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    標題:
    泥岩的侵蝕地形
    作者:
    林慧宜
    作者說明:
    臺灣大學地理環境資源學系碩士生
    內文:

    一、簡介

    臺灣是個綠色寶島,位處在亞熱帶季風氣候的環境下,到處都是蒼翠的樹林。然而除了氣候嚴苛的高山或受到人為開發的地區,有些地方在自然的情況下,也無法擁有蔥鬱的林木,而是草木不生的惡地。

    惡地(badland)是指地表遭受強烈侵蝕,出現無數深峻相鄰的溝谷,而導致崎嶇難行,且不易作為農業土地利用的地區。惡地的主要特徵:具有非常細緻的水系網路(drainage network),短而陡急的坡,狹窄的河間地(interfluves)和童山濯濯草木難生的景觀(王,1988)。

    臺灣地區的惡地可依發生的岩層分為兩種類型,一種是苗栗三義火炎山的礫岩惡地,另一種則是台南高雄的丘陵區以及台東利吉的泥岩惡地。礫岩惡地與泥岩惡地兩者的組成雖然不同,但共通的特徵就是岩層顆粒間的膠結不良,侵蝕地形顯著。

    包括了台南左鎮草山、高雄田寮與燕巢,皆有以「月世界」來命名的惡地景觀,也都是著名的觀光景點。現在隨著國道三號福爾摩沙高速公路的通車,來到臺灣西南部的泥岩分佈區是更加地容易。提到月世界,相信大家腦中浮出的第一個畫面應該是灰土土的尖銳陡峭山脊、山坡上滿佈著一道道的小溝。事實上,除了欣賞如同置身月球的荒涼景觀之外,我們更可藉由草木難生的裸露地面,直接觀察到許多地表地形的作用。

    二、南化泥岩的性質

    臺灣的脊樑山脈與西部沿海廣大的平原之間,有著南北延伸帶狀分佈的西部麓山帶。在麓山帶的南段,北起玉井、南至燕巢,也就是官田—新化—關廟—岡山一線以東與玉井—南化—旗山一線以西的範圍之內,分佈總厚度將近5000公尺的泥岩系。地層包含更新世的六雙層以及上新世的古亭坑層,內含主要組成的青灰色泥岩,早期學者稱之為青灰岩,近期則有學者統稱此泥岩系為南化泥岩。

    南化泥岩的岩性主要為細粒的泥岩、頁岩、粉砂岩,夾雜部分砂岩層等,因為泥岩所佔的比例最多,仍以泥質岩層(泥岩,mud rock)稱之。泥岩的顆粒大小屬於粉砂到黏土之間的細小顆粒(64μm以下),其成岩過程的壓密程度較輕微,因此顆粒間的膠結較弱;又此處地層為海相沈積,鹽分含量高,含有大量之鈉離子,pH值高達9,高價陽離子有形成氫氧及碳酸鹽化合物之可能。乾燥時鹽分是顆粒間的膠結物,但是大雨來臨時,顆粒間的鹽分溶水之後,泥岩物質更容易鬆散,因而產生較嚴重的沖蝕現象。

     三、陡坡的侵蝕地形

     (一)雨溝和蝕溝

    接近坡頂稜脊的山坡傾角,約在60度以上;溝谷的平均坡度多在45~50度之間。降雨時,除了雨滴所產生的撞擊與搬運,還有坡面上的地面流的沖刷及搬運。在如此陡峭的坡面上,無法入滲的漫地流逐漸將表面的泥質融化,刻出細密的雨溝。漫地流逐漸匯聚成地面逕流,沿著雨溝流動,在坡面上侵蝕出小溝谷。而流水加上所含的泥質,更具侵蝕力,進一步侵蝕出更深的、人無法跨越的大蝕溝。這些溝谷的橫切面呈狹窄的V字型,是泥岩惡地常見的特徵。

     (二)潛洞與天然橋

    在泥岩邊坡的溝谷中,常會堆積上方或稜脊沖蝕下來的物質。這些堆積物較原邊坡物質鬆軟,在下一次降雨時,有時候會在堆積物的中間形成管狀流動,如隧道一般,然後在下方沖出一個洞口。有些地方一條溝谷就有七、八個潛洞。隧道上方的物質如果崩塌,潛洞就消失了。如果兩個洞口之間相距不遠,隧道上方物質如同拱橋一般,稱之為天然橋。

    (三)土指

    土指是一種細小的指狀突起,通常頂上有一顆石粒覆蓋。雨滴打擊地面時,石粒保護了下方的泥土,周圍沒有保護的泥土則受到侵蝕,最後遺留下指狀突起。通常發育在溝谷出口較鬆軟的堆積物上。

