跳到主要內容區塊
  • 日出

大霸尖山的地質

作者:保育研究課
參考摘錄自劉桓吉、俞錚皞、楊金臻《岩石的故事》

大霸尖山

大霸尖山是雪霸國家公園最重要的兩座山之一,位於苗栗縣,風景秀麗,且設施安全完善,是登山熱門路線。到過或看過大霸尖山照片的人,一定會覺得大霸尖山的形狀很特殊,好像一個很大的岩石酒桶,這個岩石酒桶是變質砂岩所構成,地層相當於始新世至漸新世之四稜砂岩,山頂則以厚層變質砂岩為主,此層即白冷層頂部的青山段砂岩。在大霸頂部的砂岩層其位態近乎水平,主要是因此岩層恰位於雪霸背斜的軸部位置,因此位態近水平,而大霸尖山山形呈桶狀之原因,主要受砂岩中節理的發育所控制,於地層平緩疊置之箱型背斜軸部發育形成。

岩層與地質構造(如層理、節理、劈理、褶曲)經常主導著地形的發育,並立於海拔3,300公尺霸基上的大、小霸尖山即為最佳例子。在緩傾斜的沈積岩厚互層疊置區,山坡往往呈現階狀外形,因為砂岩抗蝕力較強,故易保持著平頂山與陡崖地形;而互層中的頁岩抗蝕力較弱,因而常形成緩坡。大霸尖山的地形發育除了岩性之外,也受節理控制在略成水平的砂岩層中,節理非常發達,因此地表水容易沿節理面滲入,平常會加速風化作用,結冰時,水體積膨脹形成張力,加速岩塊崩落,這種楔裂作用(frost wedding)通常從表層逐漸向下層發展,經過長時間後,遂形成上狹下寬的疊狀地形。

連接在大霸尖山旁邊的是小霸尖山,小霸尖山高度3,418公尺,在大霸尖山西南方約700公尺處,地質構造與成因皆與大霸尖山相同,都是硬質砂岩所構成,受到岩性和節理之控制,發育於地層平緩疊置的箱型背斜軸部,唯其山形規模較小,但卻有另一種孤立挺拔的氣勢,與大霸尖山並立於雪山地疊的北側,是苗栗縣和雪霸國家公園的重要地標。

可愛的冰斗湖-翠池

作者:保育研究課
參考楊建夫《冰河曾經來過-雪山圈谷》

翠池

翠池-夢幻的高山湖泊,終年冰冽不輟的水,是登雪山客心中最特別的湖,位於雪山主峰西稜碎石坡下1公里處,是雪山溪的源頭,海拔3,520公尺,是台灣海拔最高的高山湖泊,也是東南亞最高的清池;翠池長寬不到30公尺,是可愛的小水池,登山客喜歡在她旁邊駐足、拍照、冥想,甚至晚上睡在她的旁邊;池旁倒映的挺拔圓柏令人心醉。

翠池是一個冰斗湖,第一個發現翠池是冰斗湖的學者是鹿野忠雄,他在1934年到翠池湖畔調查時,認為池東北方的兩道冰坎是「端堆石堤」,也就是「端冰磧堤」,其由此而判定翠池是冰斗湖;然而近年來經多位學者現場考查,發現兩道堤在近湖畔處露出明顯的基岩面,是明顯的冰蝕作用而成的冰坎,而不是冰磧作用的端冰磧;雖然湖是由冰蝕作用造成的冰坎不是冰磧作用,但翠池仍是可愛的冰斗湖。

所謂的冰斗湖是冰斗終端的冰坎攔阻冰河融化的雪水而成的水域;由於受冰斗圓弧外貌的影響,典型的冰斗湖幾乎呈現正圓形。在雪山立峰的西側有兩個小小的冰斗湖,位於5號與7號圈谷的谷底,兩個湖都小得可愛,長寬都不到30公尺,可是地下水供應充足,成為台灣高山少見的兩個冰斗湖,7號圈谷就是翠池啦!而5號圈谷則稱為上翠池,在雨季時才有水。

翠池湖面雖然不大,但是湖水是活的,中台灣的大河-大安溪源頭正在這裏,翠池正後方的碎石坡是冰河離開雪山後寒凍風化作用所崩裂的碎石堆,翠池周圍是台灣最大的玉山圓柏喬木純林,到雪山的遊客除攀登主峰外,行有餘力時,一定要到翠池看看喲!

雪山圈谷

作者:保育研究課
摘錄自劉桓吉、俞錚皞、楊金臻《岩石的故事》

雪山1號圈谷

雪山1號圈谷

雪山1號圈谷位於雪山主峰的東北方,形狀呈長橢圓形,開口朝向東北,長約1,000公尺,最寬處約600公尺。圈谷最低處在長軸的最東北處,海拔高度約3,500公尺,大略位在通往雪山主峰的步道出黑森林處,這裡也是觀看雪山1號圈谷最佳的觀景點,尤其是冰雪覆蓋的冬季。雪山1號圈谷的谷底與兩側山坡都布滿了碎石,與一叢叢玉山杜鵑及成匍匐狀生長的玉山圓柏。這些碎石堆是台灣高山稜頂兩側常見的景觀。雖然某些碎石堆位於岩崖或岩溝(又可稱蝕溝)的坡腳處,但是雪山圈谷內的許多碎石堆,布滿在非岩崖或崖溝坡腳下的坡頂附近。這應該是屬於冰緣區冰風化作用在原地造成岩石崩裂或碎裂的結果,而不是落石型的崩山作用所造成的(楊建夫,1996)。至於臺灣的圈谷是否為冰斗地形,仍有許多疑點待地球科學者研究澄清。

