張志亮 陳飛揚

世界華人地質(zhì)大會
——臺灣環(huán)島之旅

張志亮 陳飛揚

對于臺灣，鄉(xiāng)愁也許是各種情感元素中最純厚的境界；而對于我們，臺灣則是一種久經(jīng)沉淀后的向往。2015年5月，我們有幸參加了在臺灣舉辦的第八屆海峽兩岸三地暨世界華人地質(zhì)科學研討會，以及會后環(huán)臺5日野外地質(zhì)考察。我們第一次來到寶島臺灣，就對她的人文氣息和地質(zhì)現(xiàn)象，有了一次親密的接觸。

本屆會議在臺北中央研究院舉行，分為兩天，吸引了全球兩百多位華人到臺灣進行學術(shù)交流。大會設(shè)有15個專題，包括了地質(zhì)領(lǐng)域的諸多方面(圖1)。最初于1995年3月在臺北召開的海峽兩岸地質(zhì)學術(shù)研討會，開啟了兩岸地球科學領(lǐng)域大規(guī)模的學術(shù)交流活動。隨后，在世界各地分別舉辦了7次世界華人地質(zhì)大會。

"臺灣"一名源自居于今臺南安平的原住民西拉雅族"臺窩灣"社的社名，意為濱海之地，并取全稱中的"臺"字作為簡稱。明朝萬歷年間官方正式啟用"臺灣"一詞。除此之外，她還有一個詩情畫意的別名福爾摩沙（英語：Formosa），意為"美麗之島"，由16世紀新航線開辟時代的葡萄牙水手于航行途中驚呼而出。

圖1，臺北中央研究院學術(shù)報告廳

臺灣位于中國沿海的大陸架上，四面環(huán)海，東臨太平洋、東北臨琉球群島、南臨菲律賓群島、西界臺灣海峽與福建省相望，由85個大小不一的島嶼組成。臺灣島在地圖上大致呈紡錘狀外形，它的長軸呈南北走向，長約385km。而中央山脈則是臺灣島的脊梁山嶺，也是臺灣島東西兩斜面間的主要分水嶺，其以東為海岸山脈，二者之間以花東縱谷相隔。

臺灣是一個具有地槽和島弧雙重地質(zhì)背景的島嶼，發(fā)育大大小小的活動斷層，是造山作用最活躍的地區(qū)。由于受到菲律賓板塊和歐亞大陸板塊的擠壓，臺灣島的地層都呈長而窄的帶狀分布，與臺灣島的長軸平行，同樣這條南北走向線和臺灣島的主要構(gòu)造線相一致。臺灣的地層都比較年輕，僅僅出露了較少的古生代晚期至中生代(先第三紀)的地層，大部分為新生代的地層。而這些地層的巖相、厚度和構(gòu)造在不同地區(qū)都有著不同程度的差異，每一個地質(zhì)區(qū)都有它特殊的地質(zhì)和地理背景。目前臺灣大致可以分為3個主要的地質(zhì)區(qū)：中央山脈地質(zhì)區(qū)、西部麓山地質(zhì)區(qū)和海岸山脈地質(zhì)區(qū)（圖2）。我們的野外考察路線是從臺灣的東部到南部，再由西部到中部，從而對臺灣各區(qū)的地質(zhì)概況都有了細致的了解。