    (四)河岸邊坡的河岸侵蝕

    除了因降雨帶來的侵蝕之外,通過泥岩地區的河流也會產生侵蝕。流經此區的主要河川,由北而南依序為急水溪支流龜重溪、曾文溪、鹽水溪、二仁溪、阿公店溪。比較容易觀察的例子為二仁溪中游的曲流河段,基蝕坡(凹坡)一側通常是較為高陡的邊坡,這裡有明顯的河岸侵蝕。河岸邊坡的坡腳物質受到流水侵蝕搬運之後,底部形成內凹的形狀。凹部上方物質則因重力作用產生坍塌,會堆積在坡腳,而後又被流水帶走。這樣的過程如果重複發生,邊坡就會產生後退的現象。

    四、緩坡面的侵蝕地形—廢棄的人工平台

    上述泥岩陡坡侵蝕地形是一般容易觀察到的,而緩坡面較為少見。在一次野外調查中,研究人員發現了路旁一個人工剷平約100公尺長、200公尺寬,面積約為兩公頃的平地,平台面距離下方的河谷約有20多公尺,形成一個階地的外型。此平台為私有土地,當初地主想要開發後來卻放棄,然而荒廢的地面卻發生了意想不到的結果,成為觀察泥岩地形發育的最佳場所。

     (一)河流的模型與沖蝕現象

    一般要觀察河流的平面型態,通常要藉助航空照片或地形圖。而在這個平台上,彷彿到了小人國一般,一腳就踏在集水區的分水嶺上頭,頭一低就看到曲流地形、峽谷地形(照片一)。令人莫不禁為大自然的鬼斧神工臣服,由人工剷平的地,竟然在短時間之間發育出數組水系,每個水系竟然都有曲流河道的產生,儼然是二仁溪的縮小版。美國地形學家戴維斯的河流侵蝕循環理論,將地形發育分為幼年期、壯年期和老年期三階段。此平台如同製造一個原始地面,接受天然降雨侵蝕後,從紋溝、寬廣的分水嶺,與逐漸發育出來的溝谷,乃至於曲流、甚至峽谷,具有上中下游不同階段的地形特徵。

    整個平台為一緩坡面,後方的稜線之下是一個高角度的陡坡。降雨時,除了雨水,還有從後方陡坡匯聚的泥水會在緩坡面上匯聚成地面逕流,進一步產生沖蝕作用,這就是最初紋溝產生的原動力。

    (二)硬岩的影響—差異侵蝕

    整個平台大致上是均質的泥岩,但是中間有一南北走向的帶狀薄砂岩層,以及一薄層黑色物質。砂岩層對於侵蝕作用的影響較大,黑色物質則與周圍泥岩無明顯差異(照片二)。因為砂岩較泥岩堅硬,在差異侵蝕之下,我們可以看到留下來的一道砂岩脈。這裡我們可以觀察到地形發育受到軟硬岩的影響,平台上的水系流到這裡的時候,原本擺盪的曲流,會因碰到砂岩脈而使水流得順著岩脈走向而成直流。又或者水流與砂岩脈垂直的時候,產生了小型瀑布。

    (三)泥裂(泥痕)

    緩坡面的組成物質並不鬆散,但也不是未經風化的泥岩,而是一層乾的時候硬、脆,濕的時候柔軟易變形的風化物質。物質來源則是緩坡本身的風化作用,還有後方陡坡經雨蝕被帶下來堆積的物質。

    降雨事件後,整個平台緩坡面如同覆蓋一層泥漿,當水分逐漸散失後,泥漿體積縮小,形成六角形的龜裂痕跡,即所謂「泥裂」或「泥痕」,這是黏土物質的特性。

    (四)土指

    平台靠近階崖有部分表面佈滿了礫石,而在礫石周圍的泥岩受到侵蝕,形成一個個頂著礫石的土指(照片三),因為分佈相當密集,在這裡行走時得小心翼翼,以免踩壞了他們。這裡的土指較陡坡坡腳的土指來得大,因為上覆的礫石較大的緣故。

     五、結語

    泥岩惡地除了景觀的價值之外,其實還有很重要的研究與教育價值。泥岩地區除了侵蝕地形之外,亦有泥火山的分佈,整合起來放在校外教學的設計上,可以成為自然地理觀察重要的一個環節。人工平台的部分由於自然的條件不佳,開發未果,卻造就出特殊的地景,或許可以嘗試納入解說教育的一環,使其成為重要的觀察站。

    六、參考文獻

    • 王鑫 1988 泥岩惡地地景保留區之研究,77年生態研究第004號,行政院農業委員會編印。
    • 蔡光榮 1994 西南部泥岩地區之災害特性與植生保育,環境綠化,21:2-26。  

     

    照片一:人工泥岩平台
    在人工開闢平緩的泥岩平台上發育出天然的河道系統,可以觀察到曲流與峽谷等各種河川地形。

    ◣  照片二:差異侵蝕
    泥岩中有時夾有較硬的粉砂岩層,在差異侵蝕作用下顯得較為突出。

     

    ◢  照片三:土指
    在差異侵蝕作用下,由於礫石等物質保護的泥岩較週遭顯得突出,成為指狀外型,因此稱為「土指」。

     

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