外澳海邊的地質景點
外澳海邊有一個很有特色的小型沙灘海灣,長約600公尺,寬約130公尺,雖然近年來陸續有人在這邊從事海上衝浪活動,但它沒像大溪蜜月灣衝浪活動那麼出名,背對著慶天宮,安靜的灘面彷彿像一座戲臺,只不過戲臺上上演不是過去的神話故事,而是數十年來居民的生活點滴。沙灘的南端有一座中東式的建築物,不僅宜蘭地區少見,在台灣其他地區亦屬於非常稀有的建築,白色的圍牆矗立在灰黑色的沙灘上,顯現強烈的對比色彩,是否也代表建築物主人黑白分明的強烈個性,不得而知。沙灘的北端,在一個規模不大的海蝕平台上,有一條長數十公尺、寬約0.5公尺的火成岩脈,黃褐色的岩脈切穿整片灰黑色硬頁岩地層,乍看之下彷彿是大地上的一個刀疤,刀疤的年紀可能有數百萬年了。距沙灘北方向約1公里處,過了外澳金斗公廟的岩岸海邊上,仔細觀察地面上的岩石,可發現海蝕平台上有複雜的岩石解理構造和地層摺皺,這些岩石構造都是地殼運動時,地層被擠壓所形成的,地層中的夾層砂岩有明顯的沈積構造,記錄砂岩沈積的環境,這些地層的背後故事都是野外地質教學的好材料,也是值得推廣給社會大眾認識的地質景點。
交通和地理位置
本區域景點可分為三個位置(圖1),第一個為沙灘海灣、第二個為火成岩脈、第三個地層摺皺,第一、二個景點位於北部濱海公路台2線134.3公里(N24∘53.268, E121∘50.939)處和133.5公里(N24∘53.546, E121∘50.255)處,可搭宜蘭-雙溪、宜蘭-台北客運,在外澳慶天宮下車,站牌旁邊的海邊為第一景點,第二景點可步行往北約三、四百公尺即可到達,第三個景點位於台2線132.7公里(N24∘53.816, E121∘51.650)處,可在外澳金斗公廟下車,再沿公路往北走一、兩百公尺,有一小道通往海邊,小道位置不明顯,且有護欄阻隔,需仔細注意才不會錯過。搭乘火車可在外澳車站下車,再沿海邊的海堤往北方向步行約0.7和1.3公里即可分別到達第一、二景點,第三景點較遠,且無海堤可走,步行在濱海公路較危險,建議改採其他交通工具前往。若自行開車或搭遊覽車,則可將車停在慶天宮前面的廣場,再步行前往第一、二景點,或是將車停在沙灘海邊北端的停車場(不需停車費用),第二景點即在停車場下方的海蝕平台上,至於第三景點,因濱海公路上無停車場,路肩狹小,停車危險,建議將車停在梗枋的路旁空地上,再往南走約三百公尺即可到達。
圖1 外澳3個地質景點的位置(http://www.urmap.com.tw)
外澳海灘
海岸的分類有許多種,若以形貌特徵來分,可將海岸分為侵蝕海岸和堆積海岸(Komar,1998),常見的侵蝕海岸地形有海蝕崖、海蝕平台、海蝕洞、海階、海蝕岩柱或顯礁,堆積海岸則有海灘、沙洲、沙嘴、潟湖、潮汐灘地和沙丘,宜蘭平原因有蘭陽溪和其他較小溪流帶來沙泥的堆積,所形成的海岸是一個堆積海岸,這個堆積海岸最南端為蘇澳的岳明新村,最北端為頭城的烏石港,烏石港以北,只有規模較小、零星分佈堆積海岸,外澳的沙灘海岸即是其中的一個。
外澳海灣缺乏大型河流的輸沙作用,基本上無當地沙源可形成海灘,為什麼外澳海灣會有沙灘的堆積呢?從海岸工程的學理來看,海岸邊突出的地形受到海浪的衝擊較大,會產生侵蝕作用,相反的,在內凹的地方,水流速度較緩和,較容易產生堆積作用,外澳海灣沙灘的長度約600公尺,海堤至海水面之沙灘寬度約130公尺,若計算至海灣南北兩端的連線,則內凹的深度可達約300公尺,內凹的深度與沙灘長度比約1:2(圖2),內凹的海岸地形是外澳沙灘形成的主要原因之一。
圖2 外澳沙灘灘面寬約130公尺(黑線至紅線),整個灣面若以突出的地形計算(黑線至綠線),則約300公尺。
