臺灣東部海岸山脈蘭嶼及綠島火山頸柱狀節理之地質與地形景觀探討

國立自然科學博物館 研究員 莊文星 博士
國立臺灣大學海洋研究所 陳汝勤 教授
臺東縣仁愛國小 姜國彰 老師

節    要

臺灣東部火山區(東部海岸山脈、蘭嶼與綠島)為呂宋火山島弧北延的部分,由島弧安山岩質岩漿凝固而成的中新世至上新世火山岩與含火山源的海相沉積岩所組成。火山爆發時岩漿經由裂隙孔道傳輸至地表,這些火山通道常由岩漿凝固而成,質堅硬抗風化,故可留存甚久。海岸山脈石門、大峰峰、八仙洞、烏石鼻及都威;綠島公館村、崇德新村、流蔴(氓)溝、油子湖、海參屏、溫泉村及蘭嶼饅頭岩、五孔洞、小饅頭岩、象鼻岩、老人岩、漁人等地均有典型火山頸構造之柱狀節理存在。除塔狀柱狀節理、平躺近乎水平者外,尚有微傾斜與漸變式之柱狀節理,均為典型火山通道所形成的火山頸構造。火山頸構造之柱狀節理型態,取決於岩漿通道之口徑、溢出熔岩流厚度、岩漿組成與原始地貌等因素。東部火山區火山頸形貌多變,為鄉土科學教育之極佳素材,深具地質意義與保存之價值。呼籲勿過度開發並應妥善保護。
本文重點闡述臺灣東部火山區火山頸三大柱狀節理系統(1)線形岩脈式具水平至微傾斜之柱狀節理(以蘭嶼五孔洞、綠島海參屏、臺東都威為代表)。(2)彎曲轉折型岩漿道具傾斜漸變式柱狀排列(以蘭嶼象鼻岩、老人岩、臺東烏石鼻為代表)。(3)塔狀柱狀節理(以臺東大峰峰為代表)。而具圓弧狀凹向上微傾斜石柱堆疊者可能為塔形柱狀節理之過渡型(以蘭嶼漁人、饅頭岩、小饅頭岩為代表)。
東海岸大峰峰百褶裙式火山頸構造規模雖小但十分完整,可媲美美國懷俄明州魔鬼塔。建議內政部、地方政府、東海岸風景區管理處等主管單位加緊地景保育工作,輔導保護成為一觀光景點,亦可籌劃為東海岸火山地景旅遊地標。而綠島海參屏與蘭嶼象鼻岩則可分別作為綠島與蘭嶼之地景標誌。海岸山脈烏石鼻之地貌似蘭嶼象鼻岩,有待進一步之探討,期能建立一套完備的火山地形地貌、地質導覽與解說之鄉土教材,並廣為流傳。未來希望能結合東部特殊火山地質地形景觀、秀姑巒溪風光、石梯坪壺穴、小野柳倒轉濁流岩沈積構造與池上大坡花東縱谷活動斷層,成立臺灣東部地質公園。更進一步搭配蘭嶼等南島原住民文化與卑南文化遺址,爭取列入聯合國科教文組織世界文化與自然襲產名錄。
關鍵詞:臺灣東部海岸山脈、蘭嶼、綠島、火山頸、柱狀節理、地景

