1.2 板 塊 邊 界 4 第 二 章 火 成 岩 形 成 環 境 與 火 成 岩 種 類 與 產 狀 火 成 岩 形 成 環 境 火 成 岩 的 外 觀 結 構 侵 入 岩 噴 出 岩 來 自 不 同 板 塊 環 境 的

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1 澎 湖 南 方 四 島 地 質 資 源 解 說 規 劃 暨 解 說 手 冊 製 作 一 辦 理 單 位 海 洋 國 家 公 園 管 理 處 二 受 託 單 位 國 立 臺 灣 大 學 成 果 報 告 基 本 資 料 表 三 年 度 102 年 度 計 畫 編 號 四 計 畫 性 質 行 政 及 政 策 類 五 計 畫 期 間 101 年 12 月 12 日 至 102 年 12 月 31 日 六 本 期 期 間 101 年 12 月 12 日 至 102 年 12 月 31 日 七 計 畫 經 費 新 台 幣 191 萬 4500 元 八 摘 要 關 鍵 詞 ( 中 英 文 各 三 筆 ) 九 參 與 計 畫 人 力 資 料 : 參 與 計 畫 工 作 要 項 現 職 與 計 畫 參 與 期 程 人 員 姓 名 或 撰 稿 章 節 簡 要 學 經 歷 陳 文 山 計 畫 主 持 人 台 大 地 質 系 教 授 游 能 悌 協 同 主 持 人 新 竹 教 育 大 學 助 理 教 授 楊 小 青 協 同 主 持 人 國 立 台 灣 史 前 文 化 博 物 館 目 次 圖 次..... iv 中 文 摘 要..... vii 英 文 摘 要 viii 內 文 第 一 章 板 塊 運 動 學 說 板 塊 運 動 學 說 源 起 i

2 1.2 板 塊 邊 界 4 第 二 章 火 成 岩 形 成 環 境 與 火 成 岩 種 類 與 產 狀 火 成 岩 形 成 環 境 火 成 岩 的 外 觀 結 構 侵 入 岩 噴 出 岩 來 自 不 同 板 塊 環 境 的 火 成 岩 隱 沒 帶 的 火 成 岩 大 陸 裂 谷 的 火 成 岩 中 洋 脊 的 火 成 岩 澎 湖 群 島 火 山 岩 澎 湖 群 島 玄 武 岩 的 火 山 外 型 與 熔 岩 結 構 火 山 外 型 熔 岩 中 的 氣 泡 結 構 熔 岩 中 的 柱 狀 節 理 19 第 三 章 礦 物 與 岩 石 安 山 岩 玄 武 岩 礦 物 岩 石 結 晶 分 化 的 礦 物 次 生 礦 物 28 第 四 章 澎 湖 群 島 的 地 形 地 形 概 況 火 山 地 形 澎 湖 的 岩 漿 活 動 歷 史 海 岸 地 形 ii

3 4.4.1 海 蝕 平 台 海 蝕 溝 海 蝕 凹 壁 海 蝕 洞 海 食 拱 門 海 蝕 柱 地 表 地 形 第 五 章 澎 湖 群 島 地 質 演 化 史 億 4500 萬 年 萬 年 前 : 古 太 平 洋 板 塊 隱 沒 時 期 萬 年 -800 萬 年 前 : 歐 亞 板 塊 東 緣 張 裂 時 期 萬 年 前 - 至 今 : 蓬 萊 造 山 運 動 時 期 61 結 論 與 建 議 參 考 書 目 附 錄 附 錄 一 : 相 關 參 考 資 料 附 錄 二 : 期 初 期 中 期 末 審 查 之 意 見 回 覆 圖 次 圖 1 威 爾 遜 循 環 說 明 了 海 洋 地 殼 的 生 與 滅, 以 及 大 陸 地 殼 的 成 長 與 擴 大 4 圖 2 地 球 七 大 板 塊 與 其 它 小 板 塊 的 位 置 5 圖 3 板 塊 接 觸 邊 界 有 三 種 型 態 (1) 張 裂 型 邊 界,(2) 擠 壓 型 邊 界 (3) 轉 型 邊 界 火 山 也 有 三 種,(1) 隱 沒 火 山,(2) 中 洋 脊 火 山,(3) 熱 點 火 山.. 6 圖 4 紅 線 是 縱 谷 斷 層, 白 線 是 琉 球 海 溝 與 馬 尼 拉 海 溝 位 置 圖 5 岩 漿 侵 入 地 殼 中 冷 卻 形 成 的 岩 石 稱 為 侵 入 岩, 有 各 種 不 同 的 型 態 如 岩 基 岩 株 iii

4 岩 盆 岩 蓋 岩 脈 岩 漿 噴 出 地 表 產 生 的 岩 石 稱 為 噴 出 岩, 或 稱 為 火 山 岩, 有 火 山 碎 屑 岩 ( 火 山 灰 與 火 山 角 礫 岩 ) 與 熔 岩 圖 6 玄 武 岩 岩 脈 像 一 道 筆 直 的 矮 牆, 或 稱 為 岩 牆 ( 澎 湖 島 ) 圖 7 上 部 黑 色 岩 層 屬 於 玄 武 岩 熔 岩, 覆 蓋 在 層 層 的 黃 色 凝 灰 岩 之 上 這 些 凝 灰 岩 是 從 玄 武 岩 風 化 侵 蝕 下 來 的 碎 屑 堆 積 而 成, 也 稱 為 再 積 性 火 山 碎 屑 岩 ( 東 吉 嶼 ) 12 圖 8 火 山 依 照 噴 出 火 山 物 質 多 寡 爆 發 威 力 或 噴 發 型 式 分 為 七 種 型 態. 12 圖 9 各 不 同 大 地 構 造 環 境 之 下 產 生 的 火 山 與 不 同 的 火 成 岩 種 類 圖 10 盾 狀 火 山.. 18 圖 11 上 層 熔 岩 分 布 許 多 的 氣 孔, 愈 上 部 的 氣 孔 愈 大, 底 部 則 呈 現 管 狀 氣 孔 ( 將 軍 澳 嶼 ).. 19 圖 12 熔 岩 中 垂 直 層 面 的 氣 孔 柱, 裡 面 含 有 後 來 填 充 的 次 生 礦 物 ( 將 軍 澳 嶼 ) 20 圖 13 柱 狀 節 理 截 面 外 型 通 常 呈 四 至 八 邊 型 ( 東 吉 嶼 ).. 21 圖 14 垂 直 柱 狀 節 理 ( 七 美 嶼 ).20 圖 15 柱 狀 節 理 型 態 都 與 地 面 呈 垂 直. 22 圖 16 熔 岩 形 成 的 節 理 通 常 分 為 三 層..23 圖 17 熔 岩 形 成 三 層 節 理, 熔 岩 底 部 與 地 面 ( 藍 線 ) 的 接 觸 面, 黃 色 沉 積 岩 是 火 山 碎 屑 岩 ( 鋤 頭 嶼 )..23 圖 18 柱 狀 節 理 分 為 四 種 型 態, 形 成 原 因 與 熔 岩 流 接 觸 冷 卻 面 的 形 狀 有 關.24 圖 19 當 熔 岩 的 接 觸 面 不 是 水 平 時, 柱 狀 節 理 會 形 成 傾 斜, 尤 其 侵 入 岩 層 中 的 岩 體 ( 七 美 嶼 )..24 圖 20 東 吉 之 眼 是 岩 漿 ( 棕 色 ) 侵 入 柱 狀 玄 武 岩 ( 灰 黑 色 ) 的 侵 入 岩, 冷 卻 後 形 成 玫 瑰 花 型 節 理 ( 東 吉 嶼 ).25 圖 21 扇 狀 節 理, 熔 岩 底 部 接 觸 面 ( 白 線 ) 呈 現 凹 槽 狀 的 弧 形 面 ( 東 吉 嶼 ).25 圖 22 火 成 岩 分 類 是 依 據 岩 石 中 各 種 主 要 元 素 的 含 量, 尤 其 是 二 氧 化 矽 ; 或 可 以 利 用 礦 物 種 類 來 分 類..26 圖 23 包 溫 反 應 系 列, 礦 物 在 岩 漿 中 生 成 的 順 序 與 溫 度 關 係, 以 及 不 同 種 類 火 成 岩 中 iv

5 存 在 不 同 的 礦 物..28 圖 24 玄 武 岩 中 捕 獲 的 橄 欖 岩 ( 望 安 嶼 )..29 圖 25 氣 孔 中 填 充 不 同 顏 色 環 狀 的 方 解 石 結 晶.31 圖 26 填 充 在 管 狀 氣 孔 中 的 方 解 石 結 晶 ( 將 軍 澳 嶼 ).32 圖 27 方 解 石, 填 充 在 玄 武 岩 節 理 中 ( 將 軍 澳 嶼 ).33 圖 28 冰 洲 石 透 視 下 方 可 以 看 到 兩 組 重 疊 影 像 ( 攝 於 維 也 納 自 然 史 博 物 館 ).33 圖 29 美 國 黃 石 公 園 溫 泉 沉 澱 的 鈣 華 沉 積 物.33 圖 30 填 充 在 氣 孔 中 的 霰 石 結 晶 ( 將 軍 澳 嶼 ).34 圖 31 菱 鐵 礦 礦 物 結 晶, 攝 於 維 也 納 自 然 史 博 物 館.35 圖 32 藍 玉 髓..37 圖 33 葡 萄 狀 外 觀 的 玉 髓..38 圖 34 同 心 圓 帶 狀 瑪 瑙..39 圖 35 蛋 白 石..40 圖 36 黃 石 公 園 矽 化 木.40 圖 37 填 充 在 氣 孔 中 的 褐 鐵 礦 結 晶 ( 將 軍 澳 嶼 ).42 圖 38 澎 湖 群 島 周 圍 的 海 底 地 形, 藍 色 線 是 現 今 的 海 岸 線, 紅 色 區 域 屬 於 澎 湖 水 道 位 置..44 圖 39 海 蝕 平 台 與 海 蝕 凹 壁 的 形 成..48 圖 40 七 美 嶼 海 蝕 平 台..48 圖 41 礁 岩 凹 槽 中 產 生 的 結 晶 岩 鹽 ( 桶 盤 嶼 )..49 圖 42 著 生 在 潮 間 帶 岩 石 表 面 的 牡 蠣 ( 東 吉 嶼 )..49 圖 43 石 鼈 在 岩 石 表 面 啃 食 時 造 成 機 械 性 的 侵 蝕 作 用..50 圖 44 海 岸 岩 壁 受 到 海 浪 衝 擊 破 壞 形 成 的 海 蝕 地 形, 從 裂 隙 演 變 到 海 蝕 柱.51 圖 45 鋤 頭 嶼 海 蝕 洞...52 圖 46 西 嶼 海 蝕 拱 門...52 圖 47 西 嶼 坪 嶼 海 蝕 柱...53 圖 48 鋤 頭 嶼 盾 狀 火 山 外 型 的 熔 岩 平 台...54 v

6 圖 49 火 山 熔 岩 中 夾 含 有 大 量 海 相 貝 與 螺 化 石 的 沉 積 層..55 圖 50 平 台 地 形 是 當 時 火 山 熔 岩 流 ( 垂 直 的 柱 狀 節 理 ) 的 地 表 面..55 圖 51 上 層 熔 岩 覆 蓋 在 紅 土 化 的 沉 積 層 上 面, 表 示 熔 岩 噴 發 之 前 的 地 表 已 經 曝 露 很 長 的 時 間, 形 成 了 紅 土 化 土 壤...56 圖 52 玄 武 岩 的 表 面 形 成 一 薄 層 紅 土, 愈 底 下 的 玄 武 岩 的 風 化 ( 紅 土 化 ) 程 度 則 逐 漸 降 低 圖 53 灰 黑 色 玄 武 岩 熔 岩 中 夾 兩 層 紅 色 土 壤 層 或 紅 化 的 岩 石, 表 示 曾 有 多 次 熔 岩 流 的 堆 積 ( 東 吉 嶼 )..57 圖 54 白 堊 紀 時 期, 古 太 平 洋 板 塊 朝 西 隱 沒, 在 中 國 華 南 地 區 形 成 大 規 模 的 火 山 噴 發, 臺 灣 位 於 東 亞 海 棚 邊 緣 的 島 嶼.59 圖 萬 年 前, 火 山 爆 發 型 式 較 溫 合, 岩 性 屬 中 性 安 山 岩 質 凝 灰 岩 火 山 角 礫 岩 或 少 量 熔 岩..62 圖 萬 年 前, 火 山 噴 發 洪 流 式 的 玄 武 岩 熔 岩, 澎 湖 群 島 屬 於 這 時 期 的 火 山 活 動.63 圖 萬 年 前, 臺 灣 島 已 經 具 有 現 今 臺 灣 各 種 地 形 的 雛 型.65 圖 年 前 海 面 下 降 120 公 尺, 澎 湖 成 為 平 原 上 一 座 高 聳 的 方 山.66 圖 年 前 海 面 下 降 40 多 公 尺, 台 灣 海 峽 已 被 海 水 淹 沒, 澎 湖 由 平 頂 山 轉 變 為 海 峽 中 的 島 嶼.67 圖 60 現 今 環 境..68 中 文 摘 要 澎 湖 群 島 位 於 臺 灣 海 峽 中, 群 島 距 東 側 台 灣 島 約 50 公 里, 距 西 側 中 國 福 建 沿 海 約 140 公 里, 大 小 島 嶼 與 礁 石 約 一 百 座 臺 灣 所 屬 島 嶼 共 有 一 百 多 座, 從 地 質 特 性 來 看, 此 眾 多 島 嶼 可 以 分 為 幾 個 區 域, 東 側 海 域 西 側 中 國 沿 海 西 南 側 海 域 以 及 臺 灣 西 側 海 域 各 區 域 中 諸 多 島 嶼 的 地 質 多 具 有 不 同 的 形 成 時 代 以 及 地 質 環 境 與 特 性, 但 多 數 屬 於 火 成 岩 的 島 嶼, 僅 東 沙 群 島 南 沙 群 島 小 硫 球, 以 及 釣 魚 台 列 嶼 屬 於 沉 積 岩 的 島 嶼 vi

7 臺 灣 東 側 海 域 的 島 嶼 約 有 10 個, 計 有 蘭 嶼 小 蘭 嶼 綠 島 龜 山 島 基 隆 嶼, 以 及 東 北 海 域 的 棉 花 嶼 花 瓶 嶼 彭 佳 嶼 釣 魚 台 列 嶼 等, 多 屬 於 上 新 世 至 晚 更 新 世 ( 或 全 新 世 ) 的 安 山 岩 火 山 島, 除 釣 魚 台 列 嶼 屬 於 沉 積 岩 之 外 臺 灣 西 側 位 於 中 國 福 建 沿 海 的 馬 祖 列 島 共 36 個, 金 門 周 邊 島 嶼 共 14 個, 都 屬 於 白 堊 紀 的 花 崗 岩 ( 或 花 崗 片 麻 岩 ) 島 嶼 臺 灣 西 南 側 的 東 沙 群 島 南 沙 群 島 ( 太 平 島 與 中 洲 島 ) 屬 於 晚 更 新 世 至 全 新 世 的 珊 湖 礁 島 嶼 澎 湖 群 島 約 有 一 百 餘 座 島 嶼 與 礁 石, 僅 花 嶼 為 古 新 世 的 安 山 岩 島 嶼 之 外, 其 餘 島 嶼 都 屬 於 中 新 世 的 玄 武 岩 島 嶼 本 計 劃 規 劃 的 地 質 資 源 評 估 區 域 位 於 澎 湖 群 島 的 南 方 四 個 島 嶼 - 東 吉 嶼 西 吉 嶼 東 嶼 坪 嶼 西 嶼 坪 嶼 澎 湖 群 島 除 了 地 形 景 觀 具 有 優 美 的 海 島 與 海 岸 地 形 之 外, 其 由 火 成 岩 構 成 的 地 質 景 觀 更 是 臺 灣 地 景 中 最 具 獨 特 性 尤 其, 歐 亞 大 陸 東 緣 地 區 在 漸 新 世 - 中 新 世 時 期 (3000 萬 年 -800 萬 年 前 ), 由 玄 武 岩 熔 岩 流 產 生 的 洪 流 式 火 山 地 形 與 地 體 構 造 上, 最 具 獨 特 性 與 科 學 意 義 澎 湖 群 島 洪 流 式 玄 武 岩 的 火 山, 也 是 目 前 東 亞 地 區 出 露 面 積 最 廣 泛 的 地 點, 露 頭 最 佳 最 完 整, 最 具 代 表 性, 這 也 是 本 計 劃 闡 述 的 主 要 內 容 之 一 本 計 劃 經 一 年 的 野 外 調 查 撰 寫 繪 圖 以 及 後 續 的 美 術 編 輯 等 等 工 作, 已 經 本 計 劃 所 須 之 內 容, 並 已 繳 交 2500 本 地 質 旅 行 - 澎 湖 南 方 四 島 的 解 說 手 冊,10000 份 地 質 旅 行 - 澎 湖 南 方 四 島 摺 頁,100 張 照 片 ( 電 子 檔 ), 海 報 一 份, 投 稿 文 章, 以 及 30 份 期 末 報 告 建 議 於 計 劃 執 行 完 成 之 後, 地 質 旅 行 - 澎 湖 南 方 四 島 解 說 手 冊 與 摺 頁 可 以 尋 求 管 道 進 行 地 科 教 育 與 環 境 教 育 的 推 廣 工 作 英 文 摘 要 Penghu islands (archipelago) of a hundred or more islets belong to the Eurasian passive margin, west of Taiwan. The rifting in the eastern Eurasian continental margin began in the Paleocene to late Miocene that cause by passive-margin extension. The eastern Eurasian continental margin was developed a series of normal faults. The basalt eruption was along those faults, and formed a widespread shield volcano which was the original Penghu islands. The islands are mainly composed of middle-late Miocene (17-8 Ma) basalt lavas and in part of interbedded sedimentary and epiclastics rocks. Lava includes alkalic and vii