影響海岸形貌是否會形成堆積海岸的其他因素尚包括海流、季風、海浪、地質構造等條件,宜蘭平原外海水文資料之研究結果顯示,4-10月份台灣北部海域陸棚水可能會往南進入宜蘭灣,冬季時南方的黑潮水可能會往北進入宜蘭灣(李,1996),這兩股南北向的海流約與海岸線平行,可能對內凹的地形產生堆積作用,相較於三貂角以北的地形,海流方向與海岸線的幾何關係有所差異,例如卯澳、龍洞灣、深澳等數個位於三貂角以北的內凹地形區均不見有沙灘堆積,可能跟海流有關,況且,宜蘭灣的海流作用有機會將南邊的蘭陽溪或北邊的大溪帶下來的沙泥,堆積在外澳海灣一帶,從外澳沙灘沈積物的顏色與蘭陽溪口相似(圖3),以及海岸線的消長與宜蘭平原海岸線相同(近年來都成後退的跡象),外澳海灘上的沙很可能是來自宜蘭平原。
圖3 外澳沙灘海岸,海沙色暗,與宜蘭平原的色相似,可能都是粘板岩風化侵蝕以後的碎屑。
沙灘的南側出露許多零星分佈的岩石,岩石的外型像一座座小山(圖4),高約1至數公尺,綿延長度數公尺至十餘公尺,山有一側的坡度較緩,另一側則為接近斷崖的陡坡,這種只有單側似山的地形稱為單面山,單面山的成因跟地層的岩性有很大的關係,此區域地層為漸新世的乾溝層,岩石年代約3000萬左右,岩石組成主要為互層的砂岩和頁岩,當地層被擠壓抬升成傾斜狀態,這兩種岩性的地層裸露出地表,砂岩和頁岩的抗侵蝕能力有差異(稱為岩石的差異侵蝕作用),抗蝕力較差的頁岩容易被侵蝕而崩落,砂岩因頁岩的崩落反而顯露出陡峭的山壁,因此形成「單面山」地形。
圖4 外澳沙灘上的單面山,傾斜朝東,角度約30-40度。
海浪可及的岩石經常佈滿許多藻類或底棲生物,在沙灘一塊岩石上發現裸露在水面上的珊瑚礁(圖5),珊瑚礁有其特殊的生長環境,它們需要溫暖、乾淨的海水,一般在河流出海口處或沙灘型海岸都很難生存,外澳海灘南接宜蘭平原的最北端,裸露在水面上的珊瑚礁是否暗示過去宜蘭平原是否曾往南移,導致此處發育適合珊瑚礁生長的環境,或者海流、氣候上有什麼樣的變化,不得而知。
圖5 岩石上的珊瑚礁
火成岩脈
外澳地區的地層皆為3000萬年前左右形成的沈積岩,在沙灘北邊停車場旁海蝕平台的火成岩脈,係岩漿貫入地層後冷卻而形成的,此條火成岩脈的組成和成因少有人研究,岩脈呈黃褐色,其產狀看起來跟著名的萊萊火成岩脈很相似,萊萊火成岩脈為一鹼性玄武岩,分類上可歸屬為分佈較少的方沸石煌綠岩,生成年代約在9百萬前左右(Chen et al., 1989),從地緣分佈推測,外澳的火成岩脈應與之類似,惟規模較小,海蝕平台上可見的岩脈長度約七、八十公尺,寬度約數十公分(圖6)。火成岩脈較沈積岩堅硬,岩石的差異侵蝕結果,火成岩脈往往突出在沈積岩中,形成一道外觀類似城牆的地形,在澎湖曾有產在海裡的火成岩脈被懷疑為古城牆下沈到海裡的新聞報導,然而外澳的火成岩脈卻看不到聳立在地面上的城牆外觀,其原因主要是因岩脈的厚度太薄,節理發達,強度不夠,容易被海浪打斷,另外岩脈離坡腳太近(緊鄰濱海公路),山坡上掉落下來的石頭也容易打到岩脈。
仔細觀察火成岩脈,可發現在岩脈的正中央有一條平行岩脈分佈的白色礦物(圖7),很像千層糕的夾層,白色礦物其實是沿著岩脈中央一條裂縫生長,當岩漿侵入沈積岩而急速冷卻成火成岩脈時,岩脈容易產生裂隙,裂隙約與等溫線平行,因此岩脈上可見平行岩脈方向的裂隙,地底下岩石的裂縫是地下水流動的管道,地下水中若含濃度較高的元素或化合物便會在裂縫中結晶出來,裂縫提供礦物結晶的場所,稱為晶洞,此種礦物並非在岩漿冷卻時結晶出來,而是後來地下水的作用所形成,因此稱為次生礦物(由岩漿結晶的礦物稱為原生礦物),岩脈中的白色礦物可用肉眼看出具有六面柱狀體結晶(圖8),硬度比刀片還大,滴鹽酸不冒泡,可判斷此礦物為石英,野外岩層裂縫常見的白色結晶礦物通常為石英或方解石,可用鹽酸、硬度、晶形來分辨他們。
圖6 外澳火成岩脈(箭頭處),圖右邊路燈為濱海公路位置,路燈旁的海堤有一停車場,圖左後方房屋為外澳的沙灘海灣。
圖7 火成岩脈中央有一條白色的礦物,為地下水在岩脈的裂縫的結晶產物。
圖8 火成岩脈裂縫中的白色礦物具六面柱狀體,硬度比刀片大,滴鹽酸不冒泡,可判斷為石英。
地層摺皺
