中文名:大屯火山群的礦物與岩石
推薦分享
後設資料
- 資料識別：
- 系統編碼:0b00000181da545f
- 資料類型：
- 紀錄類別:地質學習資源
- 著作者：
- 作者:莊文星
- 主題與關鍵字：
- 主題:地質
- 描述：
- 簡介:大屯火山群之分布
- 臺灣最北端是一個由二十餘座大小不等的火山及火山丘所構成的地質單元，與臺灣北部一大片由沈積岩組成的地質環境截然不同，這個區域所有相關的火山體統稱為大屯火山群，其分布範圍大致以崁腳斷層、淡水河及北部海岸線所包絡者為界（圖1）。
- 大屯火山群由十數座之圓錐形火山體而成。其最高峰為七星火山(1120公尺)，南方有圓丘狀之紗帽火山火山丘(643公尺)。七星火山西方有大屯火山(1081公尺)，火口壁有四個小山頭，圍繞舊火山口(向天池)。大屯山西鄰之馬鞍形山體即面天火山(977公尺)，具有兩個舊火口，西方之火口呈完整之漏斗形，直徑約230公尺，深四十餘公尺，有時蓄水，稱面天池。大屯火山北方有其寄生火山之菜公坑火山(883公尺)。七星、大屯兩雄峰之間有小觀音火山(1072公尺)，由臺北望之，呈臺地狀輪廓，其火口壁各處大致同高，火山口稱「大凹崁」，直徑1200公尺，深300公尺，舊火山口之偉觀，為大屯火山群中之首。其北鄰有巍峨聳立之竹子火山(1103公尺)，竹子火山向北方噴流的兩輝安山岩熔岩流綿延甚遠，直達海岸，二坪頂以北直到富貴角及麟山角，由於兩輝安山岩較集塊岩緻密，因此突出海中而成岬角。七星火山之熔岩亦迫近士林附近之圓山，而東達五指山附近。七星火山之東，五指山之北有磺嘴火山(912公尺)，大尖後火山(883公尺)為其寄生火山，其間有閉塞湖之遺跡。磺嘴火山之東有大坪臺地，再東有丁火朽火山(472公尺)，屹立於瑪鍊港口。丁火朽山之西北有八斗子火山與湳子火山，此外淡水河口附近左岸有觀音火山(612公尺)，與淡水河右岸之面天火山遙遙相對。觀音火山之熔岩流與大屯火山之熔岩流，扼塞淡水河，成關渡之奇景。
- 大屯火山群是由第三紀末期至第四紀間一連串火山爆發所產生的，這些火山大都順沿東北－西南之延伸方向的地質脆弱帶（如破裂帶）上噴發。主要火山都發生在兩條走向呈東北－西南的大斷層，即東邊的崁腳逆衝斷層和西邊的金山－新莊逆衝斷層的中間地帶(圖2)。此諸火山依其分布位置，可大體上分成三系列：即西側之竹子山列，中間的七星山列，和東邊的磺嘴山列。
- 竹子山列：居本區西側，自東北向西南一線綿延。由北端之竹子山(1103公尺)，迤邐而西南，有小觀音山(1072公尺)、大屯山(1081公尺)、南大屯山(960公尺)、面天山(977公尺)等火山。此一列火山可能是較早期噴發的火山。竹子山至小觀音山間綿延達8公里，其熔岩流(兩輝安山岩）披覆面積也最廣，向北方奔流遠達十公里外之海岸。因其為較老火山，山形已受嚴重之侵蝕割切，西側嶙峋陡峭已無火山口之地形表徵。竹子山之西北方，有二坪頂山（765公尺）可能為竹子山之寄生火山。再往北在尖山湖背斜（穹狀構造）之地下，另有小型之安山岩侵入體。小觀音山之西側菜公坑山（883公尺）與烘爐山（620公尺）則為大屯山的寄生火山。