8 tholeiitic basalts which probably occurred from several volcanic centers of fissures forming shield volcanoes or lava platforms. The study area is located at the most southeast Penghu archipelago which consists of four islets of Tungchi, Hsichi, Tungyuping, and Hsiyuping islets. Those islets are also composed of basalt lava at about 10 million years ago. viii

9 內 文 澎 湖 南 方 四 島 是 指 東 吉 嶼 西 吉 嶼 東 嶼 坪 西 嶼 坪 等 大 島, 以 及 包 括 鋤 頭 嶼 頭 巾 嶼 與 其 它 的 礁 岩 ; 她 們 位 在 澎 湖 群 島 的 東 南 偶 與 澎 湖 大 島 以 及 臺 灣 嘉 義 都 相 距 約 40 幾 公 里 由 於, 距 離 澎 湖 大 島 較 遠, 因 此 還 保 存 相 當 完 整 與 豐 富 的 自 然 與 人 文 景 觀 與 資 源, 所 以 現 今 正 進 行 規 劃 預 將 這 區 域 劃 為 海 洋 國 家 公 園 的 一 部 份 本 書 主 要 針 對 澎 湖 南 方 四 島 的 地 質 地 形 作 解 說, 內 容 以 當 地 的 玄 武 岩 成 因 與 地 形, 以 及 澎 湖 群 島 的 地 質 演 化 史 為 主 要 但 是, 為 了 讓 讀 者 能 夠 更 清 楚 並 且 深 入 地 了 解 澎 湖 或 南 方 四 島 的 地 質 作 者 認 為 首 先 應 由 宏 觀 的 角 度 從 了 解 地 球 的 構 造 開 始, 如 此 讀 者 才 有 深 入 淺 出 的 概 念 同 時 也 讓 讀 者 從 眼 前 所 見 豐 富 美 麗 的 南 方 四 島 景 觀, 來 了 解 千 萬 年 以 來 澎 湖 群 島 的 形 成 史 因 此, 本 書 從 簡 述 板 塊 運 動 學 說 開 始, 再 談 論 火 成 岩 形 成 與 產 狀 礦 物 與 岩 石, 之 後 再 深 入 談 到 澎 湖 地 形 地 質 演 化 史 以 及 人 與 自 然 的 關 係 ; 最 後 針 對 南 方 四 島 的 地 質 地 形 景 觀 作 解 說 期 待 本 書 帶 給 讀 者 對 於 澎 湖 與 南 方 四 島 的 地 質 地 形 能 夠 有 深 入 淺 出 的 知 識, 以 讓 到 此 一 遊 的 旅 客 能 帶 著 澎 湖 南 方 四 島 地 質 解 說 手 冊 與 摺 頁 作 自 導 式 旅 行, 而 有 豐 碩 與 愉 快 的 假 期 1

10 1 板 塊 運 動 學 說 西 元 1687 年 牛 頓 的 萬 有 引 力 定 律 1859 年 達 爾 文 的 演 化 論, 以 及 年 代 的 板 塊 運 動 學 說, 由 數 千 名 科 學 家 票 選 為, 數 百 年 來 影 響 人 類 文 明 發 展 的 最 重 要 三 大 學 說 因 此, 若 要 了 解 46 億 年 以 來 地 球 的 演 化 史,1 億 多 年 以 來 台 灣 的 地 質 變 遷 史, 都 必 須 先 認 識 板 塊 運 動 學 說 這 學 說 讓 我 們 深 入 體 會 : 地 球 是 一 個 活 生 生 的 星 球, 地 殼 會 水 平 移 動 - 漂 移, 地 表 下 高 溫 的 地 函 也 會 對 流, 所 以 地 表 所 見 的 高 山 海 洋 河 流 深 谷 火 山 等 等 的 大 自 然 景 物, 都 是 板 塊 運 動 的 創 造 結 果 但 百 年 前 科 學 家 以 地 槽 學 說 來 詮 釋 大 地 各 種 景 物 的 形 成, 與 板 塊 運 動 學 說 最 大 的 差 異, 是 地 槽 學 說 主 張 地 球 是 靜 態 的, 地 球 只 會 因 為 熱 漲 冷 縮 而 上 下 運 動, 地 殼 不 會 水 平 漂 移 而 當 時 也 無 法 由 一 些 科 技 來 印 證 該 學 說 詮 釋 的 物 理 機 制 直 到 西 元 1960 年 代 之 後, 地 槽 學 說 才 逐 漸 被 板 塊 運 動 學 說 取 代, 成 為 科 學 家 詮 釋 地 球 演 化 的 理 論 板 塊 運 動 學 說 所 詮 釋 的 地 質 現 象, 都 實 際 利 用 科 技 探 勘 建 立, 以 物 理 理 論 解 釋 地 質 機 制, 讓 我 們 真 正 了 解 地 球 內 部 的 結 構 與 作 用 1.1 板 塊 運 動 學 說 源 起 此 學 說 始 於 西 元 1912 年, 當 時 德 國 大 氣 學 家 韋 格 納 提 出 了 大 陸 漂 移 學 說, 往 後 經 二 十 世 紀 地 質 學 家 的 集 體 研 究, 建 構 出 板 塊 運 動 學 說 的 理 論 韋 格 納 提 出 大 陸 漂 移 學 說 時, 得 不 到 科 學 界 的 認 同, 因 為 無 法 解 釋 自 然 界 如 此 巨 大 的 力 量 從 何 而 來, 足 以 移 動 撕 裂 龐 大 的 陸 地, 大 陸 漂 移 學 說 從 此 逐 漸 被 遺 忘 但 此 後 數 十 年 期 間, 地 質 學 家 陸 續 發 現 地 球 內 部 結 構 可 分 為 地 殼 地 函 地 核 ; 相 隔 數 千 公 里 海 洋 兩 側 的 海 岸 找 到 了 相 同 的 陸 相 化 石 與 冰 河 遺 跡, 顯 示 大 陸 曾 經 相 連, 後 來 有 分 裂 移 動 的 跡 象 到 了 年 代, 地 質 學 家 陸 續 提 出 地 函 對 流 理 論, 從 地 震 震 源 位 置 發 現 地 2

11 殼 會 在 海 溝 處 隱 沒 回 到 地 函, 也 從 海 洋 板 塊 的 古 地 磁 紀 錄 證 明, 板 塊 確 實 會 朝 兩 側 移 動!1962 年, 美 國 地 質 學 教 授 海 斯 因 此 提 出 海 底 擴 張 學 說 : 地 函 的 對 流, 會 導 致 岩 漿 從 海 底 的 中 洋 脊 湧 出, 生 成 海 洋 地 殼, 新 的 地 殼 會 推 擠 兩 側 舊 的 地 殼, 朝 兩 側 移 動 半 世 紀 前, 韋 格 納 無 法 解 解 大 陸 漂 移 的 機 制, 如 今, 海 底 擴 張 學 說 已 有 明 確 的 解 釋 此 後, 結 合 各 種 地 質 證 據 與 學 說 架 構 出 的 板 塊 運 動 學 說 已 成 形, 說 明 了 板 塊 為 何 漂 移, 海 洋 與 大 陸 板 塊 如 何 生 成 與 消 失 為 何 移 動 如 何 移 動, 以 及 板 塊 相 互 作 用 下, 會 產 生 哪 些 生 生 滅 滅 的 地 質 現 象 (1) 地 函 的 放 射 性 元 素 蛻 變 時 會 產 生 熱 能, 造 成 熾 熱 地 函 溫 度 的 不 均 勻, 形 成 地 函 中 岩 漿 的 對 流 (2) 地 函 岩 漿 的 對 流, 牽 動 上 方 的 地 殼 隨 著 移 動, 這 是 帶 動 板 塊 運 動 的 原 動 力 (3) 地 函 岩 漿 從 海 洋 板 塊 的 中 洋 脊 湧 出 形 成 新 的 海 洋 地 殼 ( 板 塊 ), 使 海 洋 盆 地 逐 漸 擴 大 遠 離 中 洋 脊 兩 端 的 海 洋 板 塊, 則 是 因 為 與 大 陸 板 塊 擠 壓 或 自 身 過 重, 而 在 海 溝 處 向 下 隱 沒 回 到 地 函 熔 融 消 失 數 十 億 年 以 來, 海 洋 板 塊 周 而 復 始 的 生 成 與 消 失, 稱 為 威 爾 遜 循 環 ( 圖 1) (4) 在 海 溝 隱 沒 帶 的 另 一 側, 周 而 復 始 的 隱 沒 作 用 火 山 噴 發, 讓 大 陸 板 塊 出 現 了 火 山, 並 逐 漸 成 長 擴 大 板 塊 運 動 學 說 讓 人 類 了 解 到 46 億 年 的 地 球 如 何 成 長 與 演 變, 結 合 了 達 爾 文 的 演 化 論 之 後, 讓 我 們 知 道 地 球 的 生 物 如 何 適 應 地 質 環 境 的 改 變, 深 入 了 解 演 化 論 更 豐 富 精 彩 的 內 涵 3

12 圖 1 威 爾 遜 循 環 說 明 了 海 洋 地 殼 的 生 與 滅, 以 及 大 陸 地 殼 的 成 長 與 擴 大 1.2 板 塊 邊 界 地 球 表 面 的 地 殼 由 20 幾 個 大 小 板 塊 構 成, 其 中 7 大 板 塊 包 括 : 太 平 洋 板 塊 ( 最 大 的 海 洋 板 塊, 也 是 地 球 最 大 的 板 塊 ) 歐 亞 板 塊 ( 最 大 的 大 陸 板 塊 ) 北 美 板 塊 南 美 板 塊 南 極 板 塊 印 澳 板 塊 以 及 非 洲 板 塊 ( 圖 2) 板 塊 邊 界 因 為 是 板 塊 相 互 移 動 的 接 觸 帶, 地 殼 活 動 最 劇 烈, 地 震 與 火 山 的 活 動 最 頻 繁 板 塊 之 間 的 邊 界 有 以 下 三 種 接 觸 形 式 ( 圖 3): 4

13 (1) 張 裂 型 邊 界 ( 建 構 型 邊 界 ): 海 洋 板 塊 當 中 的 中 洋 脊, 是 製 造 新 海 洋 板 塊 的 地 方, 板 塊 往 兩 側 張 裂 全 球 海 底 的 中 洋 脊 總 長 達 8 萬 公 里, 是 地 球 上 最 長 的 火 山 帶, 連 接 太 平 洋 大 西 洋 與 印 度 洋 的 海 底 火 山 東 非 裂 谷 火 山 帶 ( 圖 2), 是 地 球 少 數 幾 處 於 大 陸 地 殼 張 裂 出 新 海 洋 地 殼 的 區 域, 幾 百 萬 年 之 後, 東 非 就 會 脫 離 非 洲 大 陸 成 為 新 的 板 塊 (2) 擠 壓 型 邊 界 ( 破 壞 型 邊 界 ): 板 塊 互 相 推 擠 板 塊 消 失 之 處, 一 為 海 溝 所 在 的 隱 沒 帶, 一 為 板 塊 碰 撞 的 造 山 帶 前 者 例 如 台 灣 北 部 海 域 的 琉 球 海 溝 ( 琉 球 隱 沒 帶 ) 與 南 部 海 域 的 馬 尼 拉 海 溝 ( 馬 尼 拉 隱 沒 帶 ), 後 者 例 如 台 灣 東 部 的 花 東 縱 谷 斷 層 ( 碰 撞 造 山 帶 )( 圖 4) 現 今 地 球 上 地 震 火 山 活 動 最 活 躍 的 板 塊 邊 界, 是 太 平 洋 板 塊 周 圍, 因 為 太 平 洋 板 塊 隱 沒 到 四 周 的 板 塊 之 下, 形 成 環 太 平 洋 火 山 帶 環 太 平 洋 地 震 帶 另 一 火 山 與 地 震 頻 繁 的 擠 壓 型 邊 界, 從 地 中 海 中 亞 喜 馬 拉 雅 山, 一 路 延 伸 至 至 印 尼, 是 南 側 的 非 洲 - 印 澳 板 塊 與 北 側 的 歐 亞 板 塊 碰 撞 隱 沒 的 邊 界 ( 圖 2) (3) 轉 型 邊 界 ( 錯 動 型 邊 界 ): 板 塊 彼 此 平 行 錯 動, 例 如 美 國 加 州 的 聖 安 地 列 斯 斷 層, 是 北 美 板 塊 與 太 平 洋 板 塊 的 邊 界 5

14 圖 2 地 球 七 大 板 塊 與 其 它 小 板 塊 的 位 置 圖 3 板 塊 接 觸 邊 界 有 三 種 型 態 (1) 張 裂 型 邊 界,(2) 擠 壓 型 邊 界 (3) 轉 型 邊 界 火 山 也 有 三 種,(1) 隱 沒 火 山,(2) 中 洋 脊 火 山,(3) 熱 點 火 山 圖 4 紅 線 是 縱 谷 斷 層, 白 線 是 琉 球 海 溝 與 馬 尼 拉 海 溝 位 置 6

15 兩 個 板 塊 互 相 擠 壓 碰 撞 時, 比 重 大 的 海 洋 板 塊 ( 約 2.9g/cm 3 ) 會 被 擠 壓 到 比 重 小 的 大 陸 板 塊 ( 約 2.65 g/cm 3 ) 的 下 方, 隱 沒 到 地 函 中, 熔 化 消 失 另 外, 愈 老 的 海 洋 板 塊 的 比 重 會 逐 漸 變 大, 最 終 也 會 產 生 隱 沒 作 用, 因 此 現 存 海 洋 板 塊 的 年 齡 都 非 常 年 輕, 最 老 的 海 洋 板 塊 年 齡 只 有 1 億 8000 萬 年, 因 此 擠 壓 型 邊 界 又 稱 為 破 壞 型 邊 界 雖 然, 海 溝 是 海 洋 板 塊 消 失 之 處, 但 卻 是 大 陸 板 塊 增 生 的 地 方 當 海 洋 板 塊 隱 沒 伸 入 地 下 約 75~120 公 里 深 時, 就 會 產 生 熔 融 岩 漿, 而 板 塊 逐 漸 消 失 在 地 函 中 新 生 的 岩 漿 從 隱 沒 帶 上 升 竄 入 上 方 的 大 陸 板 塊 形 成 隱 沒 型 的 火 山, 周 而 復 始 不 斷 的 作 用, 造 成 大 陸 板 塊 不 斷 的 增 生 變 大 因 為 比 重 較 小 的 大 陸 板 塊 不 會 產 生 隱 沒, 所 以 會 一 直 存 在 地 球 表 面, 目 前 發 現 最 古 老 的 大 陸 板 塊 年 齡 約 40 億, 遠 老 於 最 古 老 的 海 洋 板 塊 板 塊 邊 界 是 地 球 上 地 質 最 活 躍 不 穩 定 的 地 區 : 板 塊 的 張 裂 形 成 新 的 海 洋 地 殼, 板 塊 的 擠 壓 讓 海 洋 地 殼 的 消 失, 但 產 生 新 的 大 陸 地 殼 只 要 地 函 仍 維 持 熾 熱 的 對 流, 便 能 帶 動 板 塊, 進 行 生 生 不 息 的 板 塊 運 動 此 外, 地 球 無 論 是 張 裂 或 擠 壓 的 板 塊 邊 界,45 億 年 來 不 斷 有 活 躍 的 火 山 活 動, 源 源 不 絕 提 供 生 命 起 源 或 維 持 生 命 的 最 重 要 物 質 - 水 的 唯 一 來 源, 少 了 曾 不 間 斷 的 板 塊 運 動, 就 沒 有 持 續 演 化 的 生 命, 也 就 沒 有 活 生 生 的 地 球 如 今 一 遍 死 寂 沒 有 生 命 的 火 星 與 月 球, 就 是 因 為 星 球 的 地 函 岩 漿 已 冷 卻, 板 塊 不 再 運 動, 無 法 提 供 水, 也 就 無 法 創 造 維 持 生 命 7

