蘭陽博物館-159期-02-人與土地的對話-頭城的地理環境(三)

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159期-人與土地的對話-頭城的地理環境(三)

文、圖 / 蘭陽博物館提供

-節錄自《人與土地的對話-頭城的地理采風》一書

人與土地的對話-頭城的地理環境一書封面。

頭城的地質結構

時至今日，沖繩海槽的張裂運動仍持續影響整個宜蘭地區，從水利局水準點的水準測量得知，從1992年至2018年蘭陽平原沿海地區有明顯的地層下陷，沉陷量最大的地區在蘭陽溪北岸的東港到壯圍過嶺一帶，下沉量超過35公分，其位置和方向與前述地下沉積層厚度最大之處相近，亦對應了海槽向西的延展方向，故除了河川挖砂和沿海抽水養殖的人為因素外，沖繩海槽的張裂運動應是主要的自然因素。

另外，從中央氣象局的地震統計資料顯示，宜蘭的地震活動帶大致分布在外海的龜山島附近、蘭陽溪口南側和南澳地區等三個主要區域，其中南澳地震帶和菲律賓海板塊隱沒至歐亞大陸板塊所引發地震較有關連。而龜山島附近和蘭陽溪南側的地震帶，則被認為是與沖繩海槽的張裂運動較相關，其中龜山島附近是高地震密度但低地震能量釋放之區，但蘭陽溪口南側的地震帶則不但地震密度高而且釋放能量大，又發現是高磁力的異常區，因學者認為沿蘭陽溪南側的沈積層下方的1-2公里，應有一條與其平行的東西向盲斷層，此斷層目前稱之為濁水斷層（江新春，1976），是一具帶有左移及拉張分量的明顯活動構造，並可能延伸至外海成為宜蘭陸棚斷層（Ilan Shelf Fault）。

從近年的全球地位系統（GPS）所觀測到的地表變形數據也可得知，蘭陽溪（濁水斷層）以北，相對穩定移動速度不大，但蘭陽溪（濁水斷層）以南，則大幅度地往東南方移轉。綜合這些資料的研判是此應與沖繩海槽南北不對稱的張裂行為有關，亦即沖繩海槽向北張裂速度較慢而向南張裂速度較快所造成的（黃信樺，2007；康竹君等人，2008）（圖1-2-7）。

圖1-2-7 宜蘭地區的地體特徵圖。（來源：綜整資料後由張政亮繪製）

頭城鎮位於宜蘭北方，因此在地質構造上，包含了：1. 以山地為主的雪山山脈地層，2. 平原上的全新世沖積層，3. 外海的龜山島安山岩（圖1-2-8）。雪山山脈的地層是在大約3800 萬年前的始新世開始沈積，至2000 萬年前的中新世早期，在海底共沈積了數千公尺厚的砂岩和泥岩。大約在600 萬年前受到了板塊碰撞而形成的蓬萊造山運動影響，讓原本平臥於海槽中的地層漸被推擠隆昇於陸地而形成了雪山山脈。
因受東南向的菲律版海板塊衝撞，故岩層與山脈走向一致，多朝向西北傾覆及擠昇，故本區地層由老至少依序由南往北排列；又本區多為經過輕度變質的砂、泥質沉積岩，因此常見的岩石有頁岩、砂岩、硬頁岩、硬砂岩及板岩等。

一、雪山山脈地區主要的地層

1. 四稜砂岩層－形成於約3500萬年前的始新世末期，是本區最古老的地層，主要是以塊狀或厚層中至粗粒的石英質砂岩為主，主要為粗粒至細粒石英顆粒構成，含少量長石，膠結良好，外觀顏色呈現淺灰至灰白色，分布在頭城西南方一帶，亦即北宜公路和國道五號經過之處，四祾砂岩層常具有中至大型交錯層及漣痕等沉積構造，故應屬於濱海三角洲或淺海相沉積環境下的產物。因石英含量高達82%，硬度為7，岩質堅硬但質脆，河流常不易切穿而易形成瀑布，也增添了雪山隧道的施工難度（圖1-2-9）。

2. 乾溝層及大桶山層－是構成本區雪山山脈的重要地層，形成年代約在漸新世的3000萬至2400萬年前，主要由硬頁岩與細粒砂岩互層的沉積岩所構成，代表大陸棚或大陸斜坡等較深海之沉積。年代較遠的乾溝層在雪山山脈的西南段，分布最廣，從大溪漁港的山麓開始一直延伸至福德坑溪上游的吉祥寺附近，因受斷層所切割，岩層中遍佈剪裂帶，岩體極為破碎，其顏色為黑色到深灰色的頁岩質沉積物為主，除硬頁岩外，還有因受較大變質作用而形成的板岩質頁岩，質地較為緻密，偶夾淡灰色葉狀粉砂岩之層紋構造。

