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大屯火山群地景巡禮



文/王郁軒
板塊運動是火山成因

 臺灣島位於歐亞板塊與菲律賓海板塊的交接處，島嶼岩層的前身，是沉積在海底的地層。數百萬年以來，在兩大板塊的聚合作用下，海底地層漸漸隆升，露出海面形成島嶼，但板塊運動的巨大力量，卻也使得地層扭曲、斷裂，形成一條條巨大的斷層，造成複雜多變的地質環境。

另一方面，菲律賓海板塊與歐亞板塊撞擊後，密度較大的菲律賓海板塊向下隱沒，回到距離地表約一百公里深的上部地函。在這麼深的地底，只要地層一出現裂隙、釋放壓力，岩石便可能熔化成岩漿。過去，在臺灣北部地區，地底蓄積的岩漿曾沿著斷層噴出地面，形成一座座高聳的火山，這即是本文探討的主角--大屯火山群。

大屯火山群的噴發史

 大屯火山群的噴發約略分為兩階段，距今280〜250萬年間，岩漿沿斷層上升，衝破地層，噴出火山碎屑岩和熔岩流，覆蓋在古老的沉積岩層上，構成大屯火山群的基底。

此階段噴發歇止之後，火山活動沉靜了100多萬年，直到距今八、九十萬年前，火山活動再次活躍，一連串的火山噴發，火山碎屑岩與熔岩流交疊堆積，使得火山高度不斷增大，竹子山、七星山及大屯山等主要火山皆於這個時期形成。

過去，學者認為大屯火山群的噴發大約持續到距今20萬年前後。但是近年來，藉由地質鑽探調查，在地層中找到年代不到一萬年的火山噴發物，所以火山的噴發更接近現代了。相信隨著更多證據出土，能更精確推估大屯火山群的噴發史。

科學家向來關注大屯火山的活動，因為這些火山比鄰臺北盆地，一旦蠢蠢欲動，人口稠密的都會區必然遭受威脅。根據學者們長期研究發現，大屯火山群的地下仍存有岩漿庫，且也偵測到週期性的地震現象，顯示大屯火山群仍有活力。

大屯火山群底下的岩漿會漸漸冷卻還是持續活躍尚未可知，但火山爆發通常有跡可循，不像地震突如其來，藉由微震頻率、地殼變形、火山氣體濃度等的長期監測，便可掌握火山活動的動態。多年來，大屯火山群的火山活動都未出現異常，但除了監測之外，大家更該做好萬全準備，一旦遇上災害，才能將災損降到最低，這也正是與大自然和諧共處之道！

大屯火山群包括了20幾座火山，目前，大部分區域已劃屬陽明山國家公園，加以研究保育。火山地區的地景，包括山勢雄偉的火山、濃煙竄升的噴氣孔、滾燙冒泡的溫泉等，都是極為特殊、珍貴的自然資產，本文就帶大家來認識火山地景的迷人之處。

 睥睨爭鋒的火山群相

大屯群峰的高度大約在1,000公尺上下，這樣高度的火山並非一次噴發就能形成，它們都歷經了許多次噴發。每一回火山爆發，大量的岩石碎屑、灰塵從火山口噴出，落地後堆積在山坡。其後，岩漿從火山口溢出，覆蓋在這些灰塵和岩塊上。下一次火山爆發，同樣的現象再度發生，火山就由碎屑、岩漿層層相疊，愈長愈高。這樣的火山稱為層狀火山（或複式火山）。著名的大屯山、七星山、竹子山、磺嘴山等都屬於這類型的火山。

既然稱為大屯火山群，為首的大屯山必然有其過人之處。大屯山的高度將近1,100公尺，雖然不是排名第一，但與周圍的火山相比，卻高出不少，站在山頂上，最能夠感受那凌駕群峰的王者風範，如圖1。
大屯火山群地景巡禮圖1
圖1. 從小油坑遠眺，大屯山的山勢相當雄偉

