台灣地質聊齋:南海明珠上陸記

費雪前日忙著到中國大陸河西走廊開會的相關準備事宜，直到昨日深夜才回到台灣，趕快來補上一篇。這是我在會議中宣讀的一部分內容。是有關於南海中珊瑚礁島嶼的上陸故事。且聽費雪慢慢道來:

 臺灣西南部海域與陸上，分佈大小之珊瑚礁石灰岩體。特別的是，與南海中之大小珊瑚礁島嶼一樣，這些珊瑚礁並非發育於火山島嶼上，而是發育于不適合珊瑚礁生長的泥質基底。而這些珊瑚礁島嶼是如何從泥質基底上生長?又如何被隆起上陸?證據在哪裡?在現在的陸上露頭景點，可不可以觀察到這些證據?我們如何述說這個南海明珠上陸過程的故事?

 

臺灣西南部海域與陸上，由北向南，珊瑚礁體發育地質時間依次逐漸年輕。包括已經隆起上陸的高雄地區之大小崗山石灰岩礁體、半屏山石灰岩礁體、壽山石灰岩礁體、鳳山石灰岩礁體，與目前已隆起數十公尺，位在東港外海的小琉球島，以及南海中之大小珊瑚礁島嶼(例如東沙環礁)。

 

圖一、台灣西南部與南海中的一系列珊瑚礁分佈

在甲仙四德巷與壽山東南側礦場泥岩頂部地層中，曾有含泥灰岩與大量滿月蛤 (Lucinidae)化石的記載。王士偉(2005)等人根據其野外觀察結果，在10個臺灣西南部珊瑚礁石灰岩-泥岩(被稱為古亭坑層)交界剖面與17口鑽探岩心中辨識出包括塊狀、管狀以及岩礫狀等不同產狀的碳酸鹽膠結泥岩；鑽取岩樣中的149件，其碳十三(δ¹³C)同位素分析値介於 –53.7 ‰ 至 –10.9 ‰，顯示其來源與伴隨甲烷溢出的冷泉作用有關。(註:碳十三與碳十四同位素都是存在於含有碳元素的物質中，例如骨骼、貝殼、樹木等，不同的是，碳十四是放射性同位素，科學家用碳十四的衰變程度做為定出八萬年以內的古生物年代之用。碳十三是穩定同位素，因為不同環境有不同的含量，科學家用它來來指示古生物生活的環境或是碳的來源。)
在大崗山地區所見含有許多大型滿月蛤貝類的塊狀冷泉碳酸鹽岩，則顯示在大崗山珊瑚礁發育之前泥岩基底曾有持續相當長時間甲烷逸出的冷泉作用。(這種由於泥火山噴發形成的海底無機碳酸岩硬盤，又被稱為甲烷礁，現在在南海的深處還能看到，例如著名的九龍甲烷礁。)

 

圖二、從深海撈起的無機冷泉碳酸岩

 因此王(2005)等人推測，在基底泥岩隆升變淺的過程中，由於甲烷、二氧化碳、硫化氫等氣體由泥岩泥火山滲出，形成塊狀冷泉碳酸鹽岩。出露的塊狀冷泉碳酸鹽岩成為珊瑚與珊瑚藻等表覆生物在矽質碎屑環境生長的硬底質，而在礁體的最初發育扮演關鍵性的角色。

 

圖三、陸上的泥火山

 所以，我們可以推論這些大大小小，在海中或在陸上的珊瑚礁塊體，是怎樣從不適合珊瑚生長的泥質基底上長出來的過程:

1. 深海的泥岩環境由於板塊構造的作用，逐漸隆起至甲烷水合物不穩定之深度。(古亭坑泥岩:高雄燕巢一帶泥火山露頭(100~300萬年前))

2. 甲烷與二氧化碳由泥岩中噴出，形成海底泥火山黑煙囪，因為壓力與溫度作用形成無機的”冷泉碳酸鹽”，部分先驅生物(如滿月蛤 Lucinidae)可以在此生長。(大小崗山一帶，珊瑚礁與古亭坑泥岩交界面露頭)

3. 持續隆起的結果，使得冷泉碳酸鹽形成的硬質基底隆起至透光深度，有機珊瑚可以在此硬質基底上成長，形成有機珊瑚礁。(大小崗山、半屏山、壽山一帶(80~100萬年前))

4. a. 若隆起作用至此停止，或開始稍稍沉降，則形成環礁。(東沙環礁)

      b. 若隆起持續，則形成海中突出海面的珊瑚礁島嶼，周圍圍有現生的裙礁。(小琉球島(~20萬年前))

      c.若持續快速隆起，則珊瑚礁體被抬升離開水面，形成陸上的石灰岩礁體。(大小崗山、半屏山、壽山)

 

   所以，今天陸上的半屏山、大小崗山、壽山、半屏山，過去都曾是南海中的珊瑚礁島嶼，他們都發源於基底的泥火山噴發形成的冷泉無機碳酸岩，只是後來經過快速的隆升，讓這些南海的明珠，一個一個逐漸上陸形成小山!