一九九八◆十二月冬季
《第八期》
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一九九八◆十二月冬季《第八期》 |
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 澎湖群島的誕生 |
距今大約一千七百萬年至八百萬年前，台灣海峽南邊發生地殼的張裂活動，原來在地下深處的岩漿上升至地表，覆蓋大片的面積，造就了壯麗的澎湖群島。當時熾熱的岩漿在流動時造成的洶湧澎湃景象，如今是很難想像的。現在雖然無法再見到火山爆發的自然力量，但是岩漿活動的痕跡，卻能讓我們細細探索澎湖群島是如何一層又一層地堆疊成巨厚的熔岩。
什麼是岩漿？ |
「岩漿」是岩石在高溫下呈現熔融的狀態，溫度可達到攝氏一千度以上，若噴發出來在地表流動的稱為「熔岩流」，凝固之後的稱為「火山熔岩」或「火山岩」。
「岩漿」的成因很複雜，其成份和它所在的大地構造環境有密切的關係。總的來說，岩漿形成的原理主要是，地殼深處物質或地函物質因物理、化學環境改變（例如壓力減少或水分子增加），引起局部區域溫度升高或熔點降低，這種變化使得原本固態的物質產生熔融，而這些熔融的物質就是初期生成的岩漿。
岩漿來到地表之前都必須先經過長時間的匯集，形成所謂的「岩漿庫」，一有適當的管道就會噴發，如果一直沒有管道，岩漿就會在地表下逐漸冷卻形成所謂的「深成岩」，例如：金門的花岡岩。
澎湖群島的位置處於當時因地殼張裂作用所產生的裂隙帶上，使得深處熔融後所匯集的岩漿有機會沿著裂隙噴發至地表，形成這裡特殊的天然奇景。
澎湖的火山岩 |
澎湖群島的火山岩屬於「玄武岩質」，新鮮玄武岩的外觀特徵為堅硬、灰黑，肉眼不易看見的礦物結晶體。有些地方出現的岩石有肉眼可見的礦物結晶，稱為「粗粒玄武岩」，這類岩體冷卻比較慢，礦物有充足的時間長成較大的顆粒。
澎湖玄武岩如果依氧化鈉（Na2O）和氧化鉀（K2O）的含量可以細分為「矽質玄武岩」和「鹼性玄武岩」兩大類。兩者在外觀上無法區分，必須藉助化學分析儀器，在岩石學上這兩類玄武岩分別代表：岩漿的原岩熔融程度或岩漿形成深度的不同。
而在澎湖的鹼性玄武岩中，常常可以發現含有綠色或黃色的團塊（圖一），在風化後呈現土黃色，它與周圍暗黑色的玄武岩形成強烈對比。這些團塊含有豐富的鎂元素與較低量的二氧化矽。
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《圖一》暗色玄武岩通常是鹼性玄武岩，有時可在岩石中看到黃色或綠色的團塊，含有橄欖石和輝石，為「地函」的礦物所組成，鎂元素含量高，是高壓環境下礦物的特徵。玄武岩岩漿便是由這些礦物群熔融而成。這些高溫高壓的礦物團塊在地表很容易風化成疏鬆顆粒而呈現土黃色。（地點：澎湖島北寮奎壁山） |
從設定高溫高壓的岩石學實驗可以證明，低矽高鎂的「超基性岩」是來自地底下數十公里高溫高壓的「地函」物質，也證實了澎湖玄武岩的岩漿來自地函，而這些「超基性岩」的團塊是玄武岩的岩漿在噴發過程中，在上升的路徑中所捕獲，因此也稱為「捕獲岩」。最常見到的地點有澎湖本島北寮奎壁山、青螺虎頭山和白沙島煙墩山等玄武岩體。
洪流式玄武岩 |
由大地構造資料和玄武岩的產狀推斷，澎湖的岩漿噴發形式是屬於由裂隙湧出的「洪流式」噴發，因此澎湖玄武岩可稱為「洪流式玄武岩」。
目前世界知名的「洪流式玄武為」地點有橫跨美國華盛頓州、愛德荷川和奧瑞岡州，屬於中新世中期的「哥倫比亞河高原」，面積約二十二萬平方公里；以及印度西北部屬於白堊紀的「德干高原」，面積超過五十萬平方公里。中國大陸的峨嵋山玄武岩也是屬於此類。
