世界华人地质大会——台湾环岛之旅

张志亮 陈飞扬

世界华人地质大会
——台湾环岛之旅

张志亮 陈飞扬

对于台湾，乡愁也许是各种情感元素中最纯厚的境界；而对于我们，台湾则是一种久经沉淀后的向往。2015年5月，我们有幸参加了在台湾举办的第八届海峡两岸三地暨世界华人地质科学研讨会，以及会后环台5日野外地质考察。我们第一次来到宝岛台湾，就对她的人文气息和地质现象，有了一次亲密的接触。

本届会议在台北中央研究院举行，分为两天，吸引了全球两百多位华人到台湾进行学术交流。大会设有15个专题，包括了地质领域的诸多方面(图1)。最初于1995年3月在台北召开的海峡两岸地质学术研讨会，开启了两岸地球科学领域大规模的学术交流活动。随后，在世界各地分别举办了7次世界华人地质大会。

"台湾"一名源自居于今台南安平的原住民西拉雅族"台窝湾"社的社名，意为滨海之地，并取全称中的"台"字作为简称。明朝万历年间官方正式启用"台湾"一词。除此之外，她还有一个诗情画意的别名福尔摩沙（英语：Formosa），意为"美丽之岛"，由16世纪新航线开辟时代的葡萄牙水手于航行途中惊呼而出。

图1，台北中央研究院学术报告厅

台湾位于中国沿海的大陆架上，四面环海，东临太平洋、东北临琉球群岛、南临菲律宾群岛、西界台湾海峡与福建省相望，由85个大小不一的岛屿组成。台湾岛在地图上大致呈纺锤状外形，它的长轴呈南北走向，长约385km。而中央山脉则是台湾岛的脊梁山岭，也是台湾岛东西两斜面间的主要分水岭，其以东为海岸山脉，二者之间以花东纵谷相隔。

台湾是一个具有地槽和岛弧双重地质背景的岛屿，发育大大小小的活动断层，是造山作用最活跃的地区。由于受到菲律宾板块和欧亚大陆板块的挤压，台湾岛的地层都呈长而窄的带状分布，与台湾岛的长轴平行，同样这条南北走向线和台湾岛的主要构造线相一致。台湾的地层都比较年轻，仅仅出露了较少的古生代晚期至中生代(先第三纪)的地层，大部分为新生代的地层。而这些地层的岩相、厚度和构造在不同地区都有着不同程度的差异，每一个地质区都有它特殊的地质和地理背景。目前台湾大致可以分为3个主要的地质区：中央山脉地质区、西部麓山地质区和海岸山脉地质区（图2）。我们的野外考察路线是从台湾的东部到南部，再由西部到中部，从而对台湾各区的地质概况都有了细致的了解。

图2，台湾地质简图，图中星形显示台湾集集大地震震源

第一天早上，在台北中央研究院李建成等老师的带领下我们从台北坐火车前往台湾最东边的花莲市，属于中央山脉东翼地质区。此区是台湾最古老的地质和构造单元，主要出露先第三纪变质杂岩，也叫大南澳基底杂岩。它主要是由原来的沉积岩和火山岩经变质作用后形成的片岩和大理岩所组成，其中还含有少量的片麻岩、混合岩、变质基性火成岩和蛇纹岩等。它可以分为5个区域性的地层系统，分别为玉里层、长春层、九曲层、开南冈层和天祥层。由于这些变质岩石中缺少化石和足够的定年材料，目前推断大南澳基底杂岩系的时代大概为古生代晚期到中生代初期，或者是属于时限较宽的"先第三纪"。此变质岩带南北长达240 km，总面积约为4600平方公里，覆盖了台湾总面积的14%。上午我们一行便到达了以奇峰插天、怪石嵯峨的大理岩景观而闻名的太鲁阁大峡谷，太鲁阁国家公园也在此依势而建。沿着中部横贯公路，在立雾溪畔，我们沿途欣赏着这地球内部力量的鬼斧神工（图3）。自中新世末期以来，立雾溪水长期的下蚀作用和地壳不断的隆起抬升，形成了几近垂直的U型峡谷。而灰白色的大理石中夹杂着暗色的片麻岩和混合岩，形成明暗相间的纹层体，重峦逶迤，延绵20公里。下午我们到达七星潭海湾（图4），让清凉而湿润的海风吹拂着经太阳炙烤后的身躯。伴随着夜幕的降临，也让遥远陆地的旅行者们初识了这海的浩瀚与宁静。

