台灣地質聊齋-看不見的黃泉瀑布

因為到上海開會，因此天南地北暫停營運了一週，趕快來補上最近的瘋談心得。

費雪今天要講的是有一條瀑布，是人們肉眼看不到，但是卻是真實存在於台灣中部某處的地下，費雪姑且稱它叫做”黃泉瀑布”。這個名稱的由來，實在有點聳動，因為人們常常將”黃泉”視為陰曹地府的代名詞，但是”黃泉”一詞，是來自於古代中國，由於打井打到極深的地下，冒出的地下水帶有黃色泥漿，因此泛指極深的地下之意(詳見史記鄭世家中，鄭莊公的故事)。

這個瀑布的位置，詳細來說就在今天台灣中部彰化、雲林與南投三縣之間的濁水溪河道底下，位於濁水溪通過八卦山-斗六丘陵間的隘口區域。大家不知道的是，濁水溪在南投名竹盆地以下，多數的河道段已經是”懸河”了，也就是河道的底部要高於自由含水層中的地下水位面。因此，河道中的水跟地下水中間，存在有一層大部份是由礫石組成的未飽和沉積層。而自由含水層中的地下水面，本來在隘口以上的上游區域，是約略與地面平行，大致在地面以下約10公尺左右。但是在隘口附近，卻突然有一個坡度急速變陡的情形，在二水一帶掉到了地面下約40米的深度。這個地下水位面的坡度大約是地面坡度的兩到三倍以上。到了下游在雲林縣的林內鄉烏塗以下，自由含水層地下水位面又慢慢回到約略位於地下10米左右與地面平行的形態。(圖1)

圖1  濁水溪扇頂的地下水觀測井淺層地下水位分佈

 因此，這個地下水位面坡度的急速變陡又變緩的情形，我們可以把它視為是一個地下水的類似瀑布之構造。(雖然有些人會不同意費雪的比喻，因為畢竟這種坡度實際上還是很緩的，只有千分之幾而已，比起真實的瀑布來說是小小巫見大大巫。) 雖然肉眼看不到，但是我們可以由地下水位觀測井，加上地球物理的方法，像是地電阻方法，去找尋這個地下水位面的坡度變化分佈，然後把他畫成地下水位面的坡度圖，就可以觀察到這個類似瀑布的現象了(圖2)。

圖2由地電阻方法與觀測井發現的八卦-斗六丘陵隘口附近淺層地下水位分布

 但是為什麼會有這種變化呢?費雪的解釋是這樣子的，因為濁水溪切穿了隆起的八卦-斗六丘陵，向西流動入海。上游的名竹盆地與下游的濁水溪沖積扇，上部的自由含水層是由全新世礫石層組成的。而八卦-斗六丘陵則是由80~200萬年前的更新世頭嵙山礫石層所組成的。由於年代較老，受到了壓密與膠結作用較完全，因此透水性要比年輕的全新世沖積扇礫石層要差。所以地下水到了隘口，由於流經透水性差的自由含水層(這個透水性較差的礫石含水層，一般來說地層的電阻率較全新世礫石層要高，可以被地電阻方法辨認出來(圖3))，所以坡度就變陡，而穿過了隘口到了下游，由於含水層又變成全新世沖積扇礫石層，所以透水性又變好，地下水位面又變平緩囉。

圖3 地電阻探測影像判斷的更新世礫石層分佈