圖2，臺灣地質(zhì)簡圖，圖中星形顯示臺灣集集大地震震源

第一天早上，在臺北中央研究院李建成等老師的帶領(lǐng)下我們從臺北坐火車前往臺灣最東邊的花蓮市，屬于中央山脈東翼地質(zhì)區(qū)。此區(qū)是臺灣最古老的地質(zhì)和構(gòu)造單元，主要出露先第三紀變質(zhì)雜巖，也叫大南澳基底雜巖。它主要是由原來的沉積巖和火山巖經(jīng)變質(zhì)作用后形成的片巖和大理巖所組成，其中還含有少量的片麻巖、混合巖、變質(zhì)基性火成巖和蛇紋巖等。它可以分為5個區(qū)域性的地層系統(tǒng)，分別為玉里層、長春層、九曲層、開南岡層和天祥層。由于這些變質(zhì)巖石中缺少化石和足夠的定年材料，目前推斷大南澳基底雜巖系的時代大概為古生代晚期到中生代初期，或者是屬于時限較寬的"先第三紀"。此變質(zhì)巖帶南北長達240 km，總面積約為4600平方公里，覆蓋了臺灣總面積的14%。上午我們一行便到達了以奇峰插天、怪石嵯峨的大理巖景觀而聞名的太魯閣大峽谷，太魯閣國家公園也在此依勢而建。沿著中部橫貫公路，在立霧溪畔，我們沿途欣賞著這地球內(nèi)部力量的鬼斧神工（圖3）。自中新世末期以來，立霧溪水長期的下蝕作用和地殼不斷的隆起抬升，形成了幾近垂直的U型峽谷。而灰白色的大理石中夾雜著暗色的片麻巖和混合巖，形成明暗相間的紋層體，重巒逶迤，延綿20公里。下午我們到達七星潭海灣（圖4），讓清涼而濕潤的海風吹拂著經(jīng)太陽炙烤后的身軀。伴隨著夜幕的降臨，也讓遙遠陸地的旅行者們初識了這海的浩瀚與寧靜。

圖3，太魯閣大峽谷，可見立霧溪水下蝕而成的幾近垂直的大理巖崖壁

圖4

圖5

第二天上午我們到達花蓮市嶺頂、石梯坪，屬于臺灣東部海岸山脈地質(zhì)區(qū)。海岸山脈介于花東縱谷與臺灣的東部海岸之間，長約135 km。在板塊構(gòu)造的構(gòu)架中，海岸山脈代表菲律賓板塊前緣面向西的古近紀島弧，即呂宋島弧的一部分。其核心是由安山巖質(zhì)島弧巖漿冷凝而成的中新世到上新世火山巖。覆蓋在火山巖系上面較新的巖層大多由疊瓦狀巖塊組成，這些巖塊都是由中新世、上新世以及更新世與火山活動有關(guān)的濁流巖層組成。這些巖體大致可以分為：都巒山層、番薯寮層、利吉層、八里灣層和卑南山礫巖。海岸邊隨處可見大小不等的火山碎屑巖和具疊瓦狀構(gòu)造的濁流巖（圖5）。陸地上的巖石向海伸入，形成大大小小的灣澳，形狀如階梯一般，排列長短不一（圖6）。下午便來到屬于花東縱谷地質(zhì)區(qū)的池上鎮(zhèn)，它是臺灣的一個主要地質(zhì)邊界-歐亞板塊與菲律賓板塊中的呂宋島弧碰撞的縫合帶。長約150 Km的花東縱谷分隔了中央山脈與海岸山脈地質(zhì)區(qū)，其東部為由島弧改造成的山脈，而西部為大陸邊緣山脈?；|縱谷主要為逆斷層所形成的，目前斷層的活動性表現(xiàn)在較高的地震頻度、較大強度的地震和切過谷地的斷層崖。此區(qū)發(fā)育不同規(guī)模的活動斷層，我們前往觀測了其中的池上斷層。池上斷層沿著海岸山脈的山腳出露，大坡國小的操場東側(cè)即為池上斷層的地表出露點。在此，我們可以觀察到一些受斷層擠壓抬升的地表破壞現(xiàn)象，如滑梯頂部翹起，斜坡底部土墻破裂（圖7C）。池上斷層最初由國際知名的法國地質(zhì)學家安朔葉(Jacques Angelier)開始研究，他的工作使得臺灣花東縱谷的池上斷層

圖4，七星潭畔的礫石灘

圖5，海岸山脈的火山碎屑巖為濁流巖所包裹，時限為10-5Ma

圖6

圖6，花蓮石梯坪，可見沉積巖包裹著火山巖體登上了世界舞臺。目前，沿著錦園溪溝渠兩側(cè)，地質(zhì)工作者已經(jīng)設(shè)置了一個跨越斷層的測量網(wǎng)，裝置了將近20個測量地標，來分析斷層帶的變形行為，并且用以測量/記錄斷層的滑移速率（圖7D）。測量結(jié)果表明，主斷層地表位置在接近錦園橋景觀臺前方，斷層上盤呈現(xiàn)一個背斜的褶皺變形，寬約40-50米。斷層以每年2-3 cm的速率滑移，并且有明顯旱季鎖住不動的季節(jié)性潛移現(xiàn)象。傍晚途徑鹿野龍?zhí)锔吲_（圖8），俯瞰如茵綠草后，便回到臺東市區(qū)歇息。