前    言

臺灣是西太平洋琉球-臺灣-菲律賓島弧系列的一分子。臺灣新生代晚期的火山活動,基於地體構造、地質概況與空間分部等關係,可以劃分成北部、東部和西部三大火山岩石區(圖一)。北部是屬於大陸邊緣型式的安山岩火山區;東部則屬於島弧型式的安山岩火山區;而西部之澎湖列島則屬於大陸裂谷型半洪流式的玄武岩區。在構造上,臺灣與琉球群島以及菲律賓群島息息相關。琉球島弧位於東海大陸斜坡之東南方,由北到南包括沖繩海槽、琉球群島海脊與琉球海溝(圖二與圖三)。北部陸上和外島的火山帶是火山弧向西延伸的一段,由菲律賓海板塊向西北隱沒所形成,屬於大陸邊緣型式。東部與呂宋之間有一呈南北向延伸的海底火山脊,及一些散布在其上的火山島,其最北邊是綠島,最南邊是巴浦耶群島,Bowin et al.(1978)稱之為綠島-巴浦耶海脊;此海脊尚包括臺灣的蘭嶼和菲律賓的巴丹等島嶼。這些火山島嶼大多是由安山岩所構成,岩漿活動可能與南海板塊的隱沒作用有關。
柱狀節理是火山岩一項特有景觀,當岩漿噴出地表或貫入岩層後,溫度下降,岩漿逐漸凝固而成半固結狀態。由於冷卻持續收縮破裂產生裂隙而形成柱狀節理。玄武岩、流紋岩與熔結凝灰岩等都可能有柱狀節理存在,而其中以玄武岩為最。臺灣澎湖與福建佛曇玄武岩具有壯觀之柱狀節理發育,但部分常遭人為的開採破壞殊為可惜,實有待加強保護(莊文星,1999)。臺灣東部海岸山脈、蘭嶼、綠島等地之為島弧型火山岩以安山岩為主,其柱狀節理雖不若澎湖玄武岩壯觀與發達,但有其特色(莊文星,2000;Juang and Chen, 2002,2004)。其中部分區域由於漁港擴充、農田漁塭闢建慘遭挖掘逐漸破壞,令人扼腕。希望藉此機會喚醒國人珍惜自然景觀妥為保護,不要喪失了大地美好的地景。

圖一  臺灣及其鄰近區域地形與構造略圖及依形成先後順序、地體構造與地理區而劃分之臺灣三大火山區。A. 西部火山區;B. 東部火山區;C. 北部火山區。

圖二  新生臺灣和其鄰近地區的板塊構造模式,顯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)。

圖三  臺灣板塊構造及弧-陸碰撞的立體示意圖(根據Angelier, 1986)。

臺灣的火山區

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,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-圖三)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,菲律賓海板塊向西北隱沒到歐亞大陸板塊之下(圖一-圖三)。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。
換言之,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(圖一)︰
(一)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。
(二)東部火山區:海岸山脈、綠島、蘭嶼和小蘭嶼。
(三)西部火山區:西部麓山帶(基隆外木山、臺北汐止、木柵、南港、公館、中和、三峽、橫溪、桃園鶯歌、新竹關西竹東、臺南木柵;何春蓀,1969)和澎湖列島。

隱沒帶的火山活動

島弧地區岩漿的生成

在大陸邊緣及島弧地區的火成岩,包括噴出岩及侵入岩,無論在礦物岩石或地球化學方面都具有獨特的性質。這些火成岩的成因與大陸塊的生成及演化有極密切的關係。在島弧地區下的班尼奧夫帶(班氏帶)被認為是一個板塊沒入另一個板塊下所造成的地震帶,即所謂的隱沒帶。許多岩石學家因此相信隱沒帶可能就是這些地區岩漿之發源地。隱沒的物質,包括深海沈積物及隱沒帶上部地函楔。在隱沒作用發生時,造成海洋地殼的部分熔融。岩漿上升形成火山,以安山岩為主,島弧的火山岩就是這樣形成的(圖四)。