- 七星山列火山：位處火山群之中央地帶，為本區之一活動終止較晚之火山。七星山為錐狀之成層火山，山形雄偉，為群山中之最高峰(1120公尺)，在其南方有呈圓丘狀之紗帽山，紗帽山可視為七星山之寄生火山，七星山之東北有痲瘋山（七股山）和八煙山。七星山一列因其活動終止較晚，至今在該地區內尚多「後火山現象」之存在。
- 磺嘴山列：居本區東側，以磺嘴山為最高(912公尺)，在其西南方有冬瓜山(大尖後山)，在其東北有荖寮湖山(574公尺)、南面有大尖山(837公尺)與更西南之內寮山(830公尺)等。磺嘴山亦為一較晚期噴發的火山，在其東北坡有火庚子坪和死磺子坪等爆裂口和噴氣孔之存在。本山列之東北角尚有較早期噴發的丁火朽山、八斗子山和湳子山。
- 在八斗子山之一部分及湳子山西側之石洞山之下，藏有已經青磐化之含黑雲母角閃安山岩之侵入體，其中含有金、銅礦脈。
- 火山岩
- 大屯火山區的火山多屬層狀火山，亦即各主要火山體之中常有火山碎屑岩與火山熔岩交互出現，不僅如此，各火山的火山岩也彼此交錯，使得火山體的結構十分複雜。本區多數的火山碎屑岩厚度約在數公尺至十餘公尺之間，顯示火山初期的噴發並不很劇烈，而火山熔岩之厚度則由十公尺到數百公尺，因此後續供應之岩漿相當豐沛；不論碎屑岩或熔岩常可發現受硫氣或熱液的影響產生強烈的換質。 1. 火山碎屑岩
- 一般而言，火山開始噴發以前，其下的岩漿庫即不斷接受因高溫產生的揮發物，隨著含量的增加其蒸氣壓也增大，當壓力增大到圍岩不能承受的程度，即會產生火山爆發。爆發時蓋岩或部分岩漿常被炸開四射，形成火山彈或火山礫，同時釋出的能量形成蕈狀噴發柱，攜帶各種大小的岩石碎塊或碎粒至高空，當噴發的能量衰減時，常在順風的火山坡地形成各種型態的堆積層。
- 大屯火山群中火山碎屑岩的分布甚廣，過去的文獻對大屯火山群有所謂「下部凝灰角礫岩層」及「上部凝灰角礫岩層」遍存於各火山之中。火山碎屑岩之組成材料係以火山拋出之火山灰、角礫，以及已固結之熔岩再破碎之碎塊混雜而成。依碎屑之大小及磨圓程度可分為集塊岩、火山角礫岩、凝灰質角礫岩與凝灰岩。
- 火山碎屑岩乃構成了大屯火山群之基底與周緣，本區北側及西北側外圍便是由火山碎屑岩（尤其是凝灰質碎屑岩）所構成。地表上所見為寬闊平緩的斜坡狀台地，呈階地般一級級向海的方向傾降。火山碎屑岩台地表面多覆蓋有一層厚薄不一的紅土。沿海濱公路，自阿里荖至石門之間，沿岸露出的都是火山集塊岩，在阿里磅（核能電廠附近）有清晰集塊岩剖面露出。自阿里磅往西，火山集塊岩漸為火山砂礫岩所代替。
- 石門村，乃因海邊有一座海蝕石門而得名。此座天然橋景觀是由火山砂礫岩被海浪蝕穿而成。此天然石門和沿海岸之高峻海蝕崖，均代表海浪侵蝕之遺跡。因其位置已超出現今高潮線之上，為近代上升海岸之一例證。
- 由石門至淡水之間的台地上碎屑岩已有顯著的沈積構造，具有平行層理與交錯層理，乃經過沈積淘選之作用，但包含有安山岩之風化所分解的碎屑及其他沈積岩屑，因此應該稱為火山礫岩。 2. 火山熔岩