16 2 火 成 岩 形 成 環 境 與 火 成 岩 種 類 與 產 狀 2.1 火 成 岩 形 成 環 境 在 板 塊 邊 界, 地 函 岩 漿 沿 著 地 殼 裂 隙 湧 出 地 表, 便 形 成 了 火 山 擠 壓 型 板 塊 邊 界 與 張 裂 型 板 塊 邊 界 分 別 製 造 了 不 同 類 型 的 火 山, 沿 著 邊 界 形 成 一 系 列 數 千 公 里 的 火 山 鏈 板 塊 構 造 環 境 分 為 兩 種, 一 屬 於 張 裂 型 板 塊 邊 界, 例 如 位 於 海 洋 板 塊 的 中 洋 脊 與 大 陸 裂 谷 另 一 屬 於 擠 壓 型 板 塊 邊 界, 例 如 位 於 大 陸 與 海 洋 板 塊 間 的 隱 沒 帶 這 些 環 境 都 會 在 板 塊 相 互 擠 壓 拉 張 的 作 用 下, 產 生 地 底 的 岩 漿 活 動 另 一 種 火 山 較 少 見, 叫 做 熱 點, 是 板 塊 下 有 個 長 期 固 定 的 岩 漿 柱 ( 稱 為 熱 柱 或 地 幔 柱 ), 熱 源 來 自 深 部 的 地 函 與 地 核 邊 界, 熾 熱 狹 窄 的 岩 漿 柱 上 升 到 地 殼 下, 燒 熔 地 殼, 湧 出 地 面 形 成 火 山 ( 圖 3) 熱 點 的 火 山 會 隨 著 板 塊 移 動, 離 開 後 就 死 亡, 但 熱 柱 上 又 會 形 成 新 生 火 山, 周 而 復 始, 便 出 現 了 一 列 火 山 鏈 最 著 名 的, 就 是 太 平 洋 板 塊 當 中 的 夏 威 夷 - 帝 王 海 山 島 鏈, 延 伸 長 達 5000 多 公 里 2.2 火 成 岩 的 外 觀 結 構 所 謂 火 成 岩, 泛 指 岩 漿 凝 固 而 成 的 岩 石, 首 先, 從 外 觀 結 構 來 認 識 岩 漿 冷 卻 成 為 岩 石 時 的 深 度, 決 定 了 火 成 岩 的 外 觀 結 構 岩 漿 凝 固 的 時 候 是 否 湧 出 地 面 是 分 類 關 鍵, 可 分 為 以 下 兩 大 類 : 侵 入 岩 與 噴 出 岩 ( 圖 5) 這 兩 大 類 火 成 岩, 外 觀 結 構 ( 產 狀 ) 截 然 不 同 侵 入 岩 又 分 為 深 成 岩 與 淺 成 岩, 岩 漿 從 地 函 侵 入 地 殼 中, 在 地 底 冷 卻 凝 固, 有 各 種 不 同 的 型 態, 如 岩 基 岩 株 岩 盆 岩 蓋 岩 脈 噴 出 岩 ( 又 稱 為 火 山 岩 ), 則 是 岩 漿 噴 出 地 表 後 才 冷 卻 凝 固 的 岩 石 8

17 圖 5 岩 漿 侵 入 地 殼 中 冷 卻 形 成 的 岩 石 稱 為 侵 入 岩, 有 各 種 不 同 的 型 態 岩 漿 噴 出 地 表 產 生 的 岩 石 稱 為 噴 出 岩, 或 稱 為 火 山 岩, 有 火 山 碎 屑 岩 ( 火 山 灰 與 火 山 角 礫 岩 ) 與 熔 岩 侵 入 岩 岩 漿 從 地 函 上 升 穿 入 地 殼, 若 停 滯 在 地 下, 冷 卻 之 後 形 成 堅 硬 的 岩 石, 稱 為 侵 入 岩, 依 凝 固 的 地 殼 深 度, 又 分 為 深 成 岩 (>3 公 里 ) 與 淺 成 岩 (<3 公 里 ) 由 於 岩 漿 停 滯 地 下, 岩 漿 溫 度 可 以 維 持 較 久, 因 此 在 緩 慢 冷 卻 的 過 程 中, 其 中 的 礦 物 有 足 夠 的 時 間 結 晶, 可 長 成 較 大 的 晶 體 通 常, 愈 深 處 形 成 的 礦 物 顆 粒 愈 大, 所 以 與 淺 成 岩 相 較 之 下, 深 成 岩 的 礦 物 晶 體 較 大 如 花 崗 岩 屬 於 深 成 岩, 肉 眼 可 見 數 公 釐 至 數 公 分 的 石 英 正 長 石 雲 母 等 的 礦 物 結 晶 ; 輝 綠 岩 屬 於 淺 成 岩, 斜 長 石 或 輝 石 的 結 晶 礦 物 同 樣 肉 眼 可 見, 但 顆 粒 僅 數 公 釐 侵 入 地 下 的 岩 漿 冷 卻 形 成 岩 石, 在 不 同 的 深 度 不 同 的 地 底 環 境, 岩 體 外 形 大 小 不 一, 大 致 可 分 為 : 岩 基 岩 株 岩 盆 岩 蓋 岩 床 岩 脈 ( 圖 6) 等 不 同 結 構 ( 圖 5) 一 般 而 言, 岩 基 或 岩 株 的 位 置 比 較 深, 多 出 現 深 成 岩, 其 餘 大 都 位 於 淺 部, 所 以 多 出 現 淺 成 岩 9

18 圖 6 玄 武 岩 岩 脈 像 一 道 筆 直 的 矮 牆, 或 稱 為 岩 牆 ( 澎 湖 島 ) 噴 出 岩 一 旦 岩 漿 突 破 地 殼 噴 出 地 表 以 後, 才 凝 固 成 火 成 岩, 便 稱 為 噴 出 岩 或 火 山 岩 ( 圖 7) 噴 出 岩 可 依 據 岩 石 產 狀 ( 外 觀 結 構 ) 分 為 火 山 碎 屑 岩 與 熔 岩 流 火 山 碎 屑 岩 又 依 顆 粒 粗 細 再 分 為 火 山 灰 與 火 山 角 礫 岩 火 山 岩 的 產 狀 取 決 於 火 山 噴 發 的 形 式, 噴 發 形 式 可 分 為 以 下 7 種 ( 圖 8): 冰 島 式 夏 威 夷 式 : 屬 於 寧 靜 式 噴 發, 不 會 爆 發 火 山 灰 或 火 山 彈, 只 有 熔 岩 流 從 火 山 口 溢 流 出 來, 如 洪 水 朝 四 方 漫 流 斯 沖 波 利 式 維 蘇 威 式 : 屬 於 爆 發 型, 會 噴 出 火 山 彈 或 熔 岩, 以 及 少 量 火 山 灰 伏 爾 坎 寧 式 皮 連 式 普 林 尼 式 : 屬 於 猛 爆 型, 會 噴 出 大 量 氣 體 火 山 灰 與 火 山 彈, 造 成 較 大 的 衝 擊 10

19 圖 7 上 部 黑 色 岩 層 屬 於 玄 武 岩 熔 岩, 覆 蓋 在 層 層 的 黃 色 凝 灰 岩 之 上 這 些 凝 灰 岩 是 從 玄 武 岩 風 化 侵 蝕 下 來 的 碎 屑 堆 積 而 成, 也 稱 為 再 積 性 火 山 碎 屑 岩 ( 東 吉 嶼 ) 圖 8 火 山 依 照 噴 出 火 山 物 質 多 寡 爆 發 威 力 或 噴 發 型 式 分 為 七 種 型 態 BOX 1: 岩 漿 成 份, 決 定 火 山 噴 發 的 形 式 火 山 以 哪 種 形 式 噴 發, 取 決 於 岩 漿 的 黏 稠 度, 黏 稠 度 又 取 決 於 岩 漿 的 溫 度 成 份 11

20 與 氣 體 含 量, 其 中, 又 以 岩 漿 成 份 這 因 素 最 重 要 岩 漿 成 份 中, 影 響 最 直 接 的, 就 是 二 氧 化 矽 (SiO2) 的 含 量, 不 僅 決 定 火 山 噴 發 形 式, 乃 至 火 山 岩 的 產 狀 岩 漿 二 氧 化 矽 含 量 越 多, 越 酸 性, 黏 稠 度 就 變 大, 噴 發 形 式 越 猛 烈 岩 漿 越 基 性, 黏 稠 度 越 小, 火 山 不 易 猛 烈 噴 發, 而 是 緩 和 地 溢 流 SiO2 含 量 岩 漿 種 類 溫 度 黏 稠 度 氣 體 含 量 噴 發 型 態 <~52% 52-66% >~66% 基 性 mafic 中 性 intermediate 酸 性 felsic ~1100 低 低 洪 流 式 ~1000 中 中 爆 發 式 ~800 高 高 猛 爆 式 此 外, 岩 漿 中 氣 體 的 多 寡, 也 會 造 成 不 同 的 噴 發 形 式 岩 漿 中 經 常 含 有 揮 發 性 氣 體 成 份 ( 水 二 氧 化 碳 硫 化 氫 氟 氯 ), 當 岩 漿 往 上 湧 升 而 解 壓 時, 會 釋 出 氣 體 形 成 氣 泡, 氣 泡 愈 多, 岩 漿 內 部 壓 力 ( 氣 壓 ) 也 隨 之 增 加 等 到 岩 漿 中 氣 壓 大 於 周 圍 岩 層 壓 力, 岩 漿 就 會 爆 開, 產 生 火 山 噴 發 此 現 象 如 同 搖 晃 汽 水 瓶 後 打 開 瓶 蓋 的 情 景 汽 水 原 溶 解 大 量 的 二 氧 化 碳 氣 體, 受 搖 晃 後, 二 氧 化 碳 氣 體 釋 出 變 成 氣 泡, 瓶 內 壓 力 快 速 增 加, 瓶 蓋 一 旦 被 打 開 ( 釋 壓 ), 瓶 中 汽 水 與 二 氧 化 碳 氣 泡 瞬 間 大 量 噴 出, 就 如 同 猛 爆 形 式 的 火 山 噴 發 BOX 2: 岩 漿 成 份, 決 定 火 成 岩 的 岩 性 地 質 學 家 依 二 氧 化 矽 的 含 量, 可 大 致 將 火 成 岩 的 岩 性 區 分 出 酸 性 - 中 性 - 基 性 三 大 類 因 此, 火 山 岩 則 可 細 分 為 : 流 紋 岩 安 山 岩 與 玄 武 岩 流 紋 岩 : 屬 酸 性 火 山 岩, 火 山 都 呈 現 猛 爆 式 噴 發, 噴 發 物 都 為 火 山 彈 與 火 山 灰, 不 會 有 熔 岩 流 安 山 岩 : 屬 中 性 火 山 岩, 火 山 噴 發 方 式 常 為 爆 發 式, 偶 有 熔 岩 流, 火 山 岩 產 12

21 狀 有 凝 灰 岩 火 山 角 礫 岩, 以 及 熔 岩 為 了 清 楚 區 別 它 的 岩 性 與 產 狀, 會 稱 為 安 山 岩 質 火 山 角 礫 岩 與 安 山 岩 質 熔 岩 玄 武 岩 : 屬 基 性 火 山 岩, 火 山 噴 發 方 式 大 都 為 洪 流 式, 少 有 火 山 角 礫, 產 狀 大 都 屬 於 火 山 熔 岩, 也 稱 為 玄 武 岩 質 熔 岩 (BOX 2 圖 ) BOX 2 圖 上 層 黑 色 具 柱 狀 節 理 是 玄 武 岩 質 熔 岩, 覆 蓋 在 呈 層 的 凝 灰 岩 ( 再 積 性 火 山 碎 屑 岩 ) 之 上, 接 觸 面 有 一 層 紅 色 土 壤 ( 七 美 嶼 ) 2.3 來 自 不 同 板 塊 環 境 的 火 成 岩 決 定 岩 漿 噴 發 形 式 火 成 岩 產 狀 火 成 岩 岩 性 的 最 重 要 因 素, 是 岩 漿 中 的 二 氧 化 矽 成 份, 而 決 定 二 氧 化 矽 成 份 多 寡 的 關 鍵, 在 於 不 同 的 板 塊 構 造 環 境 ( 圖 3) 岩 漿 皆 來 自 地 殼 下 的 地 函, 當 岩 漿 的 來 源 深 度 不 同, 成 份 便 不 同 當 岩 漿 來 自 不 同 的 深 度, 來 自 不 同 的 板 塊 構 造 環 境, 部 分 熔 融 效 應 岩 漿 演 化 過 程 也 會 製 造 出 不 同 成 份 的 岩 漿, 凝 固 產 生 不 同 種 類 的 火 成 岩 以 下 就 依 這 三 大 類 板 塊 構 造 環 境, 來 說 明 幾 種 常 見 的 火 成 岩 13

22 2.3.1 隱 沒 帶 的 火 成 岩 當 相 鄰 兩 個 板 塊 互 相 擠 壓, 之 後, 比 重 較 大 的 海 洋 板 塊 就 會 被 擠 壓 下 沈, 隱 沒 到 另 一 比 重 較 小 的 大 陸 板 塊 之 下 ( 圖 9) 通 常 海 洋 板 塊 隱 沒 到 深 度 約 75~120 公 里 的 地 函 時, 會 熔 融 形 成 岩 漿 這 環 境 產 生 的 岩 漿, 除 了 海 洋 板 塊 ( 包 括 洋 底 沉 積 物 海 水 ), 還 包 括 隱 沒 帶 上 方 的 褉 形 地 函, 也 熔 融 了 大 陸 地 殼 的 物 質, 所 以 岩 漿 成 份 偏 向 中 性 酸 性 (SiO2>60 %) 隱 沒 帶 常 見 的 岩 石 有 : 侵 入 深 層 地 殼 的 酸 性 花 崗 岩, 噴 出 地 表 的 中 性 安 山 岩 或 酸 性 的 流 紋 岩 大 陸 裂 谷 的 火 成 岩 這 種 板 塊 張 裂 的 環 境 位 在 大 陸 地 殼 當 中 : 地 殼 底 下 的 地 函 岩 漿 對 流 造 成 大 陸 地 殼 上 拱 張 裂 變 薄, 最 後 裂 開 形 成 大 陸 裂 谷 假 如 持 續 張 裂, 新 的 海 洋 板 塊 會 出 現 於 裂 谷 中 間, 成 為 新 的 海 洋 ( 圖 9), 如 現 今 的 東 非 裂 谷 與 紅 海 地 函 岩 漿 上 湧 穿 透 大 陸 地 殼 的 過 程 中, 會 混 入 一 些 大 陸 地 殼 的 物 質, 改 變 了 岩 漿 的 成 份 新 的 岩 漿 成 份 同 樣 較 偏 向 中 性 酸 性, 形 成 常 見 岩 石 有 侵 入 深 層 地 殼 的 酸 性 花 崗 岩, 噴 出 地 表 的 中 性 安 山 岩 或 酸 性 的 流 紋 岩 當 地 殼 持 續 擴 張 變 薄, 被 大 陸 地 殼 物 質 混 染 的 機 會 變 少, 岩 漿 成 份 就 會 逐 漸 穩 定 維 持 為 基 性 的 玄 武 岩, 形 成 大 規 模 玄 武 岩 的 海 洋 地 殼 6500~3000 萬 年 前, 東 亞 地 區 在 地 殼 張 裂 作 用 下, 火 山 都 以 爆 發 式 噴 發, 產 生 安 山 岩 的 火 山 碎 屑 岩, 花 嶼 的 安 山 岩 火 山 岩 與 熔 岩 就 屬 於 這 時 期 的 火 山 3000~800 萬 年 前, 持 續 張 裂 作 用 下 噴 發 的 火 山 岩 就 屬 於 洪 流 式 的 玄 武 岩 熔 岩 流 ; 如 澎 湖 群 島 的 玄 武 岩 熔 岩 形 成 的 火 山 熔 岩 平 台 14

23 圖 9 各 不 同 大 地 構 造 環 境 之 下 產 生 的 火 山 與 不 同 的 火 成 岩 種 類 中 洋 脊 的 火 成 岩 中 洋 脊 通 常 出 現 在 海 洋 地 殼 之 內, 岩 漿 從 地 函 直 接 湧 出 ( 圖 9), 雖 然 也 會 混 染 到 其 他 海 洋 地 殼 物 質, 但 成 份 是 相 似 的, 所 以 中 洋 脊 噴 出 的 岩 漿 都 屬 於 基 性 玄 武 岩 熔 岩 流 3000~1500 萬 年 前, 南 中 國 海 形 成 的 地 殼 就 屬 於 海 洋 地 殼 從 這 三 種 產 生 火 成 岩 的 地 球 板 塊 環 境 而 言, 各 種 火 成 岩 的 形 成 與 大 地 構 造 環 境 有 著 非 常 密 切 的 關 係 無 論 擠 壓 型 或 張 裂 型 環 境, 只 要 岩 漿 受 到 大 陸 地 殼 物 質 的 混 染, 火 成 岩 就 會 趨 向 中 性 或 酸 性 的 成 份, 噴 發 的 火 山 岩 以 火 山 角 礫 岩 與 火 山 灰 為 主, 有 流 紋 岩 或 安 山 岩 若 處 於 海 洋 板 塊 當 中, 沒 有 受 到 大 陸 地 殼 物 質 的 混 染, 火 成 岩 就 會 趨 向 基 性 玄 武 岩 的 成 份, 噴 發 岩 以 熔 岩 流 為 主 2.4 澎 湖 群 島 火 山 岩 澎 湖 群 島 火 山 岩 除 了 花 嶼 屬 於 安 山 岩 之 外, 其 它 島 嶼 都 屬 於 玄 武 岩 花 嶼 火 山 岩 形 成 於 6500 萬 年 前, 此 時 東 亞 的 大 地 構 造 環 境 剛 發 展 成 為 張 裂 環 境, 地 函 岩 漿 湧 出 穿 透 厚 層 的 大 陸 地 殼, 造 成 大 陸 地 殼 物 質 混 染 比 率 較 高, 岩 漿 成 份 趨 向 於 中 性 安 山 岩, 噴 發 方 式 屬 於 爆 發 式, 以 火 山 角 礫 為 主 6500~3000 萬 年 前, 臺 灣 的 火 山 噴 發 也 都 屬 於 此 類 型, 噴 出 的 火 成 岩 為 安 山 岩 質 火 山 灰 與 火 山 角 礫 岩 15

