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026期-地質(二) ~北關地質景觀

國立宜蘭大學講師  /  江協堂

圖一:北關的外貌,虛線可能為原先單面山的地形,關卡可能設於此,後因公路和鐵路的開挖,使得此處的地表好像陷落了一塊。
圖一:北關的外貌,虛線可能為原先單面山的地形,關卡可能設於此,後因公路和鐵路的開挖,使得此處的地表好像陷落了一塊。

 

北關位於頭城的北方,頭城地處蘭陽平原的最北端,蘭陽平原海岸地形往北越過頭城以後,由沙岸轉變為岩岸地形,頭城以北一帶岩岸地形的特徵為高山直接緊鄰海洋,沒有寬廣平坦的腹地,僅大溪和梗枋兩處有局部較低窪的河谷,為人口集中的地方,其餘地區居民分佈零散,北關在地形上除了具有岩岸地形的特徵外,其特殊的地方為一東西向橫亙的單面山,該單面山西邊倚靠陡峭的山壁,東邊則以幾近垂直的角度瀕臨海洋,人行無法通過,單面山山頭高度約三、四十公尺,地層傾角向西,由山頭往西側地勢越來越低,大約於今日濱海公路位置處與西邊的山腳交接,形成一個地勢顯要的小型凹谷,為南北往來必經之要塞(圖一)。西元1819

 

年清朝在北關設置關卡,管理宜蘭平原至三貂角的往來交通,北關因位在蘭陽平原之北故得其名,據記載北關卡設有城樓、馬道、砲台等,這些位置可能在現今半山腰附近(宜蘭線鐵路和濱海公路的開挖已破壞原先的關卡地形),可惜現已都毀損且追尋不到蹤跡。北關由於可近觀波濤洶湧的海浪,又可眺望龜山島,站在岩石的頂端,氣勢非常雄偉,著名的「北關海潮」為蘭陽八景之一(圖二)。除海潮外,北關最具特色的地質景觀為地殼變動造成的高聳單面山、岩石節理受侵蝕作用所形成的豆腐岩、地層風化後的鉛筆狀構造岩石碎屑、海浪侵蝕作用所產生的海蝕洞、一線天等地形以及地殼隆起造成位在岩壁上的珊瑚礁。

圖二:北關著名的海潮
圖二:北關著名的海潮

 

交通和地理位置

 

北關位於大溪和梗枋之間,沿濱海公路距頭城約8公里(台二線130.5公里處),整個北關風景區就在濱海公路旁,交通十分便利,前往北關可搭宜蘭-雙溪、宜蘭-台北客運,在北關站下車,搭乘火車者可在龜山站下車,再往北步行約1公里,但沿途無行人步道,沿濱海公路行走需注意安全,開車者風景區有提供小型車和大型車計費停車場,在餐飲服務方面,風景區內有數家小吃店,除新鮮的海產外,著名的小吃有吻仔魚羹、石花菜、燒酒螺。

 

地層

 

北關所在的地層為乾溝層,地層岩性主要為黑灰色硬頁岩夾泥質細砂岩或粉砂岩,地質年代屬於漸新世,地層沈積時間約在3000萬年前,當時的沈積環境為大陸棚至大陸斜坡,其上下地層分別為大桶山和四稜砂岩,兩者均以整合構造與乾溝層接觸,本地層標準剖面位於台北縣石碇鄉的乾溝村,地層呈東北-西南走向從石碇延伸至本區域,由於地層曾經深埋作用,地層的頁岩經輕度變質而形成硬頁岩,硬頁岩一般呈厚層或塊狀,質地緻密,地層裂隙常為石英細脈充填,本地區的硬頁岩受機械性風化,岩體容易破裂成短棒狀碎屑,泥質細砂或粉砂的厚度則大都僅數十公分至一兩公尺,兩者之間彼此漸變,真正界面不易劃分,整個乾溝層厚度估計約800公尺以上。