- 熔岩是由火山口流出的熔融岩漿在地面冷卻而成。大屯火山群之熔岩冷凝而成者幾乎全屬安山岩，僅在菜公坑西側之烘爐山有玄武岩。安山岩呈細晶質至有顯著斑晶之斑狀組織，斑晶以斜長石和鎂鐵礦物為主，此外還有一些副成分如磁鐵礦、鈦鐵礦等。安山岩中的鎂鐵礦物以角閃石、普通輝石和紫蘇輝石三者為常見(圖3與4)，有一部分安山岩也含有橄欖石(圖5)，此外還有含黑雲母者。在各地不同的熔岩中，各種鎂鐵礦物含量的比例頗不一致，因此依鎂鐵礦物的種類和含量之多寡，又可將北部火山岩細分為數種岩型：
- 含黑雲母角閃安山岩──丁火朽山亞群（圖6）
- 含紫蘇輝石角閃安山岩──七星山亞群（圖7）
- 角閃石－紫蘇輝石－普通輝石安山岩──大屯山亞群
- 兩輝安山岩──竹子山亞群
- 含橄欖石安山岩──磺嘴山亞群
- 玄武岩──烘爐山型（圖8）
- 圖2乃根據地理位置及岩性之分布，大屯火山群自西向東大致可分成六個亞群，其名稱及所包含之火山體如下：
- 大屯山亞群：大屯山、南大屯山、面天山、燒火庚寮、菜公坑山、烘爐山。
- 竹子山亞群：竹子山、小觀音山。
- 七星山亞群：七星山、紗帽山、內寮山、痲瘋山（七股山）。
- 磺嘴山亞群：磺嘴山、大尖山、荖寮湖山、八煙山、大尖後山、鹿堀坪山、冬瓜山、南勢山。
- 丁火朽山亞群：丁火朽山、八斗子山、湳子山。
- （一）大屯山亞群
- 大屯山亞群包括大屯山(1081公尺)、南大屯山(960公尺)、面天山(977公尺)、二子山(890公尺)、菜公坑山(883公尺)和烘爐山(620公尺)。南大屯山最上層為角閃兩輝安山岩，蓋在南大屯山頂上。菜公坑山為輝石安山岩構成，而烘爐山則為玄武岩所構成（圖9）。
- （二）竹子山亞群
- 本亞群包括竹子山(1103公尺)、小觀音山(1072公尺)及少數寄生火山。竹子山與小觀音山由厚層兩輝安山岩組成，內夾凝灰岩與凝灰角礫岩。小觀音火山形狀如錐狀火山，具有大屯火山群中最大之火山口，火山體大致以兩輝安山岩而成，但似挾有集塊岩或火山灰之薄層，故構造上屬於層狀火山。
- 竹子山火山似為較早期之火山，最初拋出岩屑與噴出泥流；火山碎屑向北堆積，成為集塊岩，於阿里荖及阿里磅者厚40公尺，石門附近亦有此種之集塊岩質凝灰岩層，所謂「石門」乃此層岩石之受海侵者。集塊岩形成後先後噴出兩輝安山岩與含角閃石兩輝安山岩之熔岩流。兩輝安山岩流北漫流至臺灣北端之富貴角與麟山角（圖10）。
- （三）七星山亞群
- 本亞群包括七星山(1120公尺)、紗帽山(643公尺)、內寮山(竹篙山，830公尺)與七股山(890公尺)。七星山由數層含輝石紫蘇輝石角閃安山岩熔岩與一層火山碎屑岩組成，火山碎屑岩也就是上部凝灰角礫岩。這個火山碎屑岩將七星山熔岩分為上、下二部，下部是陽明山熔岩，上部構成七星山本體。紗帽山也由含紫蘇輝石角閃安山岩構成，座落在上部凝灰角礫岩之上。