24 3000 萬 年 前 之 後, 地 殼 拉 張 逐 漸 變 薄, 岩 漿 受 到 大 陸 地 殼 物 質 混 染 比 率 較 低, 岩 漿 成 份 屬 於 玄 武 岩, 噴 發 方 式 都 為 寧 靜 式 的 熔 岩 流 澎 湖 群 島 的 火 山 岩 都 屬 於 1600~800 萬 年 前 噴 發 的 玄 武 岩 熔 岩, 以 及 經 過 風 化 侵 蝕 堆 積 的 火 山 碎 屑 岩 ( 稱 為 再 積 性 火 山 碎 屑 岩 ) 此 時 期 臺 灣 的 火 山 活 動, 僅 零 星 發 生 在 一 些 地 點, 且 短 暫 噴 發 玄 武 岩 熔 岩 2.5 澎 湖 群 島 玄 武 岩 的 火 山 外 型 與 熔 岩 結 構 澎 湖 群 島 位 在 歐 亞 板 塊 的 內 部, 由 於 白 堊 紀 的 太 平 洋 海 洋 板 塊 的 隱 沒 擠 壓 停 止 了, 板 塊 構 造 環 境 轉 為 拉 張, 歐 亞 板 塊 的 張 裂 導 致 地 函 岩 漿 穹 起 上 湧, 在 歐 亞 板 塊 東 側 的 板 塊 內 部 形 成 大 區 域 的 對 流 熱 柱, 約 6500 萬 年 前 開 始 一 系 列 岩 漿 活 動, 由 早 期 爆 發 型 的 錐 狀 火 山, 轉 變 為 洪 流 型 的 熔 岩 流, 形 成 盾 狀 火 山, 直 到 約 800 萬 年 前 才 全 面 停 止 火 山 活 動 澎 湖 群 島 因 此 成 形 火 山 外 型 澎 湖 群 島 是 洪 流 式 熔 岩 流 形 成 的 熔 岩, 由 於 玄 武 岩 熔 岩 的 黏 稠 度 較 低, 岩 漿 從 裂 隙 狀 的 火 山 口 溢 出 時, 像 洪 流 一 般 快 速 的 朝 四 面 八 方 的 低 地 漫 流 到 很 遠 的 距 離, 形 成 廣 大 且 平 坦 的 熔 岩 台 地, 也 因 為 火 山 外 型 像 武 士 的 盾 牌, 因 此 稱 為 盾 狀 火 山 ( 圖 10) 大 屯 山 火 山 噴 出 的 岩 漿 是 黏 稠 度 高 的 安 山 岩 熔 岩, 岩 漿 流 動 不 遠 就 冷 卻 成 堅 硬 的 岩 石, 就 呈 現 凸 起 的 鐘 狀 火 山 外 型 澎 湖 群 島 涵 蓋 的 面 積 約 有 1000 平 方 公 里, 可 讓 我 們 想 像 1000 萬 年 前 的 澎 湖 正 處 於 大 規 模 噴 發 的 活 躍 期, 當 時 熾 熱 的 熔 岩 流 像 洪 水 一 般 四 處 漫 流 的 景 象 澎 湖 的 基 性 玄 武 岩 熔 岩 大 規 模 噴 發 時, 熔 岩 可 流 到 數 公 里 之 外, 盾 狀 火 山 坡 度 非 常 和 緩, 在 外 側 的 坡 度 大 約 2 度, 靠 近 火 山 口 處 可 達 到 10 度 盾 狀 火 山 通 常 會 由 多 次 熔 岩 流 層 層 堆 疊, 形 成 廣 大 的 平 台, 也 稱 為 熔 岩 平 台, 雖 然 澎 湖 群 島 長 期 受 到 海 浪 的 沖 蝕, 原 來 的 火 山 外 型 已 遭 大 規 模 破 壞, 但 從 侵 蝕 殘 餘 的 島 嶼 外 型 與 結 構, 仍 具 有 平 台 狀 ( 平 頂 山 ), 海 崖 剖 面 也 清 楚 看 出 層 層 的 熔 岩 結 構 16

25 圖 10 盾 狀 火 山 熔 岩 中 的 氣 泡 結 構 玄 武 岩 熔 岩 雖 然 不 像 酸 性 火 山 岩 含 有 大 量 的 氣 體, 但 在 岩 漿 湧 出 地 表 附 近 時 的 解 壓 作 用, 還 是 會 釋 出 其 中 的 揮 發 性 氣 體, 在 岩 漿 中 形 成 氣 泡, 一 旦 氣 體 逃 逸 了, 氣 泡 的 形 狀 便 遺 留 下 來, 形 成 許 多 圓 型 或 橢 圓 型 的 孔 洞 熔 岩 流 動 時, 這 些 氣 泡 在 會 被 黏 稠 的 岩 漿 拖 曳, 變 成 橢 圓 型 或 扁 平 狀, 與 流 動 的 底 面 或 熔 岩 流 的 頂 面 平 行 排 列 ( 圖 11) 若 發 現 玄 武 岩 含 有 層 層 排 列 的 氣 孔 結 構, 就 可 找 到 與 之 平 行 的 熔 岩 流 動 層 面 此 外, 氣 泡 體 積 較 大 時, 當 氣 泡 的 浮 力 大 於 岩 漿 的 黏 滯 力, 氣 泡 就 會 在 岩 漿 中 上 升, 留 下 一 條 條 垂 直 層 面 的 豎 管 狀 痕 跡, 稱 為 氣 孔 柱 ( 圖 12), 又 稱 為 氣 泡 逃 脫 構 造, 通 常 出 現 在 熔 岩 流 的 底 部 氣 孔 柱 假 如 在 枕 狀 玄 武 岩 中 形 成, 就 會 呈 現 放 射 狀 17

26 圖 11 上 層 熔 岩 分 布 許 多 的 氣 孔, 愈 上 部 的 氣 孔 愈 大, 底 部 則 呈 現 管 狀 氣 孔 ( 將 軍 澳 嶼 ) 18

27 圖 12 熔 岩 中 垂 直 層 面 的 氣 孔 柱, 裡 面 含 有 後 來 填 充 的 次 生 礦 物 ( 將 軍 澳 嶼 ) 熔 岩 中 的 柱 狀 節 理 熔 岩 冷 卻 收 縮 造 成 的 岩 石 破 裂 稱 為 柱 狀 節 理 或 冷 卻 節 理, 與 其 他 受 力 破 裂 的 節 理 不 同 形 成 柱 狀 節 理 的 火 成 岩 不 僅 僅 有 玄 武 岩 熔 岩, 安 山 岩 熔 岩 與 熔 結 凝 灰 岩 當 中 也 可 發 現 柱 狀 節 理 的 截 面 成 多 邊 型, 通 常 呈 四 至 八 邊 形, 其 中 以 六 邊 形 最 常 見 ( 圖 13) 柱 狀 節 理 的 高 度 通 常 為 1 至 5 公 尺, 最 高 可 達 30 公 尺 ( 圖 14), 截 切 面 直 徑 通 常 小 於 1 公 尺, 但 也 可 達 到 3 公 尺 熔 岩 柱 狀 節 理 破 裂 的 裂 面 通 常 與 冷 卻 面 垂 直 ( 圖 15), 就 會 垂 直 熔 岩 流 底 部 與 地 19

28 表 接 觸 面, 以 及 熔 岩 流 頂 部 與 空 氣 的 接 觸 面, 所 以, 節 理 面 就 會 垂 直 熔 岩 的 層 面 發 育 ( 圖 14) 一 次 熔 岩 流 冷 卻 形 成 的 熔 岩, 通 常 發 育 出 三 層 厚 度 十 數 至 數 十 公 尺 的 柱 狀 節 理 ( 圖 16); 底 層 與 頂 層 因 為 與 地 面 及 空 氣 接 觸 而 快 速 冷 卻, 形 成 規 則 狀 的 垂 直 節 理, 中 層 因 為 冷 卻 速 度 較 慢, 而 產 生 不 規 則 狀 的 節 理 面 ( 圖 15, 圖 17) 常 見 的 柱 狀 節 理 型 態 都 呈 層 狀, 這 是 因 為 熔 岩 流 大 都 沿 著 水 平 的 地 面 層 層 流 動 假 如 地 表 面 凹 凸 不 平, 或 熔 岩 侵 入 裂 隙 中 ( 岩 脈 ), 就 會 發 育 出 各 種 型 態 的 柱 狀 節 理 ( 圖 18, 圖 19): 山 型 : 出 現 於 有 多 個 冷 卻 面 的 環 境, 如 岩 石 裂 隙 玫 瑰 花 型 : 形 成 於 岩 漿 的 噴 出 口, 岩 漿 湧 出 形 成 圓 丘 狀 ( 圖 20) 扇 型 : 形 成 於 岩 漿 流 入 凹 谷 處 ( 圖 21) 盆 型 : 出 現 於 冷 卻 面 呈 弧 形 的 環 境 圖 13 柱 狀 節 理 截 面 外 型 通 常 呈 四 至 八 邊 型 ( 東 吉 嶼 ) 20

29 圖 14 垂 直 柱 狀 節 理 ( 七 美 嶼 ) 圖 15 柱 狀 節 理 型 態 都 與 地 面 呈 垂 直 21

30 圖 16 熔 岩 形 成 的 節 理 通 常 分 為 三 層 圖 17 熔 岩 形 成 三 層 節 理, 熔 岩 底 部 與 地 面 ( 藍 線 ) 的 接 觸 面, 黃 色 沉 積 岩 是 火 山 碎 屑 岩 ( 鋤 頭 嶼 ) 22

31 圖 18 柱 狀 節 理 分 為 四 種 型 態, 形 成 原 因 與 熔 岩 流 接 觸 冷 卻 面 的 形 狀 有 關 圖 19 當 熔 岩 的 接 觸 面 不 是 水 平 時, 柱 狀 節 理 會 形 成 傾 斜, 尤 其 侵 入 岩 層 中 的 岩 體 ( 七 美 嶼 ) 23

32 圖 20 東 吉 之 眼 是 岩 漿 ( 棕 色 ) 侵 入 柱 狀 玄 武 岩 ( 灰 黑 色 ) 的 侵 入 岩, 冷 卻 後 形 成 玫 瑰 花 型 節 理 ( 東 吉 嶼 ) 圖 21 扇 型 節 理, 熔 岩 底 部 接 觸 面 ( 白 線 ) 呈 現 凹 槽 狀 的 弧 形 面 ( 東 吉 嶼 ) 24

33 3 礦 物 與 岩 石 澎 湖 群 島 的 火 山 岩, 除 了 花 嶼 為 安 山 岩, 其 餘 都 為 玄 武 岩 火 成 岩 的 種 類 與 所 處 的 板 塊 構 造 環 境 息 息 相 關, 從 6500 萬 年 前 以 來, 澎 湖 一 直 處 於 大 陸 板 塊 內 的 張 裂 環 境, 所 以 早 期 形 成 安 山 岩, 晚 期 形 成 玄 武 岩 火 成 岩 岩 石 內 部 的 礦 物 結 構 組 織 與 種 類 ( 圖 22), 也 與 岩 漿 的 演 化 過 程 密 不 可 分 以 下 分 別 說 明 安 山 岩 與 玄 武 岩 的 岩 石 與 礦 物 特 色 圖 22 火 成 岩 分 類 是 依 據 岩 石 中 各 種 主 要 元 素 的 含 量, 尤 其 是 二 氧 化 矽 ; 或 可 以 利 用 礦 物 種 類 來 分 類 3.1 安 山 岩 花 嶼 的 火 山 岩, 是 約 6500 萬 年 前 噴 發 的 安 山 岩 質 火 山 角 礫 岩 與 少 量 的 安 山 岩 質 熔 岩 6500 萬 年 前, 東 亞 的 板 塊 構 造 剛 發 展 為 張 裂 環 境, 基 性 的 地 函 岩 漿 (SiO2<52%) 25

34 湧 出 必 須 穿 透 較 厚 的 大 陸 地 殼 ( 酸 性 花 崗 岩 質 ), 部 份 熔 融 的 過 程 混 入 了 高 比 例 的 大 陸 地 殼 物 質 (SiO2>66%), 導 致 岩 漿 成 分 趨 向 中 性 (SiO2 約 為 57-63%)( 圖 22), 爆 發 式 噴 發 出 火 山 角 礫 為 主, 凝 固 後 的 岩 性 為 安 山 岩 安 山 岩 的 主 要 礦 物 有 斜 長 石 輝 石, 部 份 有 角 閃 石 黑 雲 母 與 磁 鐵 礦 安 山 岩 另 一 個 外 觀 特 徵, 那 就 是 斑 狀 組 織 的 結 構 : 岩 石 可 以 看 見 大 顆 粒 斑 狀 礦 物 分 散 在 無 結 晶 顆 粒 的 岩 質 當 中 大 的 斑 狀 礦 物 稱 為 斑 晶, 常 見 的 有 白 色 的 斜 長 石 黑 色 的 輝 石, 有 時 含 有 黑 色 的 角 閃 石 ; 而 斑 晶 之 間 非 礦 物 顆 粒 的 基 質, 是 尚 未 結 晶 的 隱 晶 質 火 山 玻 璃 ( 圖 ), 從 顯 微 鏡 下 也 可 看 出 同 樣 的 結 構 ( 圖 ) BOX 3: 為 何 安 山 岩 會 呈 現 斑 狀 結 構? 這 與 岩 漿 湧 出 的 過 程 有 關 安 山 岩 質 岩 漿 最 初 從 地 函 上 升 侵 入 大 陸 地 殼, 在 地 殼 中 與 周 圍 岩 石 產 生 熔 融 作 用, 高 溫 岩 漿 在 地 底 歷 經 一 段 長 時 間, 進 行 結 晶 分 化 作 用 而 開 始 生 成 一 些 礦 物 ( 斑 晶 ), 之 後, 岩 漿 才 噴 出 地 表, 快 速 冷 卻 形 成 尚 未 結 晶 的 火 山 玻 璃 ( 基 質 ) 安 山 岩 也 就 有 了 斑 晶 基 質 共 存 的 結 構 3.2 玄 武 岩 3000 萬 年 前 之 後, 由 於 大 陸 地 殼 被 拉 張 逐 漸 變 薄, 地 函 岩 漿 湧 出 過 程 中, 只 少 量 發 生 部 份 熔 融 作 用, 較 少 被 大 陸 地 殼 物 質 混 染, 因 此 與 地 函 岩 漿 成 份 相 近, 岩 漿 的 二 氧 化 矽 含 量 小 於 54%( 圖 22), 屬 於 玄 武 岩, 噴 發 方 式 都 為 洪 流 式 的 熔 岩 流 尤 其 是 1400 至 800 萬 年 前 之 間, 是 澎 湖 群 島 火 山 噴 發 的 高 峰, 所 見 的 火 山 岩 都 是 玄 武 岩 質 熔 岩, 僅 局 部 地 點 因 岩 漿 與 海 水 接 觸, 可 能 發 生 小 規 模 爆 發, 產 生 火 山 碎 屑 岩 玄 武 岩 的 主 要 礦 物 有 斜 長 石 ( 鈣 長 石 ) 與 輝 石, 以 及 隱 晶 質 的 火 山 玻 璃 ( 圖 22, 圖 23), 部 份 地 區 含 有 橄 欖 石 或 橄 欖 岩 團 塊 由 於 玄 武 岩 岩 漿 從 地 函 到 地 表 所 經 歷 的 時 間 較 短, 岩 漿 來 不 及 形 成 大 的 斑 晶 礦 物, 礦 物 顆 粒 都 較 小, 甚 至 大 部 份 是 隱 晶 質 的 火 山 玻 璃, 僅 含 少 量 且 微 小 的 斜 長 石 與 26