第三天清晨我們驅(qū)車前往臺東卑南鄉(xiāng)，參觀了利吉地質(zhì)公園。東部海岸山脈除了壯麗的山脈地形外，最具特色的地質(zhì)景觀便是利吉惡地和小黃山。利吉惡地位于海岸山脈的尾端，形成原因尚有爭議，其組成巖石稱為利吉層。利吉混同層原是臺灣東南方的深海沉積物，數(shù)百萬年來受到菲律賓板塊向西北擠壓、剪切、上沖而露出地表，被侵蝕為巨厚的泥巖惡地。由于地層飽受剪切作用因而層序混亂，遍布光滑的剪切面，并含有大量卷入的砂巖及海洋地殼物質(zhì)等外來巖塊（圖9）。由于組成利吉層的土壤滲水性差，因此每當降雨時便造成土壤表面的沖蝕和崩移，形成如今光禿的特殊地貌（圖9A）。之后，我們參觀了卑南史前博物館。自上世紀八十年代起，考古工作者們陸續(xù)在卑南遺址發(fā)現(xiàn)了大量的史前文物。如今發(fā)掘面積達一萬多平方米，出土了一千五百多座墓葬與數(shù)萬件石器及陶器。這是臺灣新石器時代中晚期十分重要的代表性遺址，也是環(huán)太平洋與東南亞地區(qū)規(guī)模最大的石板棺墓葬遺址。這些精美保存的出土文物讓我們對臺灣史前文化與原住民文化的豐富與多樣性有了詳細的了解，也對潤養(yǎng)這片土地的大自然懷有深深的敬畏之情。下午我們到達的屏東恒春鎮(zhèn)，屬于中央山脈最南端的恒春半島。恒春半島的主要構(gòu)造線均呈南北走向，自西而東可見恒春河谷向斜層、恒春斷層及墾丁公園背斜層三個構(gòu)造單元。恒春河谷向斜層主要由最新的上新世及更新世地層組成，恒春斷層與河谷平行，主要由中新世微變質(zhì)的頁巖夾砂巖組成。我們所在的關(guān)山風景區(qū)主要由隆起的珊瑚礁組成（圖10），其自更新世以來便以每年大約5 cm的速率抬升。行走于山群之中，頗有滄海桑田之感。一天的旅途結(jié)束后，我們夜宿臺灣島最南部的墾丁岸邊，在混合著臺灣海峽、巴士海峽和太平洋的波濤的激蕩聲中進入了夢鄉(xiāng)。

第四天清晨從墾丁出發(fā)，沿著臺灣西海岸線一路北上，在嘉義市作短暫的休整后，我們長途驅(qū)車前往參觀位于南投竹山鎮(zhèn)的車籠埔斷層保存遺址，屬于西部麓山帶地質(zhì)區(qū)。此區(qū)由中央山脈西邊的漸新世及新近紀地槽盆地構(gòu)成。最新的古生物研究表明本區(qū)內(nèi)最早的沉積物在漸新世時已經(jīng)開始出現(xiàn)，沉積作用經(jīng)過中新世延至上新世，到更新世初期發(fā)生主要造山運動，盆地內(nèi)沉積的巖層經(jīng)過褶皺斷移，形成本地質(zhì)區(qū)內(nèi)的一切構(gòu)造現(xiàn)象。1999年9月21日清晨，在臺灣南投市集集鎮(zhèn)發(fā)生了近百年來傷亡損失最慘重的九二一集集大地震（圖2）。經(jīng)由地質(zhì)工作者的努力，地震所造成的地表破裂原狀以及多次地震所造成的褶皺與斷層構(gòu)造在車籠埔斷層保存遺址區(qū)得以清晰地展現(xiàn)（圖11）。館內(nèi)還展出了古文物與百年地震儀，以及豐富的歷史地震資料，使我們對臺灣土地的地震史有了一個全面的了解。傍晚我們住宿在以濃濃臺灣風情著稱的日月潭畔，在瀲滟的水波、婆娑的樹影和五彩的夜光陪伴中度過了一個愜意而浪漫的夜晚（圖12）。