圖四  板塊隱沒所造成的班氏帶與火山島弧的形成(根據Ringwood, 1977)。

東部島弧火山岩

海岸山脈位於菲律賓海板塊與歐亞板塊之交界處,是世界上弧-陸碰撞最年輕的例子之一。在板塊構造的架構中,海岸山脈代表菲律賓海板塊前緣的新第三紀島弧,常被認為是呂宋火山島弧和呂宋海槽北延的部分。海岸山脈與綠島、蘭嶼常被視為呂宋弧之一部分,此一島弧之南段巴丹、巴浦耶群島屬於活火山。許多學者認為此一島弧是由於南中國海板塊向東隱沒於菲律賓海板塊而形成(圖二與圖三)。
自從上新世以來菲律賓海板塊西緣之非火山「外弧」已與歐亞大陸板塊相撞於臺灣,到了更新世,呂宋島弧北段部分也加入此一碰撞行列,乃形成了臺灣東部之海岸山脈。此島弧與大陸板塊之碰撞並非一蹴可及而是漸進地從北到南,由老到新逐段加積。不同時代的碰撞紀錄似可由呂宋島弧中之海岸山脈、綠島、蘭嶼和小蘭嶼之火山活動來探索。
東部火山區包括奇美火成雜岩,海岸山脈都鑾山層、蘭嶼及綠島火山岩。主要是由安山岩、集塊岩、火山角礫岩與火山灰組成。大規模的火山噴發活動從早中新世開始,到上新世式微,局部地區延續到更新世,甚至可能到全新世仍有噴發。

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(圖五與圖六)。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(圖五)。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。
柱狀節理乃由冷凝收縮所引起之熱張應力龜裂而成,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,這種假說仍屬合理(Hill, 1972;Jaeger, 1961)。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(圖七)。即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(圖七)。當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。(圖七之A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(圖七之B區)。更進一步而言,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(圖七之C區)。當岩漿由火山口溢出漫流平布於地表,或貫入地層中,成為假整合之岩床構造之熔岩,冷卻後所形成具柱狀節理之石柱將垂直矗立於地表(圖七之D)。

圖五  理論上朝等空間分配諸點冷卻收縮所成裂隙示意圖。

圖六  火山岩柱狀節理與泥火山泥土日曬脫水龜裂成因示意圖。
文字方塊: 圖七  火山頸柱狀節理之柱體延伸方向與其生成時空間配置關係圖。



 

臺灣東部海岸山脈、蘭嶼及綠島中新世-上新世的火山活動,為大地塑造了絕佳的地質景觀,諸如蘭嶼龍頭岩、紅頭岩、坦克岩等火山集塊岩地貌。而由火山岩漿通道凝固所形成之火山頸與火山口相地質風光不勝枚舉,茲分述如下:

 

海 岸 山 脈

東部火山區包括海岸山脈及外海的綠島和蘭嶼。海岸山脈南北長約140 km,東西寛約10 km,東瀕太平洋,西以狹長的臺東縱谷和中央山脈隔開。在臺灣地質上是一個比較特殊的地區,其第三系主要是一套火山岩較多、淘選性較差的沈積岩及混雜無層理的堆積岩層組成,總厚度達六、七千公尺。其下伏是一個由安山岩質熔岩流、火山碎屑岩及玄武岩質安山岩、安山岩、閃長岩和斑狀安山岩等組成的奇美火成雜岩(何春蓀,1969)為基底的火山岩層,具有多期的侵入和噴出活動。奇美火成雜岩上覆者為中新世中期-更新世早期之都鑾山層、大港口層和利吉層。具柱狀節理之熔岩流或岩脈僅出現於都鑾山層之火山岩中(圖八)。
都鑾山層為巨厚的火山岩地層,大部分由安山岩質集塊岩、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。

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,洞的寛度約十八公尺,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(圖九),推測其為火山頸之殘留,形成位置位於圖七之A區之上段或近於圖七之A-B區而呈微傾斜之柱狀節理排列。

圖八  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,何春蓀編,經濟部中央地質調查所,2000)。

圖九  石門崩移安山岩塊具傾斜之柱狀節理,推測原為火山頸之柱狀節理之排列。

 

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,遂構成高度大於寛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(圖十與圖十一),相當於圖七之C區。其組成岩石為橄欖矽質玄武岩(圖十二)。此火山頸側翼末梢則由微彎曲弧形石柱平鋪而成(圖十三)。