- 七星火山（圖11）乃大屯火山群之盟主，呈一較標準之錐形火山，舊火口跡雖小，但熔岩流尚能遠至士林圓山附近。七星山亞群上部熔岩流亦向東流注至七星山之東偏南2.2公里，磺溪與雙溪上源分水嶺山口之大嶺山上下（擎天崗）附近；此上蓋之含角閃石兩輝安山岩乃本火山體之主要部分。大嶺山上下附近本火山體之基底部，以含多量之沈積岩砂礫之火山質礫岩與安山岩流之互層而成。如圖12所示，中新世沈積岩基底岩層之上有100－300公尺之火山質礫岩(黑雲母輝石安山岩、角閃兩輝安山岩、兩輝安山岩)、硬頁岩、粗粒白色石英砂岩之礫石而成。其上有厚30公尺之集塊岩；其上再有火山質礫岩。砂、硬頁岩礫等，挾有凝灰岩質礫岩質集塊岩之薄層。其上有30～40公尺之安山岩流，以兩輝安山岩及具板狀節理之角閃安山岩而成。最上部90公尺乃火山質礫岩與安山岩之互層。火山質礫岩中有含角閃兩輝安山岩、兩輝安山岩、紫蘇輝石安山岩、粗粒白色石英砂岩、硬頁岩、石英岩等之礫石；熔岩流則為角閃兩輝安山岩與輝石角閃安山岩；其中挾有成層砂岩質凝灰岩與成層頁岩之薄層（圖13）。
- 七星火山之活動亦以集塊岩質之堆積開始，然後爆發性與較溫和之噴發交雜而來，前者堆積火山岩屑，後者噴出熔岩流，形成七星山之層狀錐形火山。七星火山與大屯火山之熔岩流，使竹子湖一帶被閉塞成湖，湖中堆積其砂質凝灰岩層。七星火山似為大屯火山群中較新之火山，故富於硫氣孔與裂隙。主要之裂隙有二：其一起於竹子湖硫氣孔，橫斷該火山體之西翼，湧出大量溫泉，成為北投硫磺山之爆裂口，延至北投溫泉之大磺嘴一帶泉源；其二由火山體東側之磺溪硫氣孔起，經冷水坑硫磺礦，達至南方之雙溪附近。
- 紗帽山係七星火山之寄生火山，紫蘇輝石角閃安山岩而成，為一標準的鐘形火山。
- （四）磺嘴山亞群
- 本亞群包括大尖山(837公尺)、荖寮湖山(574公尺)、八煙山(747公尺)、磺嘴山(912公尺)、大尖後山(冬瓜山，883公尺)、鹿堀坪山(673公尺)及南勢山(323公尺)，由八層熔岩流與二層凝灰角礫岩(上部與下部凝灰角礫岩)構成。大尖山與荖寮湖山為本亞群中最老之火山，座落在下部凝灰角礫岩之上。頂山岩流覆在上述二火山部分山坡上，但橫在磺嘴山、鹿堀坪、大孔尾與磺子坪頂部分岩流之下。
- 八煙山，也是老火山，由含紫蘇輝石角閃安山岩所構成，磺子坪頂熔岩由含輝石角閃安山岩所組成，此岩流可能來自八煙山。
- 磺嘴火山，以角閃兩輝安山岩所成，大尖後山火山丘係其寄生火山，以兩輝角閃安山岩而成（圖14）。
- （五）丁火朽山亞群
- 本亞群包括丁火朽山(中福子山，472公尺)、湳子山(373公尺)、八斗子山( 320公尺)及一無名小丘。丁火朽山可能由三層熔岩與二層凝灰角礫岩所組成。
- 丁火朽火山又名提燈山(燈仔火山)，孤立於火山群東端；中新世沈積岩基盤岩層上堆積集塊岩層，然後噴出兩輝角閃安山岩之熔岩流，山頂有一小凹地周圍被三個圓頂丘圍繞，凹地東北方，狀如火口。丁火朽火山之西北有八斗子火山與湳子火山，均以角閃安山岩所構成。丁火朽山、八斗子山與湳子山之地下，發現有黑雲母角閃安山岩之侵入體，其中含有金、銅礦脈。 火山活動的時代