水中的沈積物在沈積時,也許局部會有生物活動的擾動,或受水流的影響,導致層面混亂或是傾斜,但大尺度來看,沈積的層面為水平向,野外常看到地層一層一層的結構即為沈積岩的層面,這種層理構造是沈積岩的主要特徵,水平向的地層若受到地殼運動的外力擠壓,則地層會發生扭曲變形的現象,此種地層扭曲的構造稱為摺皺。在第三個景點中,我們可以在海蝕平台上看到寬度約十餘公尺的摺皺地層(圖9),圖9中的摺皺地層為砂頁岩的互層,土黃色為砂岩,灰黑色為硬頁岩,砂岩較硬,突出於地層中,由於砂岩顏色較淺,硬度較大,在砂頁岩地層中常用來確定層面的指示層(key bed),至於本地層摺皺的成因,推測係受到菲律賓海板塊與歐亞板塊碰撞的影響(楊,2002)。
摺皺地層砂岩厚度約10-20公分,受岩層擠壓的推力,岩層斷裂呈覆瓦狀堆疊排列之小型斷層(圖10),這是因為砂岩較堅硬,不易彎曲,故斷裂形成局部性小斷層,反觀頁岩因較鬆軟,可以變形來因應外力,故較少斷層發育。在砂岩剖面可看到與地層層面斜交的條痕,這是砂岩沈積時水流造成的交錯層構造(cross bedding),斜面方向代表水流的方向,圖中可看到有些斜面方向向左,有些向右,因此可推測當時的沈積環境是在淺水海域,受波浪或潮流影響較大的地方,若砂岩厚度和交錯層的規模很大,交錯層往往會誤認為地層層面,因此交錯層又稱偽層。
海蝕平台上的地層呈現許多土黃色紋路狀構造,看似不規則,但仔細觀察其紋路變化,可發現紋路是有方向性,相交的兩紋路有些成垂直向、有些約120度(圖11),這些紋路是沈積岩的節理構造,岩層節理面提供地下水流動管道,地下水中若含有較高的鐵份,鐵份結晶出來再被氧化便形成土黃色的紋路構造。
圖9摺皺地層為砂頁岩的互層,土黃色為砂岩,灰黑色為硬頁岩。
圖10摺皺地層砂岩厚度約10-20公分,受岩層擠壓的推力,岩層斷裂呈覆瓦狀堆疊排列之小型斷層(箭頭處)。在剖面可看到與地層層面斜交的條痕,這是砂岩沈積時水流造成的交錯層構造(框線處)(cross bedding)。
圖11海蝕平台上的土黃色紋路狀構造為沈積岩的節理構造,相交的兩紋路有些成垂直向、有些約120度,土黃色部分含有被氧化的鐵份。
外澳的沙灘海灣面積曾經比現在還大,當地耆老表示,數十年前的海灘寬度比現在寬100公尺以上,果真如此,其面積可能與大溪的蜜月灣相差不多,不管耆老所言真實性多高,整個宜蘭平原沙岸近數十年來不斷的後退是不爭的事實(張,1992),美麗的沙灘海岸提供人們散步、游泳、衝浪、垂釣等多方面的海上活動,許多大飯店或休閒旅館都喜歡蓋在沙灘海邊附近,沙灘的流失不但影響人們海岸的活動範圍,也可視為國土的流失,這是很值得國人和政府重視的問題。
關鍵字:外澳、火成岩脈、單面山、地層摺皺
參考文獻
李逸環,1996,蘭陽溪口南北海域海洋環境之研究,海洋大學海洋科學研究所碩士論文。
張政亮,1992,蘭陽平原海岸沙丘之地形學研究,國立台灣師範大學地理研究所碩士論文。
楊覲銘,2002,台灣雪山山脈北端大溪─外澳地區漸新世乾溝層小型次生地質構造的發展順序,國立臺灣大學地質科學研究所碩士論文。
Chen, C.H., Liu, T.K. and Lo, H.J., 1989, An alkali basaltic dike in Lailai, northern coast of Taiwan. Proc. Geol. Soc. China., 32, 295-316.
Komar, P.D., 1998, Beach processes and sedimentation. New Jersey, Prentice-Hall, p. 544.
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2009年4月14日 星期二
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