圖十  大峰峰百褶裙式塔狀柱狀節理,為典型火山頸之代表。

圖十一  大峰峰百褶裙式塔狀柱狀節理,為典型火山頸之代表,周遭已遭農地墾殖漁塭挖掘殆盡十分可惜,宜加強宣導保護地景。



圖十二  大峰峰火山頸之組成岩石為橄欖矽質玄武岩。


圖十三  大峰峰大尖石岩體周邊具水平排列之柱狀節理。

八 仙 洞

花東海岸公路(臺11號)由大港口向南,經過靜浦後進入臺東縣境,首先經過的是長濱鄉。八仙洞是長濱鄉最北部的風景據點。八仙洞也稱作水母丁,北邊有水母丁溪。水母丁溪流域開發初期,醫藥不發達,加上當地水質有問題,多地方病居民平均壽命低,難有活過三四十歲壯丁,土話名無丁,口述誤植為母丁,而名水母丁溪;西南的水母丁山向東北延伸,八仙洞的各洞就在這條稜線的東翼。附近的洞穴根據調查共有16個之多,大小不一。八仙洞古文化最早由國立臺灣大學地質系林朝棨教授發現,其後於民國57年12月27日,國立臺灣大學人類學系宋文薰教授率同國立臺灣大學人類學系及地質系師生所組成的考古隊,在這裡發掘先民的遺址,並將其歸為長濱文化。
八仙洞的各洞穴都在都鑾山層的火山集塊岩中,岩性堅硬,在海水侵蝕的作用下常成陡崖。據推測,這些集塊岩大約是數百萬年前由海底火山噴發所形成。其後,在陸地間歇上升的過程中,海水的侵蝕作用在不同的高度造成了海蝕洞。由於海岸一直處在以上升為主的環境中,因此各洞穴生成的順序是由上而下,愈低的洞穴形成年代愈輕。這些洞穴大致有兩種外形,一種是直立形,靈岩洞就屬於此形,這種洞穴是由於海水沿著節理面侵蝕擴大而形成;另一種是呈橫向半圓形發展的浪蝕洞穴,這種洞穴的前方常有一小平臺,平臺上面有碎屑物堆積。
八仙洞海蝕洞崖壁常見岩脈穿切,有弧狀凹朝下微傾斜之柱狀節理發育,推測為一火山頸構造(圖十四)其位置相當於圖七之A區之上段或B區之下段,為具微傾斜柱狀節理之結構。八仙洞的價值是多方面的,在地質上表現出集塊岩與侵入岩脈的時空關係,並襯托出海和陸間的相對運動,考據各洞穴的生成年代,可計算出海岸相對的上升速率。在地形上則留下了海水侵蝕作用的證據。在考古上由於遺址的發現,說明了舊石器時代的先農業文化。臺灣史前文化的最早階段,是以臺東縣長濱鄉八仙洞遺址所出土「長濱文化」為代表的先農業文化階段,其年代估計是從距今三萬年前一直延續到五千年前。這個時候的人類,居住在海邊的洞穴,岩蔭或近海低地隱閉背風之處,形成小群體的社會。以漁獵和採集為生,還不善農業。

 


圖十四  八仙洞弧形凹向下傾斜排列之柱狀節理(無名洞正面北側)。

 

烏 石 鼻

花東海岸公路成功至長濱間之漁村烏石鼻,舊稱胆(阿美族語為tonman)。阿美族稱黑而硬的岩石為胆即烏石。阿美族胆社的北方,有黑色岩體伸入海中,似人的鼻子向外突出,故漢語名為烏石鼻。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壤(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(圖十五-圖十七),其生成之位置相當於(圖七之B區)。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(圖十八)。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床構造而非溢流出地表之熔岩流(圖七之D區)。
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斷層之接觸關係,而以平移斷層滑動較有可能。

圖十五  烏石鼻具傾斜之柱狀節理。

圖十六  烏石鼻安山岩之柱狀節節理,漸變式之排列可媲美蘭嶼象鼻岩。

圖十七  烏石鼻火山頸具漸變式排列之柱狀節理。

圖十八  烏石鼻火山頸外圍區域矗立之柱狀排列,為地表式岩床熔岩凝固而成之柱狀節理。

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(圖十九與圖二十)。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,生成時位置約相當於圖七-A之中上段。
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(圖二十一)。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,1993)。