- 最近利用鉀－氬法與核飛跡定年的結果(圖1與2)，顯示大屯山區延續的時間頗長，約達二百餘萬年，其中可以分為早、中、晚三期。早期約在二百五十萬年前上新世末期開始，當時的火山以本區東北角之丁火朽山亞群為代表，丁火朽山先有強烈的噴發造成火山碎屑岩的堆積，接著為角閃安山岩（局部含有黑雲母）熔岩的溢流。此時大屯山、七星山、磺嘴山亦有活動，造成了底部的火山碎屑岩。因此這一階段的噴發以大量的火山碎屑岩為主，分布區域亦廣，被稱為「下部凝灰角礫岩層」。
- 中期的活動約發生於七十五萬年之前，為大屯火山活動之主要時期，如西側之小觀音山與竹子山系列及南大屯山等均屬這一時期中的產物；噴出熔岩以大量輝石安山岩為主。這一時期也是大屯火山群之火山活動最旺盛，幾乎是所有的亞群都有熔岩的噴發。然而在大約五十萬年時，火山活動銳減。
- 後期火山活動可延續到五十萬年前或更年輕。此一時期噴發包括磺嘴山火山之含橄欖石之輝石安山岩熔岩，以及噴出含紫蘇輝石之角閃安山岩之七星山。大屯山亞群所屬的烘爐山玄武岩，可能是延續大屯山的活動，約到了十餘萬年前，整個火山活動便趨停止，邁入了後火山活動期。
- 後火山作用的現象
- 1. 噴氣和溫泉：在火山爆發終止之後，地下餘熱尚存，可導致地下蒸氣之累積與加壓，在某些地點能爆破地面而出，造成爆裂口。在爆裂口內也常有噴氣孔、硫氣孔和溫泉的存在，這些現象也便是後火山作用的噴發（圖15）。
- 溫泉及噴氣孔分布在北投與金山之間一個長約18公里，寬約3公里的狹長地帶，可劃分為十三個溫泉區(圖16)，即新北投、大磺嘴、大庄(後山公園)、陽明山、竹子湖、小油坑、馬槽、大油坑、三重橋、死磺子坪、火庚子坪、金山、大埔等地，其中大磺嘴、小油坑、馬槽、大油坑、死磺子坪與火庚子坪噴氣孔活動甚為劇烈，陽明山與竹子湖二地有微弱噴氣孔，其他地區僅有溫泉而無噴氣孔。
- 噴氣孔的氣體以蒸氣佔絕大部分，此外也包含少量H2S、S、SO2及CO2等氣體。大屯火山區之溫泉水質，可由強酸性以至中性，含多量氯化鈉、碳酸氫鈣、氧化鐵或硫酸鹽等鹽類。溫泉水溫各處不同，自三、四十度以至近於沸點。根據化學組成可將溫泉分成三類：第一類為酸性硫酸鹽氯化物泉，產於新北投、馬槽、金山與大埔等地；它的pH值在1.3與3.9之間，多數在2以下；氯離子含量高，而且常高於硫酸根離子含量；溫度自45℃至沸點不等，變化甚大。第二類溫泉為酸性硫酸鹽泉，產於新北投、大磺嘴、陽明山、竹子湖、小油坑、死磺子坪、與火庚子坪等地，它的 pH 值自 1.7至 4.2不等，多數在2.5與3.1之間；硫酸根離子含量遠較氯離子含量為高，後者通常不超過20ppm，極少超過50ppm；溫泉水的總固體物含量通常不高，可能是蒸氣冷凝或與地下水混合的緣故；溫度在42℃與沸點之間。第三類為弱酸至近中性之碳酸氫鹽泉，產於離噴氣孔較遠的低溫帶，溫度在39℃與56℃之間，因水中存在二氧化碳，所以pH值較其他類溫泉為高，在5.9與7.6之間；溫泉水的總固體物含量不高，除碳酸氫離子外，水中也含硫酸與氯離子，前者含量常較後者為高。