图3，太鲁阁大峡谷，可见立雾溪水下蚀而成的几近垂直的大理岩崖壁

图4

图5

第二天上午我们到达花莲市岭顶、石梯坪，属于台湾东部海岸山脉地质区。海岸山脉介于花东纵谷与台湾的东部海岸之间，长约135 km。在板块构造的构架中，海岸山脉代表菲律宾板块前缘面向西的古近纪岛弧，即吕宋岛弧的一部分。其核心是由安山岩质岛弧岩浆冷凝而成的中新世到上新世火山岩。覆盖在火山岩系上面较新的岩层大多由叠瓦状岩块组成，这些岩块都是由中新世、上新世以及更新世与火山活动有关的浊流岩层组成。这些岩体大致可以分为：都峦山层、番薯寮层、利吉层、八里湾层和卑南山砾岩。海岸边随处可见大小不等的火山碎屑岩和具叠瓦状构造的浊流岩（图5）。陆地上的岩石向海伸入，形成大大小小的湾澳，形状如阶梯一般，排列长短不一（图6）。下午便来到属于花东纵谷地质区的池上镇，它是台湾的一个主要地质边界-欧亚板块与菲律宾板块中的吕宋岛弧碰撞的缝合带。长约150 Km的花东纵谷分隔了中央山脉与海岸山脉地质区，其东部为由岛弧改造成的山脉，而西部为大陆边缘山脉。花东纵谷主要为逆断层所形成的，目前断层的活动性表现在较高的地震频度、较大强度的地震和切过谷地的断层崖。此区发育不同规模的活动断层，我们前往观测了其中的池上断层。池上断层沿着海岸山脉的山脚出露，大坡国小的操场东侧即为池上断层的地表出露点。在此，我们可以观察到一些受断层挤压抬升的地表破坏现象，如滑梯顶部翘起，斜坡底部土墙破裂（图7C）。池上断层最初由国际知名的法国地质学家安朔叶(Jacques Angelier)开始研究，他的工作使得台湾花东纵谷的池上断层

图4，七星潭畔的砾石滩

图5，海岸山脉的火山碎屑岩为浊流岩所包裹，时限为10-5Ma

图6

图6，花莲石梯坪，可见沉积岩包裹着火山岩体登上了世界舞台。目前，沿着锦园溪沟渠两侧，地质工作者已经设置了一个跨越断层的测量网，装置了将近20个测量地标，来分析断层带的变形行为，并且用以测量/记录断层的滑移速率（图7D）。测量结果表明，主断层地表位置在接近锦园桥景观台前方，断层上盘呈现一个背斜的褶皱变形，宽约40-50米。断层以每年2-3 cm的速率滑移，并且有明显旱季锁住不动的季节性潜移现象。傍晚途径鹿野龙田高台（图8），俯瞰如茵绿草后，便回到台东市区歇息。

第三天清晨我们驱车前往台东卑南乡，参观了利吉地质公园。东部海岸山脉除了壮丽的山脉地形外，最具特色的地质景观便是利吉恶地和小黄山。利吉恶地位于海岸山脉的尾端，形成原因尚有争议，其组成岩石称为利吉层。利吉混同层原是台湾东南方的深海沉积物，数百万年来受到菲律宾板块向西北挤压、剪切、上冲而露出地表，被侵蚀为巨厚的泥岩恶地。由于地层饱受剪切作用因而层序混乱，遍布光滑的剪切面，并含有大量卷入的砂岩及海洋地壳物质等外来岩块（图9）。由于组成利吉层的土壤渗水性差，因此每当降雨时便造成土壤表面的冲蚀和崩移，形成如今光秃的特殊地貌（图9A）。之后，我们参观了卑南史前博物馆。自上世纪八十年代起，考古工作者们陆续在卑南遗址发现了大量的史前文物。如今发掘面积达一万多平方米，出土了一千五百多座墓葬与数万件石器及陶器。这是台湾新石器时代中晚期十分重要的代表性遗址，也是环太平洋与东南亚地区规模最大的石板棺墓葬遗址。这些精美保存的出土文物让我们对台湾史前文化与原住民文化的丰富与多样性有了详细的了解，也对润养这片土地的大自然怀有深深的敬畏之情。下午我们到达的屏东恒春镇，属于中央山脉最南端的恒春半岛。恒春半岛的主要构造线均呈南北走向，自西而东可见恒春河谷向斜层、恒春断层及垦丁公园背斜层三个构造单元。恒春河谷向斜层主要由最新的上新世及更新世地层组成，恒春断层与河谷平行，主要由中新世微变质的页岩夹砂岩组成。我们所在的关山风景区主要由隆起的珊瑚礁组成（图10），其自更新世以来便以每年大约5 cm的速率抬升。行走于山群之中，颇有沧海桑田之感。一天的旅途结束后，我们夜宿台湾岛最南部的垦丁岸边，在混合着台湾海峡、巴士海峡和太平洋的波涛的激荡声中进入了梦乡。