雪山2號圈谷

雪山2號圈谷

雪山2號圈谷位於北稜角正北側,呈橢圓形狀,開口朝北,長約600公尺,寬約400公尺。圈谷最低處海拔高度約3,630公尺,是台灣高度最高的高山圈谷。雪山2號圈谷有比較明顯的長軸陡坡與谷底緩坡的坡剖面轉折點,同時長軸與短軸比也比1號圈谷來的小(2號為 600/400=1.5;1號為1000/600=1.67),這表示2號圈谷的形狀較1號圓潤(楊建夫,1996)。這些地形幾何特性都表示雪山2號圈谷比較像冰斗的形貌。此外,2號圈谷的谷底,有條由北稜角左側稜線延伸而來的小稜線,延伸至谷底形成高約5公尺的小丘,布滿了碎石。鹿野忠雄(1934)認為這是「端堆石堤」,也就是冰河作用的端冰磧。雪山2號圈谷的谷底與兩側坡壁,全都布滿了碎石,這是冰緣區冰風化作用的產物。

雪霸箱型褶皺

作者:劉桓吉(中央地質調查所)。日期:95.10

雪霸國家公園為我國繼玉山國家公園和太魯閣國家公園之後成立之第三座山岳型國家公園,雪山山脈構成雪霸國家公園的主幹。出露於雪山山脈之岩層大部分屬於始新世晚期至漸新世的地層(距今約四千萬年至二千三百萬年),由輕度變質的泥質岩層和砂岩組成。

在台灣地體構造上,雪山山脈屬於歐亞大陸板塊之前陸褶皺衝斷帶變質基岩之上最東的一個構造單位-上衝板岩帶,大部分由厚層的海相泥質沉積物構成。在板岩帶中,變質砂岩是另一重要成岩,或呈厚層塊狀,或與變質泥岩成互層。在上新更新世(距今約五百萬年)的造山運動和板塊碰撞時期,這個亞變質岩層發生向西逆衝的覆瓦狀斷層構造。因為泥質岩層比較軟弱,而且具有可展性,許多複雜的褶皺構造因而出現,這些褶皺的型式從開展型到緊密型或同斜型都有。

箱型褶皺(Boxfold)是一種在台灣地區比較不常見的褶皺構造。箱型褶皺的形態很像中文注音符號的〝ㄇ〞;這種褶皺呈現平坦的軸部和較陡的兩翼。兩翼變陡的轉折點,通常稱為脊部,也有人稱這兩個轉折點為雙脊或雙肩。箱型褶皺的特徵是褶皺構造的上層呈現雙脊,雙脊之間是平坦的軸部,愈往深層平坦軸部愈窄,當兩個脊部的平分線相交於一點時,這個箱型褶皺的深層部位由雙脊演變成單脊(如照片一所示)。

箱型褶皺的深層部位由雙脊演變成單脊
雪霸背斜構造

非常難得的是呈現三度空間的箱型褶皺構造,就出露在雪霸國家公園園區的雪霸背斜構造(如照片二所示)。我們站在布秀蘭山向北遙望,首先呈現在眼前的是箱型褶皺較深層部位的單脊,就出露在巴紗拉雲山。這個單脊的東翼尚完整,可見圓弧型的脊部和陡峭的翼部,可惜西翼已被侵蝕。再往北看,出露於大、小霸尖山和東霸連峰之岩層呈現平躺,這就是箱型褶皺的軸部。東霸東側出露的岩層急折向東傾斜,此折轉處就是雪霸箱型褶皺的東脊(東肩)。雪霸箱型褶皺能呈現三度空間,可以同時觀察到褶皺構造的上部和下部,那是拜賜於雪霸箱型褶皺之軸線向南傾(plunge),其傾角約16度,而巴紗拉雲山與大霸尖山之水平距離約2,000公尺,巴紗拉雲山之海拔與大霸尖山相當。換言之,現在我們看到巴紗拉雲山出露之箱型褶皺的單脊是從地表下約700公尺之深層部位抬升上來,因此我們可以在同一高程的地表可以同時觀察到箱型褶皺構造的上層和下層的軸部,這是非常稀少的一個褶皺構造(如照片一所示),也許有機會可以躋身並列為世界級的地質觀。我們從另外一個角度,站在3050高地向北眺望,也可以觀察到箱型褶皺的模樣。望眼一看,大、小霸尖山的座基是平躺的岩層,這就是箱型褶皺的平坦軸部;再望北遠眺雪山北峰,出露的褶皺圓弧型軸部;也就是箱型褶皺構造下部的單脊部位(如照片三所示)。

箱型褶皺構造下部的單脊部位
變質泥質岩層上覆的變質砂岩就沿著泥質岩層面滑動而形成褶皺

一般而言,褶皺的形成是因為原本平坦的地層受到壓縮力的作用,而呈彎曲的現象。通常在造山帶褶皺的形成與斷層作用具有非常密切的關係。雪山山脈正處於非常活躍的造山帶,所以我們認為雪霸箱型褶皺的形成,可能與脫卸斷層作用有關。也就是說,從雪山至大霸尖山間的聖稜線所出露的岩層是以層狀變質砂岩為主,這套變質砂岩下伏的岩層是變質泥質岩層,當受到大地擠壓應力時,變質泥質岩層上覆的變質砂岩就沿著泥質岩層面滑動而形成褶皺(如照片四所示)。這種現象就如同客廳地板上面的地毯,當我們推動地毯時,地毯順著地板推擠起皺呈波浪狀,有同工異曲之處。