圖7，花東縱谷地質(zhì)區(qū)-池上活動斷層。A，變形的房屋；B，破裂的圍墻；C,大坡國小損壞的滑梯；D,錦園溪溝渠上安置的地殼變形精密測量儀

圖8,第八屆世界華人地質(zhì)大會會后野外考察于鹿野龍?zhí)锔吲_集體合照

圖9，海岸山脈地質(zhì)區(qū)-利吉惡地。A，因水流剝蝕而成的光禿山體；B，利吉混同層中的砂巖體；C，利吉層泥巖中可見遍布光滑的剪切面；D，輝長巖，為洋殼的組分之一

圖10，恒春半島關(guān)山觀景臺上隆起的珊瑚礁體

圖11，西部麓山地質(zhì)區(qū)-車籠埔斷層。A，李建成老師在斷層剖面現(xiàn)場講解；B，逆斷層的多期錯動導致間斷性抬升的礫石層

圖12，日月潭夜景

最后一天早上，我們在燦爛的陽光照耀下乘船觀光日月潭。日月潭及周圍的盆地屬于中央山脈西翼地質(zhì)區(qū)雪山山脈帶，主要由堅硬或輕度變質(zhì)的新生代巨厚層泥質(zhì)沉積物組成。日月潭是臺灣島最著名的風景區(qū)，它位于西部的南投縣，臥伏在玉山和阿里山之間的山頭上，是臺灣省第二大湖泊、最大的天然湖泊。湖岸周長35千米，平均水深19米。日月潭附近的地形由于受褶曲、斷層及河川侵蝕等作用的影響，致使境內(nèi)山丘遍布，其間羅布著約13個大小懸殊的盆地，和許多急陡坡及崩塌地帶。當把日月潭周圍的名勝景點一一游覽過后，已近中午時分。食過午飯，來自全世界的華人就在此惜別，來日方長，各自奔赴機場，告別美麗島臺灣。

5天的臺灣地質(zhì)考察在記憶中留下了深深的印痕，觀測于眼的是地質(zhì)現(xiàn)象，而游走于心的是人文情懷。地質(zhì)知識的學習，讓我們清楚了全新世以來臺灣島的地質(zhì)演化歷史，以及目前的區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造。對于從未有過地震及火山作用經(jīng)驗的人來說，這些地質(zhì)現(xiàn)象的確讓我們對地球內(nèi)部所爆發(fā)的巨大能量有了一個實質(zhì)的認知，也對這些地質(zhì)作用的結(jié)果有了一個更加宏觀的概念。對于研究沉積巖中古生物化石的我們來說，這些缺乏生命記錄的巖石和地層多少還是顯得有些陌生，但是物質(zhì)地球的構(gòu)造演化過程對我們了解生命的演化歷程應該有一個視野上的提升。巖石圈、水圈、大氣圈以及生物圈的協(xié)同演化也必然伴隨著每一次的滄海桑田。我們都是以巖石為窗口，去探尋遠古海洋里和大陸上發(fā)生的種種奇跡，去預知大地周行不殆的自然之道。

臺灣文化以中華文化為主體，很好地融合了原住民高山族的南島文化。歷經(jīng)荷蘭、日本的殖民統(tǒng)治，又經(jīng)過戰(zhàn)后民主改革，在獨特的地理和生態(tài)環(huán)境中逐漸呈現(xiàn)出多元面貌。在臺灣主辦方精心的籌劃下，我們以愉快而感激的心情完成了這次地質(zhì)考察，領(lǐng)略了寶島臺灣獨特的地理和人文。知識之樹猶如生命之樹，科學的疑難或者人生的困惑，像繁茂的枝葉，把觸覺引向了更廣闊的天空。

圖13，臺灣非常受歡迎的誠品書店，24小時開放