圖十九  都威溪玄武岩岩脈或火山頸具微傾斜之柱狀節理排列。

圖二十  都威溪具水平一微傾斜柱狀節理排列之玄武岩,常有白色沸石類次生礦物充填。

圖二十一  都威溪玄武岩岩脈之圍岩為都鑾層枕狀碎屑熔岩,裂隙常有沸石類礦物充填,代表深海火山活動產物。

 

綠    島

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(圖二十二)。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。

圖二十二  綠島地質圖與火山口、火山頸地點位置圖。
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(圖二十三-圖二十五)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(楠)子湖、油(柚)子湖(圖二十三),而夷平的海蝕平臺沙灘則稱為屏(坪),如海參屏(圖二十五)。

圖二十三  綠島油子湖風光。


圖二十四  綠島油子湖火山頸。

圖二十五  綠島海參屏風光,為一典型之爆裂火山口殘留。

 

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、睡美人等景觀(圖二十五)。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(圖二十六-圖二十九)。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吸引力的景觀。

圖二十六  綠島海參屏之火山頸。

圖二十七  綠島海參屏之火山頸。

圖二十八  綠島海參屏之火山頸,具傾斜之柱狀節理排列。



圖二十九  綠島海參屏火山頸柱狀節理面,主要有三、四、五、六和八面多邊形構成。

 

蘭    嶼

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(圖三十)。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(圖三十-圖三十四)、漁人村落(圖三十五與圖三十六)、紅頭村青青草原老人岩(圖三十七與圖三十八)、野銀村象鼻岩(圖三十九-圖四十一)、朗島小饅頭岩火山岩體(圖四十二與圖四十三)與五孔洞玄武岩岩脈(圖四十四與圖四十五)。

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(圖三十一-圖三十三)。
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,沿途可能捕擄一些包裹體,蘭嶼饅頭岩安山岩中即含彌足珍貴之花崗岩包體(圖三十四)。

圖三十  蘭嶼地質略圖與火山頸與火山口位置圖。

圖三十一  蘭嶼地標饅頭岩為一殘留火山頸結構。

圖三十二  蘭嶼饅頭岩之側面景觀。

 


圖三十三  蘭嶼饅頭岩具傾斜之柱狀節理排列,為一典型之火山頸殘留。

          

圖三十四  蘭嶼椰油村饅頭岩主要由角閃石安山岩組成,含地殼捕擄岩花崗岩包體。

 

漁   人

蘭嶼原住民村落多位於沿岸河口處,有椰油、漁人、紅頭、野銀、東清與朗島六大達悟人村落。沿海灣澳部分為火山口殘留,中心部分有火山頸遺留,椰油饅頭岩、朗島小饅頭岩及漁人火山頸(圖三十五與圖三十六)即為明顯之例證,晴朗時日駕船由外海朝東向(漁人村)觀看較為清楚。漁人海岸孤立之岩體由向上凹之石柱傾斜堆疊,推測其生成位置於圖七C區之中下段。

老 人 岩 (圖三十七與圖三十八)

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山岩柱蔓布,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。

圖三十五  蘭嶼漁人村外海之火山頸。

圖三十六  蘭嶼漁人村外海之火山頸,具傾斜之柱狀節理排列。


圖三十七  蘭嶼紅頭村青青草原老人岩周遭為一典型之爆裂火山口,具火山頸地貌。

圖三十八  蘭嶼老人岩之火山頸柱狀節理排列。

象 鼻 岩 (圖三十九)

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(圖四十與

圖四十一)。象鼻岩火山頸外環,因岩漿侵入而與周遭碎屑岩接觸熱變質作用之殘留十分顯著。


圖三十九  蘭嶼象鼻岩風光,為一殘留火山頸地貌。

圖四十  蘭嶼象鼻岩火山頸之柱狀節理態勢由下向上依次變化。


圖四十一  蘭嶼象鼻岩火山頸之柱狀節理態勢由下向上依次變化。

朗島小饅頭岩(圖四十二)