若以爆發能量分級，比起一九八○年美國聖海倫斯火山、一九九一年菲律賓皮納吐坡火山、一九九一年日本雲仙火山，以及近兩千年前掩蓋龐貝城的維蘇威火山爆發，澎湖的岩漿噴發算是溫和的，它沒有高聳入天的塵雲，也只有少量的火山灰和火山礫等碎屑物質降落地表，但是大量熾熱岩漿由深裂隙湧出，有如洪流一般覆蓋四面八方，進而堆疊成數十公尺高的台地，其規模和破壞力也是不容忽視。
玄武岩岩漿之所以能流動並覆蓋廣大面積，歸因於它的二氧化矽含量較低，使岩漿的黏稠性也跟著降低。因此，澎湖的玄武岩熔岩流所形成的最顯著地形特徵是，立於海水面之上地勢平緩的台地，一般稱為「方山」（圖二）。相對的，安山岩質和流紋岩質的岩漿則因二氧化矽含量較高，黏稠性也較高，不會像洪流一般的漫流，而容易形成高聳的圓錐狀火山，例如：台北的大屯火山群。
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《圖二》玄武岩流因二氧化矽含量低，黏緻性也較低，所以可漫流覆蓋廣大面積，加上澎湖地區古地形平坦，所以焙岩流流出後形成平緩的熔岩台地，從海上看有如位在海洋中的「方山」。（地點：虎井嶼） |
「洪流式玄武岩」所形成最普遍且最引人入勝的自然景觀就是柱狀節理形成的山壁（圖三、四）。柱狀節理的成因有如乾泥枯地叫做縮龜裂現象，也就是當厚層熔岩流靜止冷卻時，會由頂部和底部開始產生多角狀的收縮裂隙，若是一個相當均質的岩體，由於均衡的收縮，理論上會生成等邊的六邊形裂隙，此裂隙便是節理面，而且會垂直地形面，逐漸向厚層熔岩流內部發育，當上下裂隙連成一面，便成緊緊相臨的一根根六角形石柱。這些石柱多為垂直，若偶爾發現扇狀或傾斜狀，則表示熔岩流覆蓋的地表有局部起伏的現象。
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《圖三》由緊密相臨的石柱所形成的高聳海崖，是澎湖群島的獨特景觀。每根石柱的接面是所謂的「節理」面，在此稱為「柱狀節理」，為玄武岩岩漿冷卻收縮的結果。（地點：七美嶼北端） |
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《圖四》柱狀節理因岩漿冷卻面向各方向收縮，而在橫切面上顯現出多邊形的幾何圖形。（地點：七美嶼牛母坪） |
在陡峭的海蝕崖邊，柱狀節理構成的緊密石柱因為海水的侵蝕作用，更容易顯露出熔岩流的厚度規模，柱狀節理的橫切面，尤其是海蝕平台面上，更清楚顯示其多角狀形貌。
玄武岩流間的風化土壤及沈積岩 |
在澎湖可以普遍觀察到二至四層的玄武岩流，每層玄武岩流之間多夾有風化土壤或沈積岩，這表示上下兩期岩漿噴發活動曾經間隔了一段時間，而能在下部玄武岩頂部發育出土壤或堆積沈積物。玄武岩類似洋蔥狀的殘塊，在許多土壤層中有向下漸增的現象，這是玄武岩流的頂部受到地表風化作用的最佳證據。
澎湖在許多地點有紅色土壤分布（圖五），是因為玄武岩經長年累月的風化淋餘，岩石中易溶於水的元素如鈣、鎂、鈉、鉀會被水帶走，而殘留下來不溶於水呈現磚紅色的氧化鐵（Fe2O3）。紅色土壤形成代表著玄武岩曾受到熱帶潮溼氣候影響，而且暗示玄武岩岩漿噴發活動是位於陸地，而呈現地表風化的現象。
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《圖五》兩層玄武岩層間的紅色土壤層是澎湖群島的地質特徵之一，具有特殊的地質意義：（1）表示上下兩熔岩流噴發間隔一段時間，以目前的定年資料判斷，此間隔可能介於200至400萬年；（2）紅色土壤層可作為野外工作分辨不同岩流的指標。（地點：白沙島講美） |