35 輝 石 圖 23 包 溫 反 應 系 列, 礦 物 在 岩 漿 中 生 成 的 順 序 與 溫 度 關 係, 以 及 不 同 種 類 火 成 岩 中 存 在 不 同 的 礦 物 3.3 礦 物 岩 石 是 由 各 種 礦 物 混 合 組 成 的 火 成 岩 在 岩 漿 冷 卻 過 程 中 會 分 化 結 晶 出 礦 物, 有 的 是 肉 眼 可 見 的 大 顆 晶 體, 有 的 則 是 玻 璃 質 火 山 活 動 的 同 時, 在 岩 層 中 進 行 的 熱 液 換 質 作 用 也 會 新 產 生 一 些 礦 物, 稱 為 次 生 礦 物 岩 石 結 晶 分 化 的 礦 物 岩 漿 逐 漸 冷 卻 的 過 程 中, 因 為 岩 漿 溫 度 不 斷 變 化, 礦 物 的 結 晶 也 有 一 定 的 順 序, 地 質 學 家 稱 為 包 溫 反 應 系 列, 並 再 細 分 成 兩 大 類 礦 物 序 列 : (1) 鐵 鎂 礦 物 (2) 斜 長 石 礦 物 ( 圖 23) 當 岩 漿 經 過 長 期 結 晶 分 化 作 用, 岩 漿 中 熔 點 較 高 的 礦 物 會 先 結 晶 出 來, 鎂 鐵 鈣 等 元 素 會 優 先 進 入 礦 物 漸 漸 地, 岩 漿 的 成 份 不 斷 改 變, 二 氧 化 矽 鉀 鈉 鋁 的 比 重 則 逐 漸 增 加 ( 圖 22) 因 此, 岩 漿 冷 卻 時, 會 由 高 溫 比 較 穩 定 的 礦 物 先 結 晶, 在 鐵 鎂 礦 物 的 不 連 續 序 列 27

36 中, 結 晶 的 先 後 順 序 是 : 橄 欖 石 輝 石 角 閃 石 黑 雲 母 在 這 同 時, 也 進 行 斜 長 石 的 連 續 序 列 結 晶 : 先 結 晶 熔 點 較 高 的 鈣 斜 長 石, 隨 著 溫 度 逐 漸 降 低, 鈉 的 比 率 增 加 溫 度 若 繼 續 下 降, 還 有 正 長 石 ( 鉀 長 石 ) 白 雲 母 會 接 著 結 晶, 最 後 是 石 英 澎 湖 的 玄 武 岩 是 由 基 性 岩 漿 冷 卻 而 成 的, 所 以 經 由 結 晶 分 化 作 用 產 生 的 主 要 礦 物 有 : 鈣 斜 長 石 輝 石 橄 欖 石, 磁 鐵 礦 與 鈦 鐵 礦, 以 及 少 見 的 角 閃 石 澎 湖 玄 武 岩 中 經 常 會 找 到 橄 欖 岩 團 塊 ( 圖 24), 那 不 是 岩 漿 結 晶 分 化 產 生 的 礦 物, 而 是 從 上 部 地 函 捕 獲 來 的 其 他 少 見 的 捕 獲 岩 或 礦 物, 還 有 安 山 岩 花 崗 岩 粒 變 岩 石 英 或 巨 大 的 輝 石 等 圖 24 玄 武 岩 中 捕 獲 的 橄 欖 岩 ( 望 安 嶼 ) 次 生 礦 物 次 生 礦 物 是 岩 石 形 成 之 後 生 成 的 礦 物, 與 岩 漿 的 結 晶 分 化 作 用 沒 有 關, 但 是 會 受 到 岩 石 或 礦 物 成 份 的 影 響, 因 此 許 多 次 生 礦 物 的 元 素 是 來 源 於 岩 石 自 身 的 成 份, 而 部 份 可 能 由 熱 液 或 地 下 水 從 外 處 攜 帶 而 來 所 以 次 生 礦 物 有 的 是 自 身 岩 石 或 礦 物 風 化 或 28

37 成 岩 作 用 產 生, 另 外 是 由 熱 液 或 地 下 水 攜 帶 的 礦 物 質 沉 澱 產 生 的 澎 湖 玄 武 岩 的 次 生 礦 物 有 兩 種 來 源, 一 充 填 在 氣 孔 中, 一 是 鎂 鐵 礦 物 風 化 產 生 的 風 化 作 用 產 生 的 礦 物 大 都 無 法 以 肉 眼 辨 識, 必 須 以 光 學 顯 微 鏡 分 辨, 因 此 本 書 僅 介 紹 充 填 在 氣 孔 中 肉 眼 可 辨 識 的 礦 物 玄 武 岩 經 常 有 氣 孔 晶 洞 ( 大 氣 孔 或 溶 蝕 洞 ) 或 裂 隙, 只 要 環 境 適 當, 地 下 水 或 海 水 流 經 孔 洞 時 便 沉 澱 下 礦 物 質, 形 成 礦 物 常 見 的 礦 物 有 方 解 石 霰 石 鐵 白 雲 石 沸 石 瑪 瑙 蛋 白 石 玉 髓 菱 鐵 礦 褐 鐵 礦 等, 有 時 也 含 一 些 黏 土 礦 物, 如 蒙 脫 石 皂 石 由 於 這 些 晶 洞 的 礦 物 時 時 呈 現 透 明 白 紅 綠 藍 紫 等 多 彩 顏 色, 俗 稱 為 文 石, 常 引 起 雅 石 愛 好 者 的 注 目 與 收 藏 澎 湖 文 石 中 充 填 的 礦 物 以 方 解 石 與 霰 石 為 主, 成 分 皆 為 碳 酸 鈣 CaCO3, 顏 色 主 要 為 透 明 或 白 色 其 他 同 為 白 色 的 伴 生 礦 物, 包 含 瑪 瑙 玉 髓 等 石 英 質 礦 物, 另 有 菱 鐵 礦 褐 鐵 礦 與 鐵 白 雲 石, 呈 現 淡 紅 或 褐 色 其 實, 方 解 石 霰 石 瑪 瑙 玉 髓 在 沉 澱 結 晶 時, 礦 物 質 溶 液 中 多 含 有 其 他 微 量 元 素 或 雜 質, 因 此 產 生 不 同 的 顏 色 文 石 的 不 同 顏 色 色 環 ( 圖 25), 表 示 每 次 沉 澱 時 溶 液 的 微 量 元 素 或 雜 質 皆 有 所 不 同, 進 而 可 從 色 環 的 變 化, 分 辨 不 同 時 期 的 沉 澱 晶 洞 中 形 成 的 碳 酸 鹽 礦 物, 其 碳 酸 組 成 有 三 種 來 源 (1) 海 水 中 的 碳 酸 鹽,(2) 有 機 質 分 解 後 產 生 的 碳 酸 鹽, 以 及 (3) 由 岩 石 或 礦 物 溶 解 的 碳 酸 鹽 這 三 種 碳 酸 鹽 的 碳 同 位 素 組 成 都 不 同, 可 以 從 碳 酸 鹽 礦 物 的 碳 及 氧 同 位 素 分 析, 了 解 文 石 形 成 當 時 的 溫 度 ( 氧 同 位 素 ) 與 化 學 環 境 ( 碳 同 位 素 ) 目 前 研 究, 表 示 澎 湖 玄 武 岩 中 的 文 石 是 形 成 在 地 表 附 近, 霰 石 形 成 溫 度 約 20, 方 解 石 形 成 溫 度 不 超 過 50, 文 石 的 成 份 來 源 可 能 來 自 海 水 的 碳 酸 鹽 ; 沸 石 形 成 溫 度 約 100, 可 能 熱 水 溶 液 所 沉 澱 結 晶 而 成 29

38 圖 25 氣 孔 中 填 充 不 同 顏 色 環 狀 的 方 解 石 結 晶 以 下 針 對 文 石 或 晶 洞 中 比 較 常 見 的 9 種 礦 物, 簡 單 描 述 其 基 本 性 質 : 1. 方 解 石 ( 圖 26) 成 份 :CaCO3 硬 度 :3 比 重 :2.71 晶 系 : 六 方 晶 系 鑑 定 特 徵 : 野 外 最 快 辨 別 的 方 法, 是 以 稀 鹽 酸 滴 在 上 面, 碳 酸 鈣 成 分 會 立 即 反 應 冒 出 二 氧 化 碳 的 氣 泡 方 解 石 也 以 最 多 樣 的 結 晶 外 形 著 稱, 至 少 超 過 千 種 ( 圖 27), 其 中 以 菱 面 體 偏 三 角 面 體 與 柱 狀 最 常 見 方 解 石 的 解 理 十 分 發 達, 受 外 力 敲 擊 很 容 易 沿 菱 面 體 方 向 裂 開 而 呈 現 菱 面 體 方 解 石 也 以 很 強 的 雙 折 射 效 應 著 稱, 當 光 線 通 過 晶 瑩 剔 透 的 方 解 石 結 晶 ( 俗 稱 冰 洲 石 ), 會 分 成 兩 組 方 向 的 光 線, 因 為 兩 個 方 向 的 折 射 率 有 很 大 差 距, 由 冰 洲 石 透 視 下 方 的 影 像 時, 可 以 看 到 兩 組 重 疊 影 像 ( 圖 28) 產 狀 : 重 要 的 造 岩 礦 物 之 一, 是 沉 積 物 在 成 岩 過 程 最 重 要 的 膠 結 物, 也 常 見 於 礦 脈, 是 地 表 常 見 的 次 生 礦 物 此 外, 大 部 份 的 石 灰 岩 都 以 方 解 石 為 最 主 要 的 組 成 礦 30

39 物, 通 常 是 珊 瑚 礁 或 是 生 物 碎 屑 堆 積 而 成 少 部 份 的 方 解 石 由 碳 酸 鈣 直 接 沉 澱 形 成, 例 如 鐘 乳 石, 以 及 冷 或 熱 的 鈣 質 泉 水 形 成 的 方 解 石 沉 積 物, 稱 為 鈣 華, 如 美 國 黃 石 公 園 大 面 積 的 鈣 華 沉 積 物, 而 成 為 重 要 的 地 質 景 觀 點 ( 圖 29) 圖 26 填 充 在 管 狀 氣 孔 中 的 方 解 石 結 晶 ( 將 軍 澳 嶼 ) 圖 27 方 解 石, 填 充 在 玄 武 岩 節 理 中 ( 將 軍 澳 嶼 ) 31

40 圖 28 冰 洲 石 透 視 下 方 可 以 看 到 兩 組 重 疊 影 像 ( 攝 於 維 也 納 自 然 史 博 物 館 ) 圖 29 美 國 黃 石 公 園 溫 泉 沉 澱 的 鈣 華 沉 積 物 2. 霰 石 ( 圖 30) 32

41 成 份 :CaCO3 硬 度 :3.5-4 比 重 :2.94 晶 系 : 斜 方 晶 系 鑑 定 特 徵 : 同 為 碳 酸 鹽 類, 遇 稀 鹽 酸 也 會 反 應 冒 泡 但 常 見 的 晶 形 是 針 狀 錐 面 體, 晶 體 通 常 以 聚 集 放 射 狀 產 出, 結 晶 也 常 形 成 雙 晶 而 成 假 六 方 晶 體, 產 地 以 西 班 牙 亞 拉 岡 最 著 名, 也 是 霰 石 英 文 名 稱 的 由 來 產 狀 : 與 方 解 石 成 份 相 同, 卻 具 有 不 同 的 結 晶 構 造 一 般 地 表 環 境 比 較 適 合 方 解 石 生 成, 即 使 最 初 以 霰 石 晶 出, 最 終 也 將 逐 漸 轉 變 成 方 解 石 的 結 構 圖 30 填 充 在 氣 孔 中 的 霰 石 結 晶 ( 將 軍 澳 嶼 ) 3. 菱 鐵 礦 成 份 :FeCO3 硬 度 :

42 比 重 :3.96 晶 系 : 六 方 晶 系 鑑 定 特 徵 : 顏 色 呈 淡 棕 到 暗 棕 色, 可 溶 於 熱 鹽 酸 並 產 生 氣 泡 晶 體 常 呈 菱 面 體 ( 圖 31), 具 彎 曲 的 表 面, 也 常 見 球 狀 結 核 產 狀 : 鐵 元 素 在 地 殼 排 名 第 四, 在 較 還 原 的 環 境, 同 時 又 有 碳 酸 存 在, 就 會 生 成 碳 酸 鐵 的 菱 鐵 礦, 因 此 常 在 黏 土 中 發 現, 又 被 稱 為 泥 鐵 礦 圖 31 菱 鐵 礦 礦 物 結 晶, 攝 於 維 也 納 自 然 史 博 物 館 4. 鐵 白 雲 石 成 份 :CaFe(CO3)2, 與 白 雲 石, CaMg(CO3)2 為 完 全 固 溶 體, 比 重 和 折 射 率 隨 鐵 質 含 量 增 加 而 增 加 硬 度 :3.5-4 比 重 :3.10 晶 系 : 六 方 晶 系 34

43 鑑 定 特 徵 : 典 型 的 鐵 白 雲 石 呈 微 黃 的 白 色, 鐵 氧 化 會 變 成 棕 黃 色 在 冷 鹽 酸 中 反 應 很 慢, 但 很 容 易 溶 於 熱 鹽 酸 並 產 生 氣 泡 通 常 沒 有 很 好 的 結 晶, 若 有 結 晶, 外 形 與 白 雲 石 相 似 產 狀 : 在 碳 酸 質 豐 富 的 地 表 環 境, 鐵 白 雲 石 會 自 然 晶 出, 或 是 以 Fe 置 換 碳 酸 鈣 的 Ca 形 成 由 於 玄 武 岩 中 FeO 的 含 量 可 高 達 10% 以 上, 風 化 過 程 鐵 質 很 容 易 溶 入 地 下 水 中, 成 為 次 生 的 鐵 白 雲 石 材 料 的 來 源, 因 此 常 在 文 石 中 形 成 暗 棕 色 的 紋 帶 5. 玉 髓 石 英 是 地 表 分 布 最 廣 泛 的 礦 物, 可 以 許 多 不 同 的 型 式 存 在 而 具 各 種 不 同 的 變 種 名 稱 粗 粒 結 晶 稱 為 水 晶, 呈 現 無 色 透 明 的 柱 狀 結 晶, 如 果 因 為 結 晶 缺 陷 或 含 有 其 他 雜 質 時, 會 產 生 各 種 顏 色 不 同 的 水 晶, 如 紫 水 晶 粉 晶 黃 水 晶 或 煙 晶 等 地 表 環 境 生 成 的 石 英, 因 為 溫 度 與 雜 質 的 影 響, 較 少 可 以 長 成 粗 粒 結 晶, 常 常 是 很 小 的 結 晶 體 呈 纖 維 狀, 如 瑪 瑙 與 玉 髓 ( 圖 32), 或 細 粒 狀 的 燧 石 與 碧 玉 瑪 瑙 玉 髓 可 能 在 纖 維 或 顆 粒 間 混 入 其 他 雜 質 而 呈 現 不 同 的 顏 色, 這 些 雜 質 也 會 降 低 玉 髓 的 硬 度 與 比 重 成 份 :SiO2 硬 度 :~7 比 重 :~2.65 晶 系 : 六 方 晶 系 鑑 定 特 徵 : 玉 髓 為 纖 維 狀 的 石 英 礦 物 聚 合 體 的 通 稱, 為 褐 色 至 灰 色 半 透 明, 一 般 呈 現 絲 綢 般 的 光 澤, 光 線 受 玉 髓 細 微 纖 維 組 織 反 射, 呈 現 豐 厚 的 潤 澤 感, 反 成 為 玉 髓 的 重 要 特 色 也 因 為 玉 髓 的 纖 維 狀 結 構, 讓 玉 髓 的 韌 性 十 足, 適 合 進 行 雕 琢 加 工, 與 閃 玉 一 樣 成 為 巧 雕 的 原 料 產 狀 : 玉 髓 常 見 於 岩 石 裂 縫 或 晶 洞, 由 於 二 氧 化 矽 普 遍 以 膠 體 存 在 於 地 下 水 中, 因 此 玉 髓 往 往 以 襯 底 的 方 式, 出 現 在 晶 洞 的 圍 岩 與 大 顆 粒 礦 物 結 晶 之 間 地 表 的 物 理 化 學 環 境 不 甚 穩 定, 地 下 水 充 滿 各 式 雜 質, 非 常 適 合 作 為 結 晶 的 核 種, 而 長 成 許 多 的 小 結 晶, 這 也 是 地 表 長 成 的 次 生 礦 物 多 呈 球 狀 葡 萄 狀 ( 圖 33) 腎 狀 或 乳 35