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(圖四十二與圖四十三)。

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(粗玄岩),其所形成之柱狀節理垂直於該脈之兩側界面(圖四十四與圖四十五)。

圖四十二  蘭嶼朗島村道路入口前之安山岩體,為一殘留山頸。

 

圖四十三  蘭嶼朗島村小饅頭岩之側面,可見多邊形之節理面。

圖四十四  蘭嶼五孔洞集塊岩中之玄武岩脈,具水平之柱狀節理。



圖四十五  蘭嶼五孔洞具水平之柱狀節理,推測為岩漿之流路通道。

 

討論與結論

綜觀海岸山脈石門、大峰峰、八仙洞、烏石鼻及都威;綠島公館村、油子湖、海參屏、溫泉村及蘭嶼饅頭岩、漁人、老人岩、象鼻岩、小饅頭岩、五孔洞等安山岩-玄武岩之火山岩柱狀節理排列大致可劃分為:


序號

地  點

岩  性

柱狀節理之排列形式

推測於岩漿道示意圖
(圖七)中之位置

1

蘭嶼 五孔洞

粗玄岩

水平

A

2

臺東 都威

矽質玄武岩

微傾斜近乎水平

A

3

綠島 中寮崇德監獄

安山岩

微傾斜近乎水平

A

4

綠島 流蔴(氓)溝

安山岩

微傾斜近乎水平

A

5

蘭嶼 老人岩

安山岩

漸變式

B

6

蘭嶼 象鼻岩

安山岩

漸變式

B

7

臺東 烏石鼻

安山岩

漸變式

B

8

綠島 油子湖

安山岩

漸變式

B

9

臺東 大峰峰

矽質玄武岩

塔狀或瓜皮式

C

10

臺東 八仙洞

安山岩

弧形凹向下傾斜

A之上段或B之下段

11

花蓮 石門

安山岩

微傾斜

A-B或A之中上段或B
之中下段

12

綠島 海參屏

安山岩

微傾斜

13

蘭嶼 饅頭岩

安山岩

微傾斜至圓弧狀凹向上

C之中下段

14

蘭嶼 小饅頭岩

安山岩

線型至圓弧狀凹向上微傾斜

15

蘭嶼 漁人

安山岩

圓弧狀凹向上傾斜石柱

茲將火山頸三大柱狀節理系統說明如后:
一、線型岩漿道具水平或微傾斜柱狀節理:五孔洞集塊岩崖壁玄武岩脈具水平柱狀節理(圖七-A區)為典型的代表。
二、非線性曲線型或彎曲狀岩漿道,外觀似彎曲狀岩脈且其柱狀節理有明顯之漸次改變:象鼻岩或者老人岩為圖七-B區典型的代表。蘭嶼老人岩岩漿由地下沿裂隙往上竄升形成曲線狀岩漿道,凝固而具漸變式柱狀節理,此火山頸於海蝕平臺處,海浪侵蝕,形成一海蝕洞。洞內崖壁配合多邊形柱狀節理面,仿如一巢穴。具漸變式之柱狀節理於蘭嶼象鼻岩(圖三十九)或臺東烏石鼻(圖十九),由不同之角度觀察各具不同之風貌,但不論象鼻或象頭皆為大地的傑作。可惜烏石鼻由於海港腹地的擴充,部分已遭挖掘,宜加強保護,讓美好的地景長存。
三、瓜皮式或百褶裙式柱狀節理火山頸:大峰峰為圖七-C區典型的代表。具塔狀、百褶裙式或瓜皮式柱狀節理,可媲美美國懷俄明州與加州魔鬼塔之玄武岩火山頸(Spry, 1962)。火成岩體柱狀節理排列與等溫面攸關,亦即沿著柱狀節理橫切面,石柱長軸常與火成岩體接觸面垂直。而於岩漿道上方處高黏性、質稠之熔岩不易流動溢散匯聚成團,有機會形成塔狀柱節理。大峰峰火山頸柱狀節理具有百褶裙式、扇狀與微弧狀水平堆疊排列之柱狀節理構造(圖十與圖十一),其形態與Hodgson(1961)所繪於美國亞利桑那州石灰岩區節理面上所呈現之羽狀和貝殼狀之複雜形態(圖四十六)可相對比。此為極佳之地景,然目前已因稻田、魚塭開挖,與玄武石材利用,慘遭挖掘大半。前已規勸地主能保留勿再破壞,希望能有所改善。