然而在西嶼、虎井嶼、桶盤嶼、七美嶼、東嶼坪嶼、西嶼坪嶼、東吉嶼、西吉嶼和澎湖本島南邊都可發現沈積岩和玄武岩互層的露頭（圖六）。這些沈積岩具有層理，但是傾角幾近於水平，岩性以泥岩、砂岩和砂頁岩薄互層為主，偶爾可見礫岩和凝灰質砂岩。沈積岩的膠結程度差而且非常鬆軟，局部出現交錯層、鐵質膠結薄層、泥碳、生痕化石和貝類化石。由沈積構造和岩性判斷，這些岩層的沈積環境應為淺海、潮汐灘地或沼澤地，表示玄武岩岩漿是流至當時的淺海地區，而後被海水帶來的沈積物所覆蓋。
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《圖六》除了玄武岩外，厚層沈積岩是構成澎湖群島的另一種主要岩石，在西嶼最常見，以外垵、內垵－帶為代表。這些疏鬆的砂岩、泥岩是在距今大約1,000萬年前，靠海邊的位置所堆積而成，偶然發現的有孔蟲化石可以指出它們沈積的年代。（地點：西嶼外垵港） |
近代海灘堆積物 |
澎湖有些地方還可以發現距今約一百萬年前，堆積在玄武岩的頂部，由有孔蟲殼和石英顆粒混合而成的石灰岩與鐵質石英砂岩，最明顯的出露地點有小門嶼燈塔、西嶼後扈灣和七美嶼燈塔附近。
澎湖原位於近海平面的濱海相沈積岩、石索岩與鐵質石英砂岩如今已高出海面二十至三十公尺，顯示曾經一度在間冰期海水上升時覆蓋過澎湖島。
距今一萬年以來，澎湖的低窪地帶也堆積了珊瑚有孔蟲殼和貝殼等以碎片骨骸為主的海灘生物碎屑堆積物。當海水退去，局部海灘堆積物露出來，高出現今海水面數公尺，形成「海灘岩」，出露於海濱。在白沙島赤崁地區則將這個厚層疏鬆的近代海灘生物碎屑堆積物，開發成為澎湖地下水庫。
澎湖的歷史定年 |
澎湖持續數百萬年的激烈火山活動年代，以地質時間的尺度而言，算是相當年輕而且短暫。
玄武岩生成年代可藉由「鉀氬（K-Ar）同位素定年法」分析。岩石中鉀40放射性同位素，會隨著時間而衰變成為穩定的氬40同位素的現象，根據兩者的比例，可計算岩石生成的年代。澎湖玄武岩的生成年齡最老為一千七百萬年，最年輕為八百萬年，出現頻率最多的年齡為一千四百萬年至一千萬年。
另一種定年方法是在沈積岩中尋找「有孔蟲」與「超微體」化石，用精密的顯微鏡觀察及鑑定其種屬。由於這些生物的存在有特定的時間範圍，所以能進一步推斷其存在的年代。澎湖含有這類化石的沈積岩並不多，只有在七美嶼、東嶼坪嶼、東吉嶼和桶盤嶼的沈積岩中發現，但是根據其種屬的特徵，可以推斷該地沈積岩是在距今大約一千萬年前所沈積，此年代和玄武岩的鉀氬同位素年齡相當吻合，都證明了澎湖群島在距今大約一千萬年前便已存在。
如何尋找火山口？ |
澎湖玄武岩屬於裂隙噴發，岩漿出口分布必然可以突顯出裂隙的空間方位，地質學家便是藉此探討二千萬年前地殼張裂作用的原因和發生過程。
層層相疊的玄武岩再加上八百萬年的侵蝕風化，要在澎湖尋找岩漿的出口不是一件容易的事，然而地質學由「藉今如古」的原理指出，所有火山口不論是現今的，還是在過去地質年代中的古火山口，它們所具有的特徵都相同。下面所介紹便是幾種在澎湖發現代表火山口的特徵：
A. 岩脈：
指岩漿上升穿過上部地層的管道，大多分布在火山口較深的地方，後來因為侵蝕作用而出露。在澎湖群島有岩脈出露的地點不少，例如：七美嶼牛母坪和龍埕海岸發現多條岩脈穿過火山碎屑岩進入上部岩流；澎湖本島的北寮奎壁山四周有數條呈放射狀分布的岩脈，由海蝕平台延伸至山壁；在澎湖本島鎖港海岸附近也發現寬約一公尺的岩漿通道，其中熔岩上升像開花似地向兩側擴散覆蓋下部熔岩層。這些地點都很可能位於當時岩漿噴發口的附近。
B. 呈圖形構造的熔岩流：