44 房 狀 的 隱 晶 質 聚 集 體 圖 32 藍 玉 髓 36

45 圖 33 葡 萄 狀 外 觀 的 藍 玉 髓 6. 瑪 瑙 成 份 :SiO2 硬 度 :~7 比 重 :~2.65 晶 系 : 六 方 晶 系 鑑 定 特 徵 : 為 不 同 顏 色 和 孔 隙 度 互 層 之 玉 髓, 通 常 為 細 緻 平 行 排 列 的 帶 狀 呈 同 心 圓 ( 圖 34), 某 些 瑪 瑙 的 顏 色 變 化 並 不 呈 帶 狀 而 以 不 規 則 的 形 式 分 布, 台 北 故 宮 博 物 院 有 名 的 五 花 肉 石, 就 是 帶 狀 瑪 瑙 經 巧 雕 而 成 一 般 商 業 用 的 瑪 瑙, 顏 色 都 是 人 工 處 理 的 產 狀 : 瑪 瑙 的 產 狀 與 玉 髓 類 似, 只 是 具 條 帶 外 形 特 徵 的 歸 類 為 瑪 瑙 圖 34 同 心 圓 帶 狀 瑪 瑙 7. 蛋 白 石 37

46 成 份 :SiO2 nh2o 硬 度 :5-6 比 重 : 鑑 定 特 徵 : 蛋 白 石 基 本 是 非 晶 質, 可 是 基 本 組 成 的 二 氧 化 矽 球 體 卻 是 有 序 的 排 列 蛋 白 石 依 市 場 價 值 可 分 為 貴 重 蛋 白 石 與 普 通 蛋 白 石 兩 種, 差 別 在 於 前 者 具 有 變 彩 效 應 : 礦 物 內 部 因 為 緊 密 排 列 的 平 行 面, 讓 入 射 光 互 相 干 涉 產 生 繞 射 效 應, 轉 動 蛋 白 石, 會 出 現 不 同 顏 色 ( 圖 35) 貴 重 蛋 白 石 根 據 顏 色 再 區 分 成 白 蛋 石 黑 蛋 白 石, 與 火 蛋 白 石 產 狀 : 可 經 由 溫 泉 天 水 或 低 溫 原 生 溶 液 在 地 表 淺 處 生 成 雨 季 時, 大 量 降 水 溶 解 了 地 表 岩 石 的 二 氧 化 矽 並 帶 往 地 底 岩 石 的 孔 隙 間, 等 乾 季 來 臨, 地 下 水 層 的 水 分 因 熾 熱 的 陽 光 蒸 發, 原 本 溶 於 地 下 水 中 的 澳 洲, 尤 其 是 二 氧 化 矽 便 以 膠 體 形 式 沉 澱 而 成 蛋 白 石 澳 洲 南 部 乾 燥 的 新 南 威 爾 斯 省 出 產 了 世 界 最 優 質 的 蛋 白 石 二 氧 化 矽 的 溶 解 度 是 與 溫 度 及 酸 鹼 度 息 息 相 關, 在 氣 候 乾 燥 或 火 山 區 域, 偶 然 的 驟 雨 特 別 容 易 把 地 表 岩 層 或 土 壤 中 二 氧 化 矽 淋 餘 出 來, 由 地 下 水 或 火 山 溫 泉 帶 到 特 定 區 域 沉 澱, 或 取 代 樹 木 貝 殼 生 物 骨 骼 組 織 形 成 矽 化 木 ( 圖 36) 與 化 石 圖 35 蛋 白 石 38

47 圖 36 黃 石 公 園 矽 化 木 8. 方 沸 石 沸 石 群 礦 物 為 一 大 群 含 水 矽 酸 鹽 類 所 構 成, 均 具 AlO4-SiO4 四 面 體 建 構 之 網 狀 結 構, 澎 湖 的 沸 石 大 多 為 方 沸 石 成 份 :NaAlSi2O6 H2O 硬 度 : 比 重 : 晶 系 : 等 軸 晶 系 鑑 定 特 徵 : 結 晶 相 當 不 錯, 常 呈 偏 方 面 體 產 狀 : 常 見 於 玄 武 岩 的 孔 洞 中, 為 熱 液 作 用 之 產 物, 形 成 溫 度 在 100 以 上, 與 葡 萄 石 方 解 石 等 熱 液 礦 物 共 生 9. 褐 鐵 礦 褐 鐵 礦 是 野 外 使 用 的 名 稱, 用 來 泛 指 無 法 確 認 成 份 的 含 水 鐵 氧 化 物, 常 為 地 表 常 39

48 見 的 針 鐵 礦 與 黏 土 礦 物 混 合 體 成 份 :FeO OH nh2o 硬 度 :3~5 鑑 定 特 徵 : 顏 色 為 黃 棕 至 暗 棕 色, 硬 度 視 共 生 的 軟 錳 礦 或 黏 土 礦 物 含 量 而 有 3~5 之 間 不 等 的 變 化 條 痕 黃 棕 色, 可 與 地 表 常 見 的 赤 鐵 礦 區 別 產 狀 : 有 地 表 氧 化 環 境 中 含 鐵 礦 物 經 過 風 化 作 用 轉 變 而 來, 或 是 在 海 水 和 泉 水 中, 透 過 無 機 或 生 物 作 用 直 接 沉 澱 而 成, 常 在 沼 澤 潟 湖 環 境 形 成 厚 層 疏 鬆 多 孔 的 沼 鐵 礦 澎 湖 玄 武 岩 的 氧 化 鐵 含 量 可 以 達 到 10% 以 上, 風 化 過 程 產 生 的 次 生 氧 化 鐵 在 氣 孔 中 沉 澱 形 成 暗 棕 色 環 帶 ( 圖 37) 圖 37 填 充 在 氣 孔 中 的 褐 鐵 礦 結 晶 ( 將 軍 澳 嶼 ) 40

49 4 澎 湖 群 島 的 地 形 欲 了 解 昔 日 的 火 山 地 形, 必 須 從 現 今 澎 湖 群 島 及 周 圍 海 域 地 形 的 特 徵 來 推 測 當 時, 澎 湖 群 島 中 央 的 水 道 可 能 將 整 區 分 隔 為 兩 個 主 要 噴 發 區 雖 然, 澎 湖 水 道 是 現 今 地 質 作 用 造 成 的 海 底 地 形, 但 也 可 能 因 為 早 期 地 質 與 地 形 特 性, 導 致 水 道 的 發 育 以 現 今 東 亞 大 陸 棚 地 質 與 地 形 特 徵 來 看, 當 時 有 許 多 沿 裂 隙 噴 發 的 火 山, 澎 湖 群 島 應 該 是 岩 漿 噴 發 量 大 又 活 躍 的 主 要 噴 發 中 心 之 一, 堆 積 了 厚 層 的 火 山 熔 岩, 岩 漿 活 動 也 可 能 持 續 最 久 (1700~800 萬 年 前 ) 澎 湖 群 島 也 是 唯 一 露 出 海 面 的 中 新 世 火 山 熔 岩 台 地 澎 湖 群 島 誕 生 於 1600~800 萬 年 前, 洪 流 式 岩 漿 從 東 亞 大 陸 棚 大 規 模 的 溢 流 出 來, 在 大 陸 棚 形 成 高 出 海 面 的 熔 岩 平 台 之 後, 歷 經 800 萬 年 的 海 浪 侵 蝕, 至 今 僅 殘 留 百 餘 座 的 島 嶼 及 礁 岩, 出 露 海 面 ; 已 不 復 見 昔 日 寬 闊 平 坦 的 完 整 火 山 平 台 地 形 4.1 地 形 概 況 澎 湖 群 島 大 致 可 從 海 域 地 形 區 分 為 南 北 兩 群, 澎 湖 群 島 位 於 台 灣 海 峽 的 澎 湖 主 水 道, 水 深 75~100 多 公 尺, 但 群 島 中 央 ( 虎 井 嶼 與 望 安 嶼 之 間 ) 海 底 有 一 條 水 流 向 西 水 深 50~75 公 尺 的 分 支 水 道, 進 一 步 將 澎 湖 分 隔 為 北 方 群 島 與 南 方 群 島 ( 圖 38) 北 方 群 島 有 虎 井 嶼 桶 盤 嶼 西 嶼 ( 漁 翁 島 ) 澎 湖 島 白 沙 島 中 屯 嶼 吉 貝 嶼 鳥 嶼 過 嶼 目 斗 嶼, 以 及 其 他 小 島 南 方 群 島 包 括 望 安 島 將 軍 澳 嶼 花 嶼 貓 嶼 七 美 嶼 西 嶼 坪 東 嶼 坪 西 吉 嶼 東 吉 嶼 ( 上 述 四 島 稱 為 南 方 四 島 ), 以 及 其 他 小 島 41

50 圖 38 澎 湖 群 島 周 圍 的 海 底 地 形, 藍 色 線 是 現 今 的 海 岸 線, 紅 色 區 域 屬 於 澎 湖 水 道 位 置 4.2 火 山 地 形 現 今 澎 湖 群 島 中 最 古 老 的 熔 岩 平 台 約 形 成 於 1600 萬 年 前, 即 使 600 萬 年 前, 蓬 萊 造 山 運 動 造 成 澎 湖 群 島 東 方 的 板 塊 邊 界 碰 撞 擠 壓 形 成 了 台 灣 島, 但 至 今 造 山 運 動 始 終 未 曾 影 響 到 澎 湖 群 島, 一 直 孤 立 在 台 灣 海 峽 的 大 陸 棚 上 800 萬 年 以 前, 澎 湖 火 山 可 能 由 一 系 列 的 火 山 裂 隙 噴 出 大 量 的 熔 岩, 構 成 寬 闊 的 火 山 熔 岩 平 台 平 坦 的 火 山 島 外 型, 從 遠 方 海 上 遙 望, 就 像 一 座 略 高 於 海 面 的 平 頂 方 山 此 後, 由 於 海 面 升 降, 加 上 海 浪 的 衝 擊, 寬 闊 的 熔 岩 平 台 逐 漸 遭 侵 蝕 破 壞, 現 今 火 山 表 層 已 被 切 割 成 為 破 碎 零 散 的 地 形 6000 年 以 來, 被 高 水 位 海 面 淹 沒 之 下, 整 體 地 形 呈 現 零 零 星 星 的 眾 多 小 島 嶼 澎 湖 火 山 島 矗 立 於 海 洋 當 中, 從 形 成 至 今 數 百 萬 年, 長 期 受 海 水 強 烈 的 侵 蝕, 包 括 波 浪 潮 汐 與 海 流, 海 灣 內 的 海 岸, 受 潮 汐 作 用 影 響 更 大 此 外, 地 球 的 海 面 時 而 升 時 而 降, 澎 湖 群 島 海 岸 線 也 隨 之 變 化, 導 致 海 面 上 升 時, 島 嶼 面 積 就 變 小 ; 反 之, 島 嶼 面 積 就 擴 大 雖 然, 目 前 所 見 的 火 山 地 形 歷 經 了 800 萬 年 以 來 的 風 化 侵 蝕 作 用, 原 始 的 火 山 面 貌 大 多 已 被 改 變 但 現 今 的 海 岸 地 形 卻 是 近 6000 年 以 來 被 海 洋 雕 塑 造 成 的 42

51 BOX 4: 是 火 山 原 始 表 面, 還 是 海 蝕 平 台? 這 些 侵 蝕 殘 留 的 島 嶼 表 面, 大 致 上 仍 可 約 略 看 出 一 致 的 地 形 特 徵 : 地 表 平 坦 那 麼, 如 何 確 認 此 平 面 是 原 本 的 火 山 表 面, 還 是 海 浪 侵 蝕 形 成 的 平 坦 海 階 呢? 從 澎 湖 群 島 海 岸 的 崖 壁 上 發 現 : 在 熔 岩 層 中 夾 了 至 少 二 層 海 洋 沉 積 的 石 英 砂 岩 岩 層, 表 示 過 去 海 水 曾 幾 度 淹 沒 澎 湖 火 山 的 熔 岩 平 台, 但 又 被 後 期 熔 岩 覆 蓋 熔 岩 形 成 最 後 期, 雖 曾 有 海 水 淹 沒 局 部 堆 積 石 英 砂 岩, 但 應 不 足 以 在 澎 湖 全 區 產 生 廣 大 的 侵 蝕 平 台 地 形 ( 海 階 ), 所 以 現 今 所 見 各 島 嶼 的 平 台 地 表, 雖 然 曾 經 受 到 侵 蝕, 但 大 部 份 應 該 是 原 始 的 熔 岩 平 台 火 山 地 形 面 現 今 澎 湖 群 島 地 表 地 貌 主 要 形 成 約 1000 萬 年 前, 是 較 後 期 且 最 大 規 模 的 火 山 活 動 所 以, 目 前 所 見 的 平 頂 山 大 都 是 1000 萬 年 前 的 熔 岩 平 台 地 形, 長 期 曝 露 地 表, 遭 受 風 化 成 厚 層 的 紅 土 土 壤 BOX 5: 澎 湖 的 紅 土 層 與 紅 化 的 岩 石 澎 湖 群 島 各 島 嶼 的 表 面 經 常 出 現 紅 土 層, 表 示 陸 地 已 出 露 很 長 的 時 間, 而 且 地 表 侵 蝕 速 率 很 低, 導 致 岩 石 產 生 化 學 風 化 此 外, 位 在 下 層 的 玄 武 岩 層 頂 面, 也 經 常 出 現 紅 土 層, 表 示 當 時 的 熔 岩 流 是 在 陸 地 溢 出 ( 而 非 海 底 噴 發 ), 而 且 持 續 相 當 長 的 時 間 曝 露 於 地 表, 接 受 風 化 另 外, 常 在 層 層 玄 武 岩 層 中 的 熔 岩 頂 面 呈 現 紅 色 外 觀, 但 不 是 風 化 形 成 的 紅 色 土 壤 層, 只 是 原 本 黑 色 玄 武 岩 變 為 紅 色 這 是 受 到 之 後 的 熾 熱 熔 岩 的 熱 烤, 產 生 氧 化 作 用 形 成 的 顏 色 ( 氧 化 鐵 ) 澎 湖 群 島 多 為 玄 武 岩, 有 較 多 含 鐵 元 素 的 礦 物, 長 時 間 風 化 或 熱 烤, 鐵 元 素 就 會 轉 變 為 紅 色 的 氧 化 鐵 ( 鐵 鏽 ), 所 以 較 易 紅 土 化 或 紅 化 現 象 43

52 4.3 澎 湖 的 岩 漿 活 動 歷 史 澎 湖 群 島 地 表 出 露 最 老 的 玄 武 岩 年 代 約 1600 萬 年 前, 最 年 輕 的 年 代 約 800 萬 年 前, 以 下 將 從 玄 武 岩 的 年 代 與 地 層 堆 疊 關 係, 說 明 這 段 歷 經 約 800 萬 年 的 火 山 演 化 歷 史 總 體 而 言,1600~900 萬 年 前 期 間, 為 主 要 的 火 山 噴 發 時 期, 鹼 性 與 矽 質 玄 武 岩 都 有, 但 鹼 性 玄 武 岩 的 噴 發 規 模 較 大, 矽 質 玄 武 岩 僅 出 現 在 北 方 群 島 的 火 山 活 動 南 方 群 島 由 鹼 性 玄 武 岩 熔 岩 所 構 成, 約 形 成 於 1100~800 萬 年 前 1600~1400 萬 年 前 : 望 安 島 將 軍 澳 嶼 是 此 時 期 噴 發 的 玄 武 岩 熔 岩 出 露 海 拔 最 高 的, 可 能 是 當 時 的 噴 發 中 心 之 一, 熔 岩 較 厚, 岩 漿 成 份 以 矽 質 玄 武 岩 為 主 ; 北 方 群 島 西 嶼 桶 盤 嶼 中 屯 島 也 噴 發 此 時 期 的 矽 質 玄 武 岩, 但 海 拔 高 度 較 低 這 時 期 在 北 方 群 島 北 側, 出 現 了 另 一 以 鹼 性 玄 武 岩 的 火 山 噴 發 中 心 岩, 如 吉 貝 嶼 南 面 掛 嶼 雞 善 嶼 目 斗 嶼 1400~1200 萬 年 前 : 北 方 群 島 為 主 要 火 山 噴 發 的 區 域, 南 方 群 島 的 岩 漿 活 動 規 模 非 常 小 ( 東 吉 嶼 ) 這 時 期 構 成 北 方 群 島 最 主 要 的 玄 武 岩 岩 層, 岩 漿 成 份 分 為 鹼 性 玄 武 岩 與 矽 質 玄 武 岩, 其 中 火 山 島 主 體 以 鹼 性 玄 武 岩 熔 岩 為 主, 矽 質 玄 武 岩 熔 岩 零 星 分 布 在 外 圍, 覆 蓋 面 積 也 較 小 1200~900 萬 年 前 : 南 北 方 群 島 都 呈 現 大 規 模 的 火 山 噴 發 活 動, 此 時 期 的 火 山 熔 岩 構 成 了 現 今 澎 湖 群 島 的 表 層, 分 布 面 積 最 廣 北 方 群 島 的 鹼 性 玄 武 岩 與 矽 質 玄 武 岩 都 有, 但 南 方 群 島 都 屬 於 鹼 性 玄 武 岩 900~800 萬 年 前 : 澎 湖 的 火 山 活 動 已 進 入 強 弩 之 末, 沒 有 大 規 模 的 岩 漿 活 動, 僅 西 嶼 及 白 沙 島 煙 燉 山 出 現 非 常 小 規 模 的 噴 發, 屬 於 鹼 性 玄 武 岩 4.4 海 岸 地 形 除 了 特 殊 的 火 山 地 形, 澎 湖 群 島 座 落 台 灣 海 峽 當 中, 最 引 人 入 勝 的, 莫 過 於 特 殊 的 玄 武 岩 礁 岩 海 岸, 與 地 殼 升 降 活 動 快 速 的 台 灣 島 海 岸 截 然 不 同 約 6000 年 前, 海 44