 

景觀(一)地殼運動-單面山
圖四:單面山的地形。
圖四:單面山的地形。

 

3000萬年前的乾溝層地層原本被埋藏在地底下數公里深,地底下較高溫高壓的環境,使頁岩輕度變質成硬頁岩,受板塊構造運動的影響,這些位在深處的地層被擠壓後抬升至地表,在抬升的過程中地層被拱成傾斜狀態,地層走向約北偏東60度(圖三),傾角西北向,角度約26度,地層傾斜後,不同岩性的地層一起裸露出地表,細砂或粉砂岩和硬頁岩由於先天上抗侵蝕能力有差異,抗蝕力較差的硬頁岩容易被侵蝕而崩落,細砂或粉砂岩因硬頁岩的崩落反而顯露出陡峭的山壁,因此造就成所謂「單面山」的地形(圖四),這種稱為差異侵蝕作用。差異作用所造成的地形,在台灣這種處處可見板塊強烈活動徵狀的地方,本不獨特,但因北關瀕臨海邊,可近聽大海的怒吼,登高遠眺,又可覽盡北濱的風光,且位於公路旁,享有地利之便,提供民眾快速便捷取得賞心悅目的功效,是其他地區無法比擬。

圖三:單面山的地層走向約北60度東,傾角約26西北向度。
圖三:單面山的地層走向約北60度東,傾角約26西北向度。

 

圖五所示為單面山發育的示意圖,(1)為原始地層的剖面圖,地層原先岩性主要為細砂或粉砂與頁岩互層,但沈積物越積厚度越厚,底部溫度壓力大,使頁岩變質成硬頁岩。(2)地殼因板塊運動隆起,地層產生褶皺或傾斜情形。(3)地層露出地表,開始受風化侵蝕作用。(4)細砂或粉砂岩的抗侵蝕力較硬頁岩強,因此漸漸形成突出的地形。(5)經一段時間後,風化侵蝕作用使地形變的更陡峭而形成目前我們看到的單面山形狀。

圖五:單面山發育過程示意圖。
圖五:單面山發育過程示意圖。

 

景觀(二)岩石的解理-豆腐岩

 

北關風景區走一遭,您也許會發現海邊上的岩層怎麼像是被刀子割成一塊一塊的「豆腐」,這種地層構造我們俗稱豆腐岩,其原因跟地殼構造運動有關,岩層在構造運動過程中,因受力達到某種程度的變形後,岩石本身破裂,但破裂面兩側的岩層並無明顯的位移,此稱為岩石的節理(即岩石產生裂隙,若破裂面兩側的岩層呈明顯的錯動,則稱為斷層),除岩層受力擠壓外,當地層因構造運動被抬升至地表後,上部的地層被侵蝕,岩層因上覆壓力減低,亦會產生節理,通常節理面方向有垂直的,也有水平的,與地層的層面無一定關係,一般而言,岩石產生的節理方向大都有兩組,兩組的角度並無一定,北關地區岩石的主要兩組節裡面夾角大都以60/120度為主(圖六),除了明顯的兩組節理外,還有一組近乎互相垂直的解理,暗示本區構造運動過程可能至少經歷兩次不同的受力方向。節理面原本就是整個岩石較脆弱的地方,節裡面內容易積水,在水的化學作用和熱漲冷縮的物理作用下,裂縫逐漸擴大成侵蝕溝,溝深可達數公尺,最後使岩石一塊一塊獨立開來,將來或者崩落,或者變成獨立的豆腐岩。

圖六:岩石的解理看起來像一塊塊的豆腐。
圖六:岩石的解理看起來像一塊塊的豆腐。

 

景觀(三)岩石的風化-硬頁岩的鉛筆狀構造

 