大屯火山群的最高峰--七星山，高度約為1,200公尺，與大屯山遙遙相對。從臺北盆地遠眺七星山，山頭略呈鈍角的V字形，這缺口即是七星山的火山口，如圖2。
大屯火山群地景巡禮圖2
圖2. 七星山是大屯火山群最高峰，山坡上冒煙崩塌的凹谷即是小油坑

小油坑位於七星山的山腰，是一處地熱現象旺盛的凹谷，這處谷地並非七星山的火山口，主要是由地熱蒸氣腐蝕地層崩塌所造成。

位於大屯山東北側的小觀音山，有個巨大的火山口，直徑長達1,200公尺。火山口的輪廓略呈C字，是一個不完整的環狀凹谷。火山口缺了一大塊的原因，極可能是猛烈的噴發作用所造成，如圖3。
大屯火山群地景巡禮圖3
圖3. 從模型看出，小觀音山的火山口缺了一角，輪廓像C字型

要談典型的火山口，那絕對非磺嘴山莫屬！磺嘴山的火山口大致維持完整的環形，如圖4，僅在北側有個小缺口，應該是昔日火山爆發時，岩漿和火山碎屑主要傾瀉的出口。火山口的低窪處積水盈盈，稱為磺嘴池，是火口湖地形。大屯火山群另一處逢雨積水的火口湖，是向天山的向天池，如圖5。
大屯火山群地景巡禮圖4
圖4. 磺嘴山的火山口外型完整，凹陷處積水形成磺嘴池

大屯火山群地景巡禮圖5
圖5. 大雨過後，向天池積水盈盈

大屯山區還有一處「有名無實」的湖，就是遊客如織的竹子湖。竹子湖位於大屯山、小觀音山與七星山之間，是一處山中盆地。數十萬年前火山爆發，岩漿沿著山坡漫流而下，堵住溪流，使得溪水蓄積成湖。所以這裡曾經是火山堰塞湖，在物換星移之後，湖水乾涸，早先沉積在湖底的淤泥，也搖身變成肥沃土壤。現在的竹子湖，種滿了美麗的海芋，數十年前，這裡還曾是培育蓬萊米的故鄉呢！

除了前述雄偉高聳的火山，某些火山的山坡上，還冒出「個頭兒」比較迷你的火山，像七星山的半山腰，就有座小巧可愛、狀似烏紗帽的紗帽山，如圖6；而大屯山的山坡上也有一座菜公坑山，如圖7。

這樣的火山稱為寄生火山，在火山主體形成之後，後期火山爆發時，上升的岩漿可能因為通道受阻，未能從原先的火山口噴出，而改由山坡上地質脆弱的位置冒出來，形成這類型的火山。
大屯火山群地景巡禮圖6
圖6. 紗帽山是七星山的寄生火山，狀似古代官吏的烏紗帽

大屯火山群地景巡禮圖7
圖7. 菜公坑山位於大屯山的山坡上，是大屯山的寄生火山

睥睨爭鋒的火山群相

大屯火山群的火成岩主要為安山岩(僅有烘爐山為玄武岩)。本區域安山岩的主要外觀特徵：淺灰色的岩石微粒基質上布滿了斑狀的黑色鐵鎂矽酸鹽類礦物結晶，主要包括長柱形的黑色礦物為角閃石，如圖8；短柱則可能為輝石。

地質學者從火山碎屑，以及熔岩流分布情形加以研判，認為大屯火山群的火山碎屑分布較少，火山岩大多為厚層的熔岩流，顯示火山噴發時應以岩漿流動為主，較少出現濃煙遮天蔽日的景象。 從火山口溢流出來的岩漿，隨著地形坡度起伏流動，形成寬廣平坦的熔岩臺地，像擎天崗、七星公園等，都是由熔岩流構成的平坦臺地。