澎湖本島近西衛社區的大石鼻海岸（圖七），在海蝕平台可以發現呈同心圖構造的繩狀熔岩流，這顯示岩漿由噴發中心向上湧升並向四周擴散；澎湖本島的赤嶼也有一個由不同期熔岩圍成的圓形地形，突起於海蝕平台之上，可能代表一個古火山頸。桶盤嶼南側海岸也發現熔岩所形成的圓形構造，俗稱「蓮花座」，很可能也是代表一個岩漿的噴發口。
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《圖七》繩狀熔岩流可指出岩漿流動的方向。因此，同心圓狀的繩狀岩流，便指出熔岩流由一中心點向四面八方流動。在照片的左上方至右下方，岩流的繩狀構造很明顯，中央石塊則為中心點，表示此地曾為岩漿出口，岩漿上升而向四周擴散。（地點：澎湖島西衛） |
C. 火山碎屑岩：
火山碎屑岩是火山激烈爆發的直接產物，或是爆發後火山口四周的岩石崩落，而堆積在火山口內外斜坡。澎湖玄武岩多半是較寧靜的裂隙岩漿噴發，少量火山爆發所產生的碎屑物質不會分布太遠，因此火山碎屑岩出現的地點應不會遠離岩漿出口。
在澎湖本島的青螺虎頭山海岸（圖八）和北寮奎壁山海岸、白沙島煙墩山、員貝嶼、望安島中社海岸、將軍澳嶼、東嶼坪嶼、西嶼坪嶼、鐵砧嶼及南鋤頭嶼等地都可發現火山碎屑岩，這些地點都很可能為當時岩漿的噴發口，其特做為淘選度差，呈半角礫狀至半圓礫狀，最大礫徑達一點五公尺。規模最大的火山碎屑岩出露於七美嶼的龍埕至牛母坪海岸沿線（圖九），在海平面上的厚度達三十餘公尺，沿海岸橫向分布達數百公尺，其餘地點則僅出露一到二公尺高度。
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《圖八》火山碎屑岩的特徵是大小不一的火山岩岩塊鑲在細粒的碎屑中，在外觀上和肉眼無法辦視顆粒的玄武岩有很大的不同。此地火山碎屑岩的岩塊都是早期噴發的玄武岩被爆發的能量炸碎，或後來被侵蝕崩落而堆積。照片中紅紅黃黃的岩塊則是玄武岩塊受風化和氧化的結果。（地點：澎湖島青螺） |
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《圖九》七美嶼出露的火山碎屑岩層（黃色部分）延伸至海中並被侵蝕為海蝕平台形成「褶皺」的外觀，是澎湖群島規模最大的火山碎屑岩。其實此「褶皺」並非真正受到橫向壓應力變形的結果，而是堆積當時發生重力滑移造成略帶傾斜的層面。 |
除了尋找岩漿出口外，玄武岩流中「氣孔」和「氣孔柱」也值得觀察，它們代表氣體被岩漿密封的位置。這些氣體可能原本溶解在岩漿內，而在岩漿冷卻過程中，其溶解度降低而與岩漿分離，是高熱岩漿流經溼地，使水蒸發成氣體衝入岩漿之內。
「氣孔」常集中於玄武岩頂部，「氣孔柱」則集於底部，兩者的分布能幫助地質學家在野外界定一層玄武岩流的厚度。「氣孔」常充填著後來地下水所沈澱的方解石和霰石礦物，形成著名的「文石」（圖十），為澎湖特有之「寶石」資源。由於文石開採常破壞大量地表產生廢土石，政府現在已經禁採。
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《圖十》照片中的白色物質主要是碳酸鈣礦物，包括方解石和霰石，也就是澎湖的特產「文石」。滴－滴稀鹽酸至礦物表面，會立即反應生成二氧化碳氣泡，這是野外辨認此礦物最便捷的方法。（地點：西嶼赤灘） |
今天的澎湖 |
距今大約一千二百萬年前，台灣東側的菲律賓海板塊逐漸向西逼近歐亞大陸邊緣。隨著板愧擠壓作用增強，臺灣海峽的張裂活動停止，岩漿不再產生，上升的管道也陸續關閉，火山活動便逐漸停止。
現今的澎湖群島處於穩定的地質環境區域，火山活動已停止了八百萬年，地震活動也不頻繁，只有海水繼繽刻蝕著千萬年的玄武岩。
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