圖四十六  羽狀和貝殼節理構造(原圖參考Hodgson, 1961)。

參 考 文 獻

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The Topographic Landscapes of Volcanic Necks in the Coastal Range, Lutao,
and Lanhsu, eastern Taiwan

Wen-Shing Juang , Department of Geology, National Museum of Natural Science
Ju-Chin Chen, Institute of Oceanography, National Taiwan University
Guo-Jhang Jiang, Jen-Ai Elementary School, Taitung, Taiwan

ABSTRACT

The hot magma was transmitted through a conduit system or fractures to the surface during a volcanic eruption. These volcanic conduits are mostly formed through the consolidation of the magma. Generally speaking, they are quite resistant to weathering processes and are well-preserved. In the Coastal Range and the offshore islets Lutao and Lanhsu of Taiwan have well-developed volcanic necks, typified by the occurrence of columnar joints, found in Hsiman, Tafengfeng, Pashiantung, Wushrpi Tuweihsi (Chuanggon) in the Coastal Range and Lantzuhu, Yotzuhu, Haishenping and Kungkuantsun in Lutao, and Wukungtung (the “five-holes” cave), Shaiomantouyen (Petti-Dumpling Rock), Offshore Village Yujiin (Fisher Aboriginal Commune), Mantoyen (Dumpling Rock), Hsianpiyenpiyen (Elephant Trunk Rock), and Laojenyen (Old-Man Rock) in Lanhsu.
The columnar joints found in Lutao andesites or in the basalts of the Coastal Range, Lutao and Lanhsu are either horizontal or clino to pleated-skirt formed manifesting geological structure specific to volcanic conduits present in the volcanic necks. The shapes of the columnar jointing in the volcanic necks depend on the diameter of the passage conduit, the thickness of the emitted lava, the composition of the magma, and the topographic features of the strata underlying the site of eruption. The occurrence of volcanic necks in the Coastal Range, in Lutao and in Lanhsu is highly diversified and these volcanic necks are worthy of permanent preservation simply for tourism and educational purposes.

We report six (6) typical examples of volcanic conduits in the Coastal Range, Lutao and Lanhsu. (1) Haishenping, Lutao: a typical volcanic crater with clino columnar jointing. (2) Wukungtung, Lanhsu a basaltic dike with horizontal to clino-columnar jointing in agglomerate cliff wall. (3) Tuweishsi, the Coastal Range: a volcanic dike with horizonatal to clino-columnar jointing in basaltic the cliff wall of lava breccias. The pillow lavas and hyaloclastite flows indicate a possible submarine eruption. Haishenping, Wukungtung and Tuweishsi; may be formed in the trunk of the volcanic neck, Tuweihsi’s and Wungtung’s position may be lower than that of Haisenping’s. (4) Hsianpiyen, Lanhsu: allocation of columnar joints changed gradually. (5) Yujin (Fisher Village. Curved columnar jointing curved upward.). (6) Tafonfon, the Coastal Range: the exposed volcanic neck in basaltic rock at Tafonfon is small, but the pleated-skirt configuration is perfect with a well exposed volcanic conduit in the upper portion that looks like a corolla or crown. We suggest that it may be used as the Logo for the Coastal Range Volcanic Scenic Area. This outcrop illustrates well the mechanism to form columnar jointing in a volcanic conduit.


Key words:  volcanic neck, basalt, andesite, columnar jointing, Eastern Coastal Range, Lutao, Lanhsu, Taiwan