火炎山白沙屯地質之旅

資料來源
科學研習月刊41-6
文/圖 蕭謙麗 林明聖


我們今天要帶大家到苗栗去,看一看台灣造山運動後期所沈積的巨厚礫石層─頭嵙山層,和這礫石層被持 續不斷之地殼變動,擠壓形成的褶皺景觀;最後抬升露出地表的礫石層,經過高溫多雨環境下的風化作用形成 特殊的礫岩惡地景觀─火炎山。除此之外,還可以在岩層中找到大量的貝類化石,就是著名的「過港貝化石層」。(圖一、二)



頭嵙山層是日本人調查時提出來的地層名稱, 頭嵙山層廣泛地分布在西部麓山帶中,厚 度達數百公尺到一千公尺之間,是 台灣島已經形成後,經由地表發育的河流侵蝕堆積而成,沈積物以礫石為 主,由於河水的搬運和磨蝕作用,礫石的稜角在河水 中撞擊摩擦,久而久之, 礫石便常常表現出圓形到次圓 形,直徑約數公分到一公尺左右,大小不一;由於石礫與石礫間的膠結度不是很緊密,風化後,礫石中的鐵質 與空氣和水接觸而進行氧化作用,形成以三氧化二鐵為主的赭紅色土壤,稱為紅土。


圖一三義火炎山的特殊地景已被農委會劃設為自然保留區。
圖一 三義火炎山的特殊地景
 劃已被農委會設為自然保留區。
圖二 

圖二:火炎山的地景特色就是
峻峭的懸崖和鋸齒狀的 山嶺。

圖三 火炎山礫石層被大雨沖刷後,礫石層被切割高聳的V 形谷。
圖三 火炎山礫石層被大雨沖刷
 後,礫石層被切割高聳的V 形谷。

 

火炎山位於大安溪下游右岸,由於礫石層土壤的發育並不好,因此植物稀少,僅有少數先鋒植物能夠在惡劣的環境下繁衍生存。在無法涵養水源的惡劣地區,當大雨來時,地表沒有植物的保護,水在很短的時間內匯集成流,藉著重力強烈地沖蝕岩層,同時在暴風雨的強力撞擊下,使得礫石極易鬆動並向下墜落,形成無數深窄、密度極高的沖蝕溝與礫石沖積扇;在地形外觀上往往會造成峻峭懸崖和鋸齒狀的山嶺,加上地層風化後的赤紅,在夕陽的照射下,如同西遊記中火燄山一般的景觀,因而得名。特別是在颱風豪雨時,地表受到強烈的沖蝕作用,便會有丘陵被切割,雨谷、雨溝、小岩峰、惡地及沖積扇、落石錐等等小地景的發育,甚至滾滾的雨水夾帶著礫石越過馬路直衝河谷;待雨過天青,流水退去,礫石遺留在原地,往往形成一條礫石河, 阻斷道路。 ( 圖三、四、五、六)

圖四 在颱風豪雨時,地表受到強烈的沖蝕作用,形成礫石沖
圖四 雪山的冰蝕埡口
圖五 雨過天青,流水退去,礫石遺留在原地,往  
圖五 瑞士的馬特杭
 峰是最全球狀麗的冰斗峰
圖六 這些礫石在原地經過長時間風化 後,會形成有
圖六:北歐挪威的冰蝕擦痕


在倚山面海的秋茂園附近,面向東方的低矮丘陵,映入眼簾一片赤紅,宛如火炎山搬了家, 到了這兒,其實它也是與火炎山相同、面西的頭嵙山礫岩層(圖七)。順著近山的產業道路,前行約二十分 鐘,一個巨大的背斜褶皺出現,道路從褶皺中間橫切過去,正好讓我們清清楚楚地觀察這個背斜構造。我們由 西向東進入,首先遇到的是背斜軸西側、地層位態是垂直的西翼,而繼續往前越過褶皺軸,則是向西北方傾斜 較緩的地層,一陡一緩形成一個不對稱的背斜褶皺。(圖八、九)


圖七 秋茂園附近的頭嵙山層,紅土化較佳,映入眼簾,一片赤紅。
圖七 秋茂園附近的頭嵙山層,
 紅土化較佳,映入眼簾,一片赤紅。
圖八 通宵背斜西翼,地層位態接近垂直。
圖八 通宵背斜西翼,地層位態接近垂直。
圖九 通宵背斜東翼,地層傾斜較緩,一陡一緩形
圖九 通宵背斜東翼,地層傾斜較緩,
一陡一緩形成一個不對稱的背斜褶皺。