53 面 上 升 到 現 今 位 置 就 已 停 滯 不 再 變 動, 加 上 澎 湖 群 島 沒 有 受 造 山 運 動 影 響 而 抬 升, 因 此 現 今 澎 湖 海 岸 接 受 海 洋 侵 蝕 作 用 已 長 達 6000 年 澎 湖 群 島 屬 於 礁 岩 海 岸, 以 侵 蝕 作 用 為 主, 少 有 沉 積 物 堆 積, 在 海 水 沖 蝕 下, 島 嶼 面 積 逐 漸 縮 小, 而 在 海 岸 形 成 廣 大 的 海 蝕 平 台 海 蝕 溝 海 蝕 凹 壁 海 蝕 洞 海 蝕 拱 門 海 蝕 柱, 都 是 澎 湖 海 岸 常 見 的 小 地 形 海 蝕 平 台 屬 於 侵 蝕 型 的 澎 湖 海 岸, 歷 經 了 長 達 6000 年 的 海 水 侵 蝕, 海 岸 會 逐 漸 朝 陸 地 退 縮, 並 形 成 廣 大 平 坦 的 海 蝕 平 台 ( 圖 39), 所 以, 澎 湖 群 島 沿 岸 在 低 潮 時, 都 會 露 出 寬 達 百 公 尺 以 上 的 廣 闊 海 蝕 平 台 ( 圖 40) ( 反 之, 台 灣 東 部 海 岸 也 屬 礁 岩 海 岸, 由 於 地 殼 快 速 抬 升, 海 岸 受 短 暫 的 侵 蝕 不 久 便 被 抬 升, 經 常 無 法 形 成 海 蝕 平 台, 或 僅 產 生 狹 窄 的 海 蝕 平 台 脫 離 海 面 成 為 海 階, 反 覆 侵 蝕 抬 升 的 結 果, 海 岸 就 出 現 不 同 高 度 的 海 階 與 海 蝕 洞 ) 海 蝕 平 台 主 要 形 成 於 潮 間 帶, 最 高 高 潮 線 最 低 低 潮 線 之 間, 除 了 受 潮 汐 與 海 浪 的 沖 蝕, 海 水 搬 運 的 岩 塊 與 沉 積 物 也 會 撞 擊 磨 蝕 岩 層, 尤 其 是 暴 風 時 期 的 暴 風 浪 最 強 烈 除 此 之 外, 還 進 行 著 化 學 風 化 與 生 物 作 用 最 常 見 的 化 學 風 化 作 用 如 海 水 殘 留 在 海 岸 礁 岩 凹 洞 時, 產 生 結 晶 岩 鹽 ( 圖 41) 造 成 岩 石 的 破 壞 常 見 的 生 物 作 用 如 礁 岩 上 附 著 的 生 物 悄 悄 進 行 著 生 物 的 侵 蝕 作 用, 如 鑽 孔 貝 牡 蠣 ( 圖 42) 螺 等 固 著 在 岩 石 表 面 時, 分 泌 有 機 酸 的 腐 蝕 作 用, 石 鼈 在 岩 石 表 面 啃 食 海 藻 時 的 機 械 性 侵 蝕 作 用 ( 圖 43) 海 岸 退 縮 的 過 程, 通 常 會 先 在 岩 壁 下 的 潮 間 帶 附 近 形 成 海 蝕 凹 壁 或 海 蝕 洞, 當 凹 壁 洞 逐 漸 擴 大, 上 方 岩 層 或 岩 壁 失 去 支 撐 就 崩 塌 海 岸 岩 層 經 過 長 期 的 侵 蝕, 岩 壁 ( 海 蝕 崖 ) 不 斷 後 退, 就 逐 漸 露 出 廣 大 平 坦 的 海 蝕 平 台 現 今 澎 湖 群 島 的 海 蝕 平 台 都 還 在 持 續 發 育 當 中 45

54 圖 39 海 蝕 平 台 與 海 蝕 凹 壁 的 形 成 圖 40 七 美 嶼 海 蝕 平 台 46

55 圖 41 礁岩凹槽中產生的結晶岩鹽 桶盤嶼 圖 42 著生在潮間帶岩石表面的牡蠣 東吉嶼 47

56 圖 43 石 鼈 在 岩 石 表 面 啃 食 時 造 成 機 械 性 的 侵 蝕 作 用 海 蝕 溝 海 蝕 凹 壁 海 蝕 洞 海 蝕 拱 門 海 蝕 柱 海 岸 岩 壁 受 海 浪 衝 擊 破 壞 時, 在 高 潮 線 以 下 會 凹 入 成 弧 形 岩 壁, 稱 為 海 蝕 凹 壁, 凹 壁 逐 漸 擴 大 深 入, 就 會 形 成 海 蝕 洞, 等 海 蝕 洞 持 續 擴 大, 就 變 成 海 蝕 拱 門 一 旦 海 蝕 拱 門 上 方 的 拱 斷 裂 崩 落, 一 側 的 拱 柱 就 成 孤 立 的 石 柱, 稱 為 海 蝕 柱 ( 圖 44) 以 上 這 些 小 地 形 如 海 蝕 平 台 海 蝕 凹 壁 海 蝕 洞 ( 圖 45) 海 蝕 拱 門 ( 圖 46) 海 蝕 柱 ( 圖 47) 海 蝕 溝 等 都 是 澎 湖 海 岸 常 見 的, 都 是 6000 年 以 來 持 續 不 間 斷 受 海 水 侵 蝕 的 結 果 初 期 產 生 海 蝕 凹 壁 與 海 蝕 洞, 經 常 與 岩 壁 的 岩 性 有 關, 較 破 碎 或 鬆 軟 的 岩 石 會 先 遭 受 海 水 攻 擊, 經 常 是 岩 層 的 節 理 面 或 斷 層 帶, 先 產 生 凹 壁 或 小 的 海 蝕 洞, 在 海 浪 衝 擊 下 持 續 擴 大 48

57 圖 44 海 岸 岩 壁 受 到 海 浪 衝 擊 破 壞 形 成 的 海 蝕 地 形, 從 裂 隙 演 變 到 海 蝕 柱 從 海 蝕 凹 壁 到 海 蝕 柱, 是 一 個 理 想 的 海 蝕 地 形 演 育 模 式, 但 並 非 所 有 的 海 蝕 地 形 都 依 照 這 樣 的 變 遷, 經 常 受 其 他 地 質 作 用 的 影 響 而 改 變 或 停 止, 最 常 見 的 影 響 如 快 速 的 地 殼 運 動 或 海 面 變 動, 可 能 讓 海 蝕 地 形 上 升 至 陸 地 高 處, 或 沒 入 海 中, 不 再 受 到 海 蝕 作 用 BOX 6: 澎 湖 6000 年 以 前 的 海 岸 地 形 澎 湖 群 島, 地 殼 屬 於 穩 定 的 區 域, 早 於 6000 年 以 前 的 海 蝕 地 形, 現 今 都 已 沒 入 海 中, 與 台 灣 東 部 花 東 海 岸 的 地 形 演 育 截 然 不 同 花 東 海 岸 沿 線 可 以 見 到 2 萬 多 年 前 至 數 千 年 前 的 海 蝕 凹 壁 海 蝕 洞 與 海 階, 這 些 原 本 都 應 被 海 水 淹 沒 的 地 形, 因 為 台 灣 造 山 運 動 隆 起 的 影 響, 反 倒 被 抬 升 到 數 十 公 尺 至 百 餘 公 尺 的 高 處 49

58 圖 45 鋤 頭 嶼 海 蝕 洞 圖 46 西 嶼 海 蝕 拱 門 50

59 圖 47 西 嶼 坪 海 蝕 柱 4.4 地 表 地 形 800 萬 年 以 前, 澎 湖 是 由 裂 隙 火 山 噴 發 產 生 熔 岩 平 台 構 成, 平 坦 的 火 山 外 型 就 像 一 座 海 上 的 方 山 ( 圖 48) 此 後, 受 到 海 面 的 升 降 與 海 浪 衝 擊 的 影 響, 寬 闊 的 熔 岩 平 台 逐 漸 被 衝 擊 破 壞, 現 今 ( 高 海 面 時 期 ) 已 不 復 見 完 整 平 坦 的 火 山 外 型, 在 長 期 侵 蝕 作 用 下, 火 山 外 型 已 被 切 割 成 為 破 碎 零 散 的 地 形 6000 年 以 來 又 被 海 水 淹 沒 之 下, 僅 呈 現 零 零 星 星 的 島 嶼 地 形 雖 然, 原 本 具 寬 闊 的 熔 岩 平 台 外 型, 在 這 些 侵 蝕 殘 留 的 島 嶼 表 面 大 致 還 可 以 約 略 看 出 原 本 平 坦 的 熔 岩 平 台 地 形 特 徵 51

60 圖 48 鋤 頭 嶼 裂 隙 火 山 產 生 的 熔 岩 平 台 外 型 1600~1000 萬 年 前 期 間, 雖 有 數 度 的 海 面 淹 沒 火 山, 所 以 在 澎 湖 群 島 海 崖 上 經 常 發 現 熔 岩 層 中 夾 有 沉 積 岩 層, 表 示 過 去 海 面 曾 經 淹 沒 澎 湖 的 火 山 熔 岩 平 台, 所 以 在 火 山 熔 岩 層 之 間, 經 常 可 見 含 有 大 量 化 石 的 沉 積 岩 層 ( 圖 49) 現 今 地 貌 主 要 在 1200~1000 萬 年 前 的 大 規 模 熔 岩 形 成 的 熔 岩 平 台 ( 圖 50) 熔 岩 平 台 長 期 曝 露 地 表 遭 受 風 化 作 用, 形 成 紅 土 壤 ( 圖 51) 海 面 淹 沒 火 山 應 該 不 足 以 造 成 澎 湖 全 區 產 生 廣 大 的 侵 蝕 平 台 地 形 ; 今 日 各 島 嶼 表 面 的 平 台 地 形 大 部 份 應 該 是 熔 岩 流 產 生 的 火 山 熔 岩 平 台 52

61 圖 49 火 山 熔 岩 中 夾 含 有 大 量 海 相 貝 與 螺 化 石 的 沉 積 層 圖 50 平 台 地 形 是 當 時 火 山 熔 岩 流 ( 垂 直 的 柱 狀 節 理 ) 的 地 表 面 53

62 圖 51 上 層 熔 岩 覆 蓋 在 紅 土 化 的 沉 積 層 上 面, 表 示 熔 岩 噴 發 之 前 的 地 表 已 經 曝 露 很 長 的 時 間, 形 成 了 紅 土 化 土 壤 紅 土 化 地 面 表 示 這 地 區 已 經 曝 露 有 很 長 時 間, 而 且 在 低 侵 蝕 速 率 的 環 境, 導 致 地 表 岩 石 產 生 紅 土 化 作 用 由 於 岩 石 都 含 有 鐵 元 素 ( 地 球 岩 石 中 十 大 主 要 元 素 之 一 ), 風 化 時 鐵 元 素 轉 變 為 紅 色 氧 化 鐵 (Fe3O2), 因 此 風 化 的 岩 石 表 面 或 土 壤 顏 色 呈 現 菊 色 或 淡 紅 色, 當 風 化 時 間 愈 久, 氧 化 鐵 含 量 愈 多, 顏 色 就 愈 紅 所 以 地 表 曝 露 時 間 愈 久, 土 壤 層 就 愈 厚 愈 紅 玄 武 岩 中 含 有 更 多 量 的 鐵 元 素, 同 樣 環 境 會 較 其 它 岩 石 更 容 易 紅 土 化 ( 圖 52) 54

63 圖 52 玄 武 岩 的 表 面 形 成 一 薄 層 紅 土, 愈 底 下 的 玄 武 岩 的 風 化 ( 紅 土 化 ) 程 度 則 逐 漸 降 低 除 了 各 島 嶼 地 表 形 成 紅 土 層 之 外, 在 玄 武 岩 熔 岩 頂 面 也 有 紅 化 現 象 或 形 成 紅 色 土 壤 層, 表 示 熔 岩 流 曝 露 地 表 持 續 一 段 相 當 長 的 時 間, 形 成 紅 土 化 土 壤 紅 化 現 象 是 受 到 赤 熱 的 熔 岩 流 覆 蓋 時 產 生 氧 化 作 用 而 呈 現 紅 化 現 象 ( 圖 53) 圖 53 灰 黑 色 玄 武 岩 熔 岩 中 夾 兩 層 紅 色 土 壤 層 或 紅 化 的 岩 石, 表 示 曾 有 多 次 熔 岩 流 的 堆 積 ( 東 吉 嶼 ) 55

64 5 澎 湖 群 島 地 質 演 化 史 澎 湖 群 島 百 餘 座 的 島 嶼 當 中, 僅 有 最 西 側 的 花 嶼 屬 於 安 山 岩, 其 餘 都 由 玄 武 岩 組 成 為 了 深 入 了 解 澎 湖 群 島 的 地 質 演 化 史, 必 須 從 中 生 代 1 億 4500 萬 年 前 ~6500 萬 年 前 的 白 堊 紀 歐 亞 板 塊 東 緣 的 環 境 談 起, 從 廣 大 久 遠 的 時 空 關 係 才 能 認 識 期 間 的 演 變 1 億 多 年 以 來, 歐 亞 板 塊 東 緣 歷 經 了 3 個 不 同 的 板 塊 構 造 環 境 : 古 太 平 洋 海 洋 板 塊 隱 沒 時 期 歐 亞 板 塊 東 緣 張 裂 時 期, 蓬 萊 造 山 運 動 時 期, 澎 湖 群 島 的 火 成 岩 完 整 紀 錄 了 東 亞 地 區 的 岩 漿 活 動 歷 史 以 下 就 從 一 億 多 年 前 的 古 太 平 洋 海 洋 板 塊 隱 沒 時 期 談 起 億 4500 萬 年 ~6500 萬 年 前 : 古 太 平 洋 板 塊 隱 沒 時 期 1 億 多 年 前 的 白 堊 紀, 澎 湖 鄰 近 的 地 理 環 境 與 今 日 近 似, 歐 亞 大 陸 東 側 同 樣 面 臨 太 平 洋, 歐 亞 大 陸 東 緣 也 同 屬 淺 海 的 大 陸 棚, 但 是, 海 底 的 板 塊 構 造 環 境, 與 今 日 略 有 不 同 當 年 的 太 平 洋 底 下, 有 個 古 太 平 洋 海 洋 板 塊 ( 現 已 完 全 隱 沒 消 失 ), 朝 向 周 圍 的 板 塊 隱 沒, 在 太 平 洋 四 週 形 成 眾 多 火 山 ( 即 古 代 的 環 太 平 洋 火 環 帶 ), 鄰 近 澎 湖 的 海 域 與 陸 地 也 位 於 火 環 帶, 火 山 活 動 頻 仍 當 時, 歐 亞 板 塊 東 側 與 古 太 平 洋 海 洋 板 塊 相 鄰 ( 現 今 東 側 與 菲 律 賓 海 洋 板 塊 相 鄰 ), 板 塊 邊 界 呈 現 擠 壓 狀 態, 古 太 平 洋 海 洋 板 塊 朝 西 隱 沒 到 歐 亞 板 塊 之 下, 在 東 亞 沿 海 形 成 綿 延 數 千 公 里 的 火 山 帶, 火 山 大 規 模 猛 爆 噴 發 ( 圖 54), 於 今 日 中 國 沿 海 的 廣 東 福 建 至 浙 江, 乃 至 今 日 台 灣 所 處 的 海 域, 噴 出 大 量 酸 性 的 流 紋 岩 白 堊 紀 這 段 時 期, 地 球 上 出 現 了 大 規 模 的 火 山 噴 發, 長 期 排 放 大 量 二 氧 化 碳 氣 體, 是 大 量 生 物 出 現 的 寒 武 紀 (5 億 4 千 5 百 萬 年 以 來 ) 以 來, 地 球 最 熱 的 時 代 古 環 太 平 洋 火 環 的 火 山 噴 發, 正 是 當 時 助 長 氣 候 暖 化 的 主 因 之 一 56

65 圖 54 白 堊 紀 時 期, 古 太 平 洋 板 塊 朝 西 隱 沒, 在 中 國 華 南 地 區 形 成 大 規 模 的 火 山 噴 發, 臺 灣 位 於 東 亞 海 棚 邊 緣 的 島 嶼 萬 年 ~800 萬 年 前 : 歐 亞 板 塊 東 緣 張 裂 時 期 到 了 7500~6500 萬 年 前 的 白 堊 紀 末 期, 太 平 洋 海 洋 板 塊 的 隱 沒 作 用 停 止, 板 塊 構 造 環 境 轉 變 為 大 陸 板 塊 內 部 的 張 裂 環 境, 同 樣 也 會 出 現 火 山 活 動, 但 火 山 噴 發 的 規 模 和 形 式 已 大 不 相 同 歐 亞 板 塊 東 緣 的 板 塊 構 造 環 境, 此 階 段 由 擠 壓 隱 沒 轉 變 為 穩 定 張 裂, 因 地 殼 拉 張 產 生 的 正 斷 層, 在 東 亞 大 陸 棚 形 成 一 系 列 張 裂 地 塹 ( 沈 陷 盆 地 ) 地 壘 57