幾十萬年以前，竹子山噴發時，岩漿順著山坡向北海岸漫流，覆蓋在古老的沉積岩地層上。岩漿一接觸海水，立即冷卻凝固，變成堅硬的安山岩。當周遭地層逐漸受到侵蝕而凹陷後退，安山岩層便成為突出海中的堅硬岬角--富貴角與麟山鼻，如圖9。

硫磺谷、小油坑等地的山壁岩層，由火山灰塵與岩石碎塊共同構成。岩層中的石塊大多有稜有角，而且有大有小、參差不齊，顯示岩石並未經過長距離的搬運，如圖10。這些是火山爆發時，從火山口噴出來的煙塵和灼熱岩塊落地堆積形成的，與溪谷河床上經過長距離搬運、堆積的鵝卵石明顯不同。
大屯火山群地景巡禮圖8
圖8. 長柱形的角閃石，是安山岩中常見的黑色礦物

大屯火山群地景巡禮圖9
圖9. 兀立北海岸的富貴角(右側)與麟山鼻(左側)，是數十萬年前，竹子山爆發時，火山熔岩遇到海水冷卻而形成的堅硬岩層

大屯火山群地景巡禮圖10
圖10. 火山噴發的岩石碎塊，未經長距離搬運，多為有稜有角的不規則狀，與經由河流搬運磨蝕的鵝卵石不同

火山作用的地質景觀

目前，大屯火山群地底下依然存在岩漿熱源，加上山區雨量豐沛，雨水滲入地下之後，被岩漿加熱，許多火山物質也溶進其中，因而形成高溫、酸性的溫泉或蒸氣。

隨著地層中蒸氣聚集，壓力也不斷累積，高溫蒸氣蘊藏巨大的地熱能量，沿著斷層或質地脆弱的岩層向外釋放，把地面炸開來，就形成像大、小油坑一樣的崩塌凹谷，這樣的地形稱為火山爆裂口，如圖11。
大屯火山群地景巡禮圖11
圖11. 油坑是一處巨大的火山爆裂口，地熱現象令人嘆為觀止

在火山地熱區內，煙霧不斷從噴氣孔竄升，不僅氣味刺鼻，還不時嘶嘶作響。從噴氣孔冒出來的氣體，包括了水蒸氣、二氧化碳，以及二氧化硫、硫化氫等各種含硫的火山氣體。有些噴氣孔噴出來的氣體含有較多硫磺，在洞口周圍冷凝成鮮黃色的硫磺結晶，這類噴氣孔就是硫氣孔，如圖12 。
大屯火山群地景巡禮圖12
圖12. 硫氣孔周圍長滿了針狀的硫磺結晶

空氣中的硫氣如果和岩石中的鐵質結合，便會形成黑色的硫化鐵礦物，附著在岩石表面。此外，火山地熱區的空氣溫暖潮濕，又帶有酸性，容易使岩石中的鐵質生鏽，故許多岩石看起來是黃褐色的，都是岩石中的鐵質生鏽所造成。

除此之外，高溫、酸性的蒸氣沿著裂隙向上噴出，還會與周圍岩石產生劇烈的化學反應。長久下來，岩石中所含的深色鐵、鎂質礦物(如角閃石、輝石等)，逐漸受到腐蝕而流失，整個岩石也發生巨大的改變，從原本質地堅硬、佈滿礦物斑點的深色安山岩，變成質地又輕又脆的白色石頭，這樣的地質現象稱為熱液換質作用。愈靠近噴氣孔，岩石的「美白」現象就會愈明顯，如圖13；在火山作用下，岩石的質地和顏色皆發生極大變化，而且高溫、酸性的環境也不利植物生長，這煙霧瀰漫、寸草不生的裸露地景，像極了洪荒世界。
大屯火山群地景巡禮圖13
圖13. 熱液換質作用愈明顯，鐵鎂礦物流失的也愈多，安山岩的顏色也愈白，質地也變 得愈輕脆