- 根據礦業研究所在本區地熱探勘的資料，顯示在地面以下數百公尺範圍之地下，水溫或熱氣之溫度可達100℃～250℃左右。溫泉之水源大都由來於地表水滲入地下裂縫，受地下熱氣之接觸後，變成熱水，再經循環而回歸地面。金山一帶含鹽分較高的溫泉，則是有海水的滲入。陽明山溫泉水源是以淺部地下水為主。新北投地熱谷與小油坑兩地之溫泉則由天水滲入地下深部，與地下熱氣作用而生成。
- 2. 安山岩之換質現象：地下火山氣體中之H2S與SO2等氣上冒到距地表兩、三百公尺以上部分則易受氧化而生成硫酸，對安山岩之腐蝕作用甚大。又地表淺部已有的硫黃、硫化鐵氧化後也可能造成硫酸，愈增加安山岩之腐蝕，種種原因促使安山岩遭受強烈熱水換質，是故換質帶遍布各溫泉區與其他曾有溫泉噴氣孔活動之地區。強酸的腐蝕作用，使安山岩脫色漂白或換質成白土。此類白土以蛋白石化作用為主。即安山岩中各金屬離子除矽之外，皆因酸性水液之溶蝕而淋失，殘留之膠狀二氧化矽轉變成輕而鬆之蛋白石質岩石，其中常部分結晶成低溫方矽石，或局部變為鱗石英，但甚少含微晶之石英。在噴氣孔附近較外圍之岩石，由於鹼金屬及鹼土元素以及鐵分多已溶失，但尚保留矽和鋁離子，可結合成高嶺石或明礬石質黏土。此類白土曾經開採用作填充劑和酸性白土。欲分別蛋白石質白土與黏土之簡單方法即用手指將白土搓揉之後，待指頭乾燥，便會有乾澀之感；若是黏土則有潤滑之感。
- 噴氣孔中之硫氣常在噴氣孔孔壁及周圍岩石表面及空隙中，由昇華而結晶成硫黃。七星山區是本省天然硫黃生產中心，生產的天然硫黃，大部分分布在硫氣孔附近，如小油坑、大油坑、火庚子坪等地。目前因劃歸陽明山國家公園，全面停採。
- 小油坑為七星山西北坡上之一爆裂口，其東南側崖壁環抱，呈馬蹄狀，向西北下坡開口。口寬約120公尺，長約180公尺，最大落差達一百公尺，口內西南側有噴氣孔多處，嘶嘶作響，吐出熱氣瀰漫口內，熱氣體中約有90％以上是水蒸氣，其他有CO2、H2S和SO2等。口內安山岩多受熱氣腐蝕換質而成蛋白石質的矽質岩，口之西北側（下坡方向）之較外圍岩石有轉化為黏土及明礬石質黏土者。在口內各噴氣孔周圍岩石表面及岩隙中，均有昇華而凝結之硫黃(圖17)，為大屯山區硫黃產地之一(「油坑」意即出產磺油之地)，僅次於大油坑。口內溫泉、熱氣之溫度，均高達95℃以上。硫氣或硫化氫若和由安山岩中溶解出的鐵分相結合則生成硫化鐵(黃鐵礦)，常在硫黃堆中成微粒狀結集之結核，或在換質程度不嚴重之安山岩中呈浸染狀之散布，密集之微粒黃鐵礦亦可開採之礦體(即所謂黑色硫化鐵礦)，在石化工業尚未起步前，也曾用做肥料之原料，如七股、死磺子坪、火庚子坪等地，今由於煉油副產品硫黃的回收所取代，已無經濟效益。溶解的鐵分亦有取代腐積的植物(以蕨類為主)而成褐鐵礦者，在陽金公路大油坑站附近北側下坡曾有此種褐鐵礦化之植物化石層，疊蓋於火山岩屑之上(圖18)。
- 出版者：
- 數位化執行單位:國立自然科學博物館（http://www.nmns.edu.tw/）
- 來源：
- 數位化單位:國立自然科學博物館地質學組岩石
- 管理權：
- 典藏單位:國立自然科學博物館
授權聯絡窗口
- 鍾舜丞
04-23226940*762
chungnmns@nmns.edu.tw
