻岩(圖3)、朗島火山岩體(圖10)與五孔洞玄武岩岩脈(圖2)。
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。突出於海蝕平台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。
 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台,新海蝕平台形成後陸地稍下沉,海蝕平台上珊瑚礁發育。其後,陸地又隆起,海蝕平台上之珊瑚礁繼續抬升,乃形成現今外觀似人頭之老人岩。老人岩四周火山通道之火山頸由海蝕平台上海蝕洞延伸至青青草原之舊期隆起珊瑚礁台地,相當顯著(圖8與9)。
 象鼻岩 蘭嶼東南角大森山,由龍頭岩至鋼盔岩一帶,主要為集塊岩、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(圖3)。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。
 朗島安山岩體 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,其四周海蝕平台原為蘭嶼之墳場。岩體具有微傾斜柱狀節理,推測為一殘餘火山頸露頭。
 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,氣孔常為碳酸鈣之霰石充填,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。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。

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圖1.火山通道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
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圖2.蘭嶼五孔洞集塊岩中之玄武岩脈所成水平柱狀節理
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圖3.蘭嶼象鼻岩火山頸之柱狀節理態勢由下向上依次變化
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圖4.澎湖員貝嶼塔狀(百褶裙狀)柱狀節理
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圖5.澎湖桶盤嶼孔洞噴發所形成蓮花座地貌之火山口景觀
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圖6.蘭嶼椰油村饅頭岩為蘭嶼之地標
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圖7.蘭嶼饅頭岩為一火山頸殘餘具微傾斜柱狀節理
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圖8.蘭嶼青青草原老人岩週遭為一典型之爆裂火山口,具火山頸地貌。
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圖9.老人岩火山頸之柱狀節理
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圖10.朗島村道路入口前之安山岩體為一殘餘火山頸