別具風味的火山溫泉

溫泉是大屯火山群的一大地質特色。火山地區的溫泉熱源與岩漿活動息息相關，地下的岩漿庫不僅提供大量熱源，把滲入地下的雨水加熱成高溫的溫泉或蒸氣，從岩漿散逸出來的火山氣體，也會溶入溫泉或蒸氣中，形成富含各種離子的溫泉，再沿著斷層湧出地面。

因為溫泉常含有火山氣體，溶入了硫化氫、氯化氫或硫化物，容易形成硫酸根離子、或解離出氯離子，所以火山區的溫泉含有較多的硫酸根離子，氯離子含量也較高，且大多為酸性溫泉。

地熱谷溫泉即是大屯火山群溫泉的代表，地熱谷同時也是北投地區重要的溫泉源頭。溫泉池終年煙霧籠罩，清澈的池水隱約透著神秘的碧綠色，故又有「青磺」之稱。此溫泉含有豐富的硫酸根離子和氯離子，屬於強酸性的水質，pH值只有1~2，而且泉溫極高，所以得經過稀釋和降溫處理，才能成為適合人體浸泡的溫泉，如圖14。
大屯火山群地景巡禮圖14
圖14. 北投地熱谷的青磺，顏色透明帶有淡淡的綠色，是高溫酸性的溫泉

有些地熱區以噴氣為主，溫泉的水量較少，人們便開挖地熱井，將低溫的溪水注入井中加熱、吸收火山氣體，加工成「人工溫泉」。此類溫泉以北投硫磺谷和龍鳳谷溫泉為代表。由於人工溫泉並未深入地層經過長期循環，所以溫泉的礦物質含量較低，溫度與pH值的變動也比較大。由於許多未溶解的物質懸浮在水中，使得溫泉呈現混濁乳白色，故稱為「白磺」，如圖15。

除了上述兩種酸性溫泉外，在大屯火山區，還有pH值接近中性的溫泉。這類型溫泉的儲集層距離岩漿熱源較遠，溫泉僅是被加熱，火山氣體並未溶入水中，所以會形成溫度較低的中性溫泉，冷水坑溫泉即屬此類型。

此類溫泉中含有豐富鐵質，所以帶有鐵鏽的味道，而且溫泉流經之處往往留下褐色的鐵鏽沈澱物，因而稱為「鐵磺」。值得一提的是，冷水坑溫泉的溫度約在攝氏40度左右，之所以稱為「冷水」，是與大屯山區動輒攝氏七、八十度滾燙溫泉相比的結果，其實溫度並不低喔！
大屯火山群地景巡禮圖15
圖15. 硫磺谷的溫泉，由冷水與火山蒸氣混合而成，呈現混濁乳白色，稱為白磺

孕育北投石的溫泉小溪

青磺溫泉從地熱谷溢流出來之後，沿途匯集小山溝的水流形成北投溪。二十世紀初，日本學者岡本要八郎，在北投溪床的礫石表面發現一種新礦物--北投石(Hokutolite)。

北投石為淺褐色的菱形晶體，主要成份是硫酸鉛與硫酸鋇，並含有微量的放射性元素--鐳，整體看起來像是附著在礫石表面的薄層皮殼，是現今地球上數千種礦物中唯一以臺灣地名來命名的礦物，具有學術研究價值，如圖16。
大屯火山群地景巡禮圖16
圖16. 岩石表面薄薄一層的深褐色菱形晶體，就是大名鼎鼎的北投石

大屯火山群擁有豐富的地質地形景觀，到此一遊，不僅可以登高練腿力、飽覽火山群峰之美；探索聲光效果極佳的地熱景觀、感受火山活力，累了還可以泡個熱湯、洗滌疲憊，享受來自地心的熱情。這麼精彩的火山之旅，就等著你來體驗囉！













臺北市國語實驗國民小學教師
王郁軒