硬頁岩是頁岩僅經變硬的低度變質作用所形成,一般成塊狀或略有葉理狀,但不似板岩或片岩等具有明顯的葉理狀構造,硬頁岩在變質過程中,礦物排列方式已具有固定方向,礦物長軸方向大都互相平行且落於地層面上,因此岩石風化後崩落的岩塊比較趨向於條狀構造,北關地區的硬頁岩層外表在乍看之下很完好,但仔細觀察地層面,可發現很微細不易察覺的解理面,這種節理面細而短小,橫切地層面,節理面的間距會影響條狀岩塊的長度,通常崩落下的岩塊粗如指頭,長度大都不超過10公分,狀如鉛筆,俗稱鉛筆狀構造(圖七),短棒的長軸方向平行於地層面,代表岩石內礦物生長的方向,由於硬頁岩的吸水性佳,在盆栽上可用來代替土壤,栽培一些根喜乾燥的植物。

圖七:硬頁岩的鉛筆狀構造。
圖七:硬頁岩的鉛筆狀構造。

 

景觀(四)海岸上升的證據-海蝕洞、一線天、珊瑚
圖八:海蝕洞,洞內有供奉神像。
圖八:海蝕洞,洞內有供奉神像。

 

一般濱海的侵蝕作用主要可造成兩種地形現象,一種稱為海崖,是海浪侵蝕海岸岩石基盤所形成的陡立地形,大體上來說現今的濱海公路大致上就是沿著海崖的崖腳附近而行,另一種稱為波蝕台地,是海浪侵蝕使海崖後退,後退的海崖在崖腳下形成的一個平坦的地形,海蝕平台在大里至卯澳間比較常見,海崖底部若被海浪侵蝕而形成凹洞,則稱為海蝕洞(圖八),海崖的岩石若有垂直向的節理,海浪容易沿著脆弱的節理面侵蝕海岸,最後整個節理面被海浪淘空直達頂端,站在海崖底端往上仰望天空,只見天空有如一道深長的裂隙,俗稱一線天(圖九),在北關我們可以看到深約數公尺的海蝕洞,然而洞口離海水面已約有十餘公尺高,海浪終年無法波及,洞內並有善男信女供奉的神像,另外在旅遊步道上我們也會經過一線天地景,該一線天裂縫寬度在入口處僅可納一人通過,往海方向越來越寬,可能以前也是一個海蝕洞,後來發育成洞的後端被打通,形成前後連通的空洞,一線天裂縫往上逐漸變小,最狹窄處只數十公分,頂端附近仍可見尚未被侵蝕而仍然連接兩側地層的岩層。在北關海岸的岩壁上,我們另外發現珊瑚礁的遺骸,從高度兩三公尺到十幾公尺均可發現珊瑚礁的蹤跡(圖十),不管海蝕洞或珊瑚礁,這些從前都是在海浪可及或是海水面下的產物,如今為什麼都會位在離海水面十餘公尺高的地方呢?這是因為陸地不斷抬升的緣故,台灣島因板塊活動的擠壓,從海底慢慢的浮出水面,最高的玉山已經被抬高將近4000公尺了,板塊活動現今仍持續在進行,頻繁的地震、高聳的山脈都是板塊擠壓的表徵,地殼上升的理論可以藉由北關的海蝕洞和珊瑚礁得到驗證,北關風景區不但是提供人們休憩的好去處,也堪稱是一座野外的地質教室。

左圖圖九:海蝕地形形成的一線天。 / 右圖圖十:岩壁上的珊瑚,顯示地殼有上升的現象。
左圖圖九:海蝕地形形成的一線天。 / 右圖圖十:岩壁上的珊瑚,顯示地殼有上升的現象。

參考文獻

  • 何春蓀 1999 普通地質學,國立編譯館(修訂第三版),751頁。
  • 何春蓀 1986 台灣地質概論-台灣地質圖說明書,經濟部中央地質調查所(增訂第三版),164頁。
  • 黃鑑水 1981 臺灣地區五萬分之一分幅地質圖及說明書(頭城圖幅),經濟部中央地質調查所。