66 ( 隆 起 高 地 ), 澎 湖 群 島 就 位 在 澎 湖 隆 起 高 地 之 上 地 殼 因 為 拉 張 逐 漸 變 薄, 出 現 一 些 大 小 斷 層, 提 供 了 岩 漿 上 湧 的 機 會, 進 而 噴 出 地 表, 火 山 活 動 再 度 活 躍 ( 圖 55) 不 過, 這 時 期 的 火 山 活 動 已 不 如 前 一 階 段 的 全 面 大 規 模, 僅 出 現 於 局 部 地 區 火 山 噴 發 作 用 也 較 緩 和, 大 多 為 洪 流 式 的 熔 岩 流, 不 再 有 白 堊 紀 時 期 猛 爆 型 的 噴 發 火 山 岩 岩 性 也 由 酸 性 流 紋 岩, 轉 變 為 中 性 安 山 岩 與 基 性 玄 武 岩 BOX 7: 裂 隙 噴 發 從 地 球 物 理 資 料 ( 磁 力 與 布 格 重 力 異 常 ), 顯 示 在 台 灣 海 峽 下 的 地 殼 厚 度 較 薄, 向 兩 側 逐 漸 變 厚, 表 示 可 能 受 到 地 函 軟 流 圈 對 流 作 用, 在 海 峽 下 造 成 地 殼 與 岩 石 圈 向 上 穹 起, 並 朝 兩 側 拉 張 變 薄 (BOX 圖 ) 由 於 大 規 模 岩 漿 侵 入 造 成 地 殼 穹 起 變 薄, 地 殼 變 薄 又 造 成 岩 漿 解 壓, 加 速 地 函 岩 漿 沿 著 斷 層 竄 升 噴 出 地 表 的 速 度, 最 後 以 玄 武 岩 熔 岩 流 的 型 態 噴 出 地 表 這 些 岩 漿 大 都 沿 著 地 殼 張 裂 產 生 的 斷 層 裂 隙 上 升 到 地 表, 所 以 稱 為 裂 隙 噴 發 BOX 7 圖 地 函 軟 流 圈 對 流 作 用, 造 成 地 殼 與 岩 石 圈 向 上 穹 起, 岩 漿 沿 著 裂 隙 噴 出 地 表 6500~800 萬 年 前 之 間 的 板 塊 張 裂 時 期, 歷 經 數 千 萬 年 的 岩 漿 演 化, 不 僅 岩 漿 成 份 58

67 發 生 變 化, 也 直 接 影 響 火 山 噴 發 的 型 態 從 板 塊 構 造 環 境 與 岩 漿 成 份 的 變 化 來 看, 大 致 又 可 進 一 步 細 分 為 早 期 晚 期 兩 階 段 (1) 早 期 6500~3000 萬 年 前 ( 古 新 世 至 早 期 漸 新 世 ): 爆 發 式 的 火 山 噴 發, 噴 出 熾 熱 的 火 山 碎 屑 岩, 岩 性 為 中 性 安 山 岩 質 的 凝 灰 岩 火 山 角 礫 岩 或 少 量 熔 岩 流 花 嶼 是 這 時 期 最 具 代 表 的 火 山, 噴 發 年 代 約 6500 萬 年 前, 是 這 時 期 較 具 規 模 的 火 山 島, 聳 立 於 當 時 的 淺 海 大 陸 棚 上 ( 圖 55) 這 階 段 的 岩 漿 成 份 趨 向 中 性 的 安 山 岩 質 岩 漿, 可 能 因 為 從 地 函 湧 出 的 岩 漿 混 合 了 較 多 大 陸 地 殼 物 質 ( 如 SiO2), 或 地 函 熔 出 的 岩 漿 還 殘 留 前 期 古 太 平 洋 隱 沒 作 用 的 成 份 (2) 後 期 3000~800 萬 年 前 ( 晚 期 漸 新 世 至 晚 期 中 新 世 ): 為 洪 流 式 熔 岩 流 的 火 山 活 動, 岩 性 屬 於 基 性 玄 武 岩, 澎 湖 群 島 就 屬 於 這 時 期 火 山 活 動 的 產 物 這 階 段 地 殼 逐 漸 變 薄, 地 函 岩 漿 混 合 較 少 大 陸 地 殼 物 質, 成 份 保 有 原 始 地 函 的 成 份, 屬 於 基 性 玄 武 岩 質 岩 漿 ( 矽 質 玄 武 岩 與 鹼 性 玄 武 岩 ), 因 此 噴 發 型 態 以 寧 靜 的 熔 岩 流 為 主 東 側 的 菲 律 賓 海 洋 板 塊 逐 漸 朝 西 移 動 接 近, 並 推 擠 到 歐 亞 板 塊, 地 殼 的 張 裂 作 用 也 逐 漸 減 弱, 當 澎 湖 的 火 山 至 1000 萬 年 前 進 入 尾 聲, 到 了 800 萬 年 前, 火 山 活 動 已 完 全 停 息 ( 圖 56) 在 漫 長 的 板 塊 張 裂 階 段, 澎 湖 群 島 最 關 鍵 的 形 成 時 期, 就 在 1700 萬 年 前 : 岩 漿 活 動 最 活 躍 火 山 噴 發 時 間 持 續 最 久, 岩 漿 噴 出 量 較 多 澎 湖 群 島 的 玄 武 岩 除 了 島 上 出 露 數 十 公 尺 厚 之 外, 井 下 地 層 還 有 好 幾 層, 其 中 最 下 層 年 代 約 為 1700 萬 年 前, 島 上 玄 武 岩 年 代 從 1600~800 萬 年 前 皆 有, 顯 然 澎 湖 群 島 從 1700~800 萬 年 前 期 間, 曾 多 次 噴 發 洪 流 式 的 熔 岩 流 ( 圖 56) 從 地 殼 裂 隙 湧 出 的 岩 漿 如 洪 流 一 般, 在 東 亞 的 淺 海 大 陸 棚 形 成 廣 闊 的 火 山 平 台, 有 時 被 海 水 淹 沒 在 海 面 下, 被 沉 積 物 覆 蓋, 有 時 出 露 海 面 形 成 島 嶼 59

68 圖 ~3000 萬 年 前, 火 山 爆 發 型 式 較 溫 合, 岩 性 屬 中 性 安 山 岩 質 凝 灰 岩 火 山 角 礫 岩 或 少 量 熔 岩 60

69 圖 ~800 萬 年 前, 火 山 噴 發 洪 流 式 的 玄 武 岩 熔 岩, 澎 湖 群 島 屬 於 這 時 期 的 火 山 活 動 萬 年 前 ~ 至 今 : 蓬 萊 造 山 運 動 時 期 600 萬 年 前, 歐 亞 板 塊 與 菲 律 賓 海 洋 板 塊 碰 撞, 於 歐 亞 板 塊 東 緣 形 成 台 灣 島 造 山 山 脈 ( 圖 57), 之 後, 東 亞 大 陸 地 殼 的 就 此 停 止 張 裂 數 百 萬 年 以 來, 澎 湖 群 島 廣 大 的 玄 武 岩 熔 岩 平 台, 受 到 風 化 侵 蝕 而 逐 漸 縮 小, 現 今 由 100 餘 座 大 小 島 嶼 與 礁 石 組 合 而 成 2 萬 多 年 前 至 今, 澎 湖 的 地 貌 隨 著 海 面 變 動 也 會 產 生 很 大 的 改 變,25000~

70 年 前, 海 面 較 低 的 時 期, 呈 現 的 景 象 是 平 原 上 幾 座 高 起 獨 立 的 方 山 海 面 逐 漸 上 升 之 後, 轉 變 為 海 峽 中 的 大 島 嶼, 再 變 為 現 今 由 百 餘 座 的 大 小 島 嶼 與 礁 石 構 成 的 群 島 這 段 時 期, 澎 湖 已 沒 有 板 塊 構 造 的 影 響, 只 剩 下 海 浪 的 沖 蝕 與 崩 解, 影 響 最 大 的 就 是 海 岸 地 形 以 下, 從 年 前 的 末 次 最 大 冰 期 說 起 : (1)25000~18000 年 前 : 地 球 處 在 寒 冷 的 冰 河 時 期 ( 末 次 最 大 冰 期 ), 許 多 水 被 結 凍 成 冰 川, 導 致 全 球 海 面 大 幅 下 降, 較 現 今 海 面 低 140~120 公 尺 此 時, 平 均 水 深 60~70 公 尺 的 台 灣 海 峽 已 成 陸 地, 海 岸 線 遠 遠 地 退 到 澎 湖 南 側 100 公 里 外 的 大 陸 棚 邊 緣 殘 留 的 火 山 熔 岩 平 台 成 為 平 原 上 ( 海 峽 ) 唯 一 高 起 的 地 形, 澎 湖 水 道 則 變 為 臺 灣 與 福 建 河 川 匯 集 的 主 要 河 流 ( 圖 58) (2)18000 年 前 : 全 球 氣 候 回 暖, 溫 度 上 升, 海 面 開 始 上 升, 海 岸 線 也 隨 之 朝 海 峽 內 前 進, 海 峽 再 次 被 海 水 淹 沒 約 年 前, 海 面 上 升 至 較 現 今 海 面 還 低 約 40 公 尺, 但 台 灣 海 峽 已 全 面 覆 蓋 海 水, 澎 湖 又 一 次 成 為 海 峽 孤 立 的 島 嶼 ( 圖 59) (3)6000 年 前 : 全 球 海 面 上 升 到 現 今 位 置, 至 今 不 再 變 動, 澎 湖 群 島 的 地 形 景 觀 已 無 太 大 的 改 變, 僅 有 海 岸 日 夜 受 海 水 侵 蝕, 造 就 多 樣 的 海 岸 地 形 ( 圖 60) 62

71 圖 萬 年 前, 臺 灣 島 已 經 具 有 現 今 臺 灣 各 種 地 形 的 雛 型 63

72 圖 年 前 海 面 下 降 120 公 尺, 鄰 近 澎 湖 的 古 地 形, 澎 湖 是 位 在 平 原 ( 海 峽 ) 中 的 一 個 平 頂 山 地 形 64

73 圖 年 前 海 面 下 降 40 多 公 尺, 台 灣 海 峽 已 被 海 水 淹 沒, 澎 湖 由 平 頂 山 轉 變 為 海 峽 中 的 島 嶼 65

74 圖 60 現 今 環 境 結 論 與 建 議 ( 一 ) 結 論 本 計 劃 經 一 年 的 野 外 調 查 撰 寫 繪 圖 以 及 後 續 的 美 術 編 輯 等 等 工 作, 已 經 本 計 劃 所 須 之 內 容, 並 已 繳 交 2500 本 地 質 旅 行 - 澎 湖 南 方 四 島 的 解 說 手 冊,10000 份 地 質 旅 行 - 澎 湖 南 方 四 島 摺 頁,100 張 照 片 ( 電 子 檔 ), 海 報 一 份, 投 稿 文 章, 以 及 30 份 期 末 報 告 ( 二 ) 立 即 可 行 建 議 地 質 旅 行 - 澎 湖 南 方 四 島 解 說 手 冊 與 地 質 旅 行 - 澎 湖 南 方 四 島 摺 頁 66

75 等 資 料, 於 澎 湖 南 方 四 島 正 式 成 為 國 家 公 園 景 點 時, 讓 地 質 旅 行 - 澎 湖 南 方 四 島 解 說 手 冊 與 摺 頁 可 以 成 為 推 廣 地 科 教 育 與 環 境 教 育 的 教 材, 培 養 學 生 與 民 眾 能 夠 深 入 了 解 自 然 環 境, 以 及 人 與 環 境 的 相 互 關 係, 保 護 環 境 與 尊 重 自 然 ( 三 ) 中 長 期 建 議 利 用 地 質 旅 行 - 澎 湖 南 方 四 島 解 說 手 冊 的 內 容, 再 進 一 步 作 為 解 說 牌 的 資 料, 並 舉 辦 地 質 研 習 營 培 訓 當 地 居 民 成 為 解 說 員 67

76 參 考 書 目 中 華 民 國 永 續 發 展 學 會 (2010) 澎 湖 縣 地 質 公 園 經 營 管 理 暨 望 安 將 軍 地 質 公 園 細 部 規 畫 與 推 動 發 展 策 略 規 劃 成 果 報 告 書, 中 華 民 國 永 續 發 展 學 會, 共 232 頁 王 鑫 (2004) 澎 湖 玄 武 岩 地 質 公 園 推 動 綱 要 計 畫 國 立 台 灣 大 學 地 理 環 境 資 源 學 系, 共 116 頁 王 鑫 林 俊 全 曹 恕 中 齊 士 崢 (2006) 澎 湖 地 質 公 園 專 題 地 質, 第 25 卷, 第 1 期,18-55 頁 江 建 霖 余 樹 楨 (1991) 澎 湖 赤 嶼 火 山 熔 岩 與 擄 獲 岩 之 礦 物 與 岩 石 學 研 究 經 濟 部 中 央 地 質 調 查 所 特 刊, 第 5 號,59-76 頁 社 團 法 人 台 灣 環 境 資 訊 協 會 (2008) 澎 湖 縣 政 府 辦 理 望 安 鄉 東 西 嶼 坪 生 態 旅 遊 推 廣 計 畫, 社 團 法 人 台 灣 環 境 資 訊 協 會, 共 292 頁 李 寄 嵎 (1994) 澎 湖 地 區 玄 武 岩 與 福 建 地 區 基 性 脈 岩 定 年 學 與 地 球 化 學 研 究 兼 論 中 生 代 晚 期 以 來 中 國 東 南 地 函 演 化 國 立 台 灣 大 學 地 質 學 研 究 所 博 士 論 文, 共 226 頁 林 長 興 (1991) 澎 湖 群 島 之 地 質 與 地 形 臺 灣 省 政 府 教 育 廳 出 版, 共 283 頁 林 朝 棨 (1963) 臺 灣 的 第 四 紀 臺 灣 文 獻,14 卷,1 期,1-53 頁 林 朝 棨 (1967) 臺 灣 外 島 之 地 質 臺 灣 銀 行 季 刊,18 卷,4 期, 頁 洪 瑞 全 (1986) 澎 湖 文 石 臺 灣 省 立 博 物 館 出 版, 共 31 頁 翁 榮 南 丁 志 興 王 明 惠 (2009) 台 灣 海 域 澎 湖 - 北 港 隆 起 帶 的 鑽 遇 地 層 研 究 經 濟 部 中 央 地 質 調 查 所 特 刊, 第 22 號, 頁 莊 文 星 (1999) 臺 灣 之 火 山 活 動 與 火 成 岩 國 立 自 然 科 學 博 物 館 出 版, 共 300 頁 莊 文 星 陳 汝 勤 林 長 興 洪 清 林 (2007) 澎 湖 火 山 頸 中 玄 武 岩 柱 狀 節 理 多 樣 性 之 成 因 探 討 經 濟 部 中 央 地 質 調 查 所 彙 刊, 第 20 號,71-99 頁 張 郇 生 (1991) 澎 湖 山 水 地 區 凝 灰 岩 氣 孔 填 充 之 菱 沸 石 地 質, 第 11 卷, 第 2 期, 頁 張 郇 生 (1991) 澎 湖 玄 武 岩 直 凝 灰 岩 中 之 逸 氣 管 道 地 質, 第 11 卷, 第 2 期, 頁 陳 正 宏 (1990) 臺 灣 火 成 岩 經 濟 部 中 央 地 質 調 查 所 出 版, 共 137 頁 陳 培 源 張 郇 生 (1995) 澎 湖 群 島 之 地 質 與 地 史 澎 湖 縣 文 化 資 產 叢 書, 澎 湖 縣 立 文 化 中 心 出 版, 共 239 頁 陳 順 序 蔡 鳳 美 (2011) 澎 湖 之 美, 澎 湖 國 家 風 景 區 管 理 處, 共 47 頁 謝 凱 旋 (1995) 澎 湖 地 區 浮 游 性 有 孔 蟲 和 超 微 化 石 研 究 經 濟 部 中 央 地 質 調 查 所 研 究 報 告, 編 號 84-18, 共 43 頁 簡 芳 欽 (1976) 澎 湖 的 文 石 鑛 冶, 第 20 卷, 第 1 期,73-76 頁 陳 造 明, 莊 正 賢 (2005) 澎 湖 景 點 解 說 手 冊, 澎 湖 縣 馬 公 市 : 澎 湖 風 景 管 理 處, 共 88 頁 顏 美 麗 (2006) 澎 湖 國 際 地 景 藝 術 合 輯, 澎 湖 縣 馬 公 市 : 澎 湖 縣 文 化 局, 共 68