第四天清晨从垦丁出发，沿着台湾西海岸线一路北上，在嘉义市作短暂的休整后，我们长途驱车前往参观位于南投竹山镇的车笼埔断层保存遗址，属于西部麓山带地质区。此区由中央山脉西边的渐新世及新近纪地槽盆地构成。最新的古生物研究表明本区内最早的沉积物在渐新世时已经开始出现，沉积作用经过中新世延至上新世，到更新世初期发生主要造山运动，盆地内沉积的岩层经过褶皱断移，形成本地质区内的一切构造现象。1999年9月21日清晨，在台湾南投市集集镇发生了近百年来伤亡损失最惨重的九二一集集大地震（图2）。经由地质工作者的努力，地震所造成的地表破裂原状以及多次地震所造成的褶皱与断层构造在车笼埔断层保存遗址区得以清晰地展现（图11）。馆内还展出了古文物与百年地震仪，以及丰富的历史地震资料，使我们对台湾土地的地震史有了一个全面的了解。傍晚我们住宿在以浓浓台湾风情著称的日月潭畔，在潋滟的水波、婆娑的树影和五彩的夜光陪伴中度过了一个惬意而浪漫的夜晚（图12）。

图7，花东纵谷地质区-池上活动断层。A，变形的房屋；B，破裂的围墙；C,大坡国小损坏的滑梯；D,锦园溪沟渠上安置的地壳变形精密测量仪

图8,第八届世界华人地质大会会后野外考察于鹿野龙田高台集体合照

图9，海岸山脉地质区-利吉恶地。A，因水流剥蚀而成的光秃山体；B，利吉混同层中的砂岩体；C，利吉层泥岩中可见遍布光滑的剪切面；D，辉长岩，为洋壳的组分之一

图10，恒春半岛关山观景台上隆起的珊瑚礁体

图11，西部麓山地质区-车笼埔断层。A，李建成老师在断层剖面现场讲解；B，逆断层的多期错动导致间断性抬升的砾石层

图12，日月潭夜景

最后一天早上，我们在灿烂的阳光照耀下乘船观光日月潭。日月潭及周围的盆地属于中央山脉西翼地质区雪山山脉带，主要由坚硬或轻度变质的新生代巨厚层泥质沉积物组成。日月潭是台湾岛最著名的风景区，它位于西部的南投县，卧伏在玉山和阿里山之间的山头上，是台湾省第二大湖泊、最大的天然湖泊。湖岸周长35千米，平均水深19米。日月潭附近的地形由于受褶曲、断层及河川侵蚀等作用的影响，致使境内山丘遍布，其间罗布着约13个大小悬殊的盆地，和许多急陡坡及崩塌地带。当把日月潭周围的名胜景点一一游览过后，已近中午时分。食过午饭，来自全世界的华人就在此惜别，来日方长，各自奔赴机场，告别美丽岛台湾。

5天的台湾地质考察在记忆中留下了深深的印痕，观测于眼的是地质现象，而游走于心的是人文情怀。地质知识的学习，让我们清楚了全新世以来台湾岛的地质演化历史，以及目前的区域地质构造。对于从未有过地震及火山作用经验的人来说，这些地质现象的确让我们对地球内部所爆发的巨大能量有了一个实质的认知，也对这些地质作用的结果有了一个更加宏观的概念。对于研究沉积岩中古生物化石的我们来说，这些缺乏生命记录的岩石和地层多少还是显得有些陌生，但是物质地球的构造演化过程对我们了解生命的演化历程应该有一个视野上的提升。岩石圈、水圈、大气圈以及生物圈的协同演化也必然伴随着每一次的沧海桑田。我们都是以岩石为窗口，去探寻远古海洋里和大陆上发生的种种奇迹，去预知大地周行不殆的自然之道。

台湾文化以中华文化为主体，很好地融合了原住民高山族的南岛文化。历经荷兰、日本的殖民统治，又经过战后民主改革，在独特的地理和生态环境中逐渐呈现出多元面貌。在台湾主办方精心的筹划下，我们以愉快而感激的心情完成了这次地质考察，领略了宝岛台湾独特的地理和人文。知识之树犹如生命之树，科学的疑难或者人生的困惑，像繁茂的枝叶，把触觉引向了更广阔的天空。

图13，台湾非常受欢迎的诚品书店，24小时开放