而雪山山脈東北邊從頭城北端的石城開始，則是以年代較輕的大桶山層為主，為深灰色硬頁岩夾薄層鈣質砂岩或細粒泥質砂岩與硬頁岩互層，含有小型有孔蟲、海膽及腹足類化石（陳文山，1989），下方因有厚層粉砂岩的分布，故有學者再區分稱為粗窟砂岩層，因其整合並覆蓋於乾溝層之上，故與之為界。乾溝層和大桶山層的硬頁岩因劈理較為明顯，風化後常呈尖銳枝條狀，稱鉛筆狀構造，而這些主要由硬頁岩與細粒砂岩互層的沉積岩岩層，因緊鄰海岸線，受到造山運動的推擠而傾斜隆起，後經海浪侵蝕及差別風化作用，而形成一邊陡峭而另一邊緩斜的地形，就稱為單面山（cuesta），若繼續被侵蝕崩塌，便會形成低平的海蝕平臺，這些奇特的地景便成為頭城岩岸地區的著名觀光勝地（圖1-2-10）。

3. 澳底層－分布在頭城最北緣山區，形成年代更為年輕，約為2400萬年至2200萬年前的中新世早期，相當於西部麓山帶的木山層，其構造是由砂岩、頁岩、砂頁岩薄互層組成，其上部並夾數層薄煤層，因此屬濱海至陸相環境。砂岩呈淡灰色，顆粒細至中粒，淘選較佳，由於膠結良好，故砂岩質地顯得特別堅硬；頁岩則呈深灰色，頁理良好，或受輕度變質（何春蓀，1986）。從石城舊草嶺隧道口上嶐嶺古道的頂峰一直向西延伸至大溪山的新北市和宜蘭縣分水嶺均可見其岩層之分布（圖1-2-11）。

二、沖積平原

外澳外的北港口以南進入蘭陽平原，主要是由竹安溪（得子口溪）、金面溪、福德溪和蘭陽溪等河川所堆積的第四紀全新世地層（何春蓀，1982；楊萬全，2000），亦為頭城平原區構成的主體。如前述所言，包含本區在內的蘭陽平原在8000年前的間冰期海進時為一海灣環境，後漸由以蘭陽溪等河川所進行的搬運堆積而形成了此未膠結的現代沖積層，沖積層主要由礫石、砂、泥質細砂及黏土所構成，沉積物自西邊河川上游山地出谷口處為多礫石粗砂的堆積，向東往下游出海處則漸次轉為泥質細砂；而經地下震測的調查結果，沖積層呈盆狀分布，由烏石港往南的竹安附近地下沉積物越來越厚，直至平原海岸中心的蘭陽溪河口最厚，深度可達約300公尺（圖1-2-12），而沖積層的下方顆粒較細，以粉砂、泥和黏土為主，上方則覆蓋顆粒較大的粗砂和細砂。沖積層的表層經風化多發育為砂質壤土、坋質粘壤土和坋質粘土等土壤，成為頭城聚落分布與及居民生活和農耕之場域（圖 1-2-13）。

三、龜山島的火成安山岩

除雪山山脈地質區外，距烏石港約10.3公里的龜山島，乃屬於火成安山岩，根據鉀氬法定年，其年代為27萬年前至2萬年的更新世火山（莊文星、陳汝勤、張郇生，2011）。龜山島依地形可分為分成龜首、龜甲及龜尾三部分，龜首與龜甲主要由兩座火山組成，皆為屬陸上噴發的典型複式火山（composite volcano），較大的火山在龜甲部分，由安山岩質之熔岩流和火山碎屑岩（含凝灰岩與集塊岩）交替噴發形成互層而成的，最高點為398公尺在島中央的偏南處，另一個較小的火山則是在龜首部分，最高點為239公尺，主要以火山碎屑、灰落堆積物和集塊岩為主，層理發達，且岩層向西傾斜，此與龜甲地區的火山碎屑岩層的傾斜方向不同，證明龜首與龜甲分屬兩個不同之火山噴發（圖1-2-16）。而龜首這種火山碎屑和集塊岩的地層因結構較鬆散，致使大部分的火山體多已崩塌殞滅，迄今每當颱風或大雨過後，仍可常見到龜首處有新崩塌的落石發生[1]。

另龜首之東側與龜甲部南邊的峭壁陡崖處，可能為兩個爆裂火山口之殘址，因而下方海底有數處硫氣孔的分布並有溫泉湧出，熱液與海水混和，使龜首一帶的海水產生由深藍色變成淺藍色或接近乳白色的變化（莊文星，2012）。至於位於島上西邊的龜尾，則是由當地風化的安山岩礫石所構成的砂嘴地形，延綿長度超過800公尺，並會因不同季節的季風吹拂，影響著鄰近沿岸流的方向而使其發生擺移的變化，成為「靈龜擺尾」的著名景觀。

近年來學者對龜山島火山岩中的沉積岩進行「熱螢光定年」之研究，發現7000年以來龜山島還有數次噴發的活動證據（陳于高等，1998；宋聖榮，2013），加上龜山島海域四周仍有地熱及溫泉現象，附近海底也有許多海底火山的育成，因此龜山島被認為可能是一座活火山島（圖1-2-17）。