岩石解謎 – 來自一塊漂流木的聯想

岩石的組成可以建構地質演育史

透過觀察沉積岩中各種沉積構造與化石組成，如果又能有地質時間的控制，就可以探究古沉積環境變遷與地質事件。臺灣地處板塊碰撞邊界，在各地質時期有不同沉積盆地與特別的沉積層序形成，已經可以透過在岩石裡所找到不尋常的岩塊或者岩屑組成改變，做為地體構造演育歷程的佐證。例如：有學者研究臺灣中部中新世至更新世時期地層中砂岩的碎屑組成，發現隨著時間由老至新，其中所含岩屑組成會由以石英、長石顆粒為主（來自穩定大陸），轉變成以變質砂岩及不同變質度的板岩岩屑（來自造山帶）為主要組成，由此來推論臺灣造山帶的岩石出露與剝蝕歷程（如：陳振華等，1992）。

在臺灣東部的海岸山脈，早期的岩層組成本體主要是由板塊隱沒作用所形成的火山島弧，而沉積在火山碎屑岩、火山角礫岩或者火山熔岩流之上的「港口石灰岩」，則標示了島弧火山活動的逐漸停歇或者終止。「港口石灰岩」地層裡，除了大量的生物鈣質殼體、紅藻球，以及珊瑚碎塊或原地生長珊瑚之外，還經常可見數量不等的火成岩塊與其他火山碎屑，但還未曾有來自造山帶變質岩或者粗顆粒陸源沉積物的報導，這顯示當時島弧火山還離古臺灣夠遠，或者島弧與古臺灣之間的深海盆地也還沒被填滿，因此來自造山帶剝蝕的岩屑沒能被搬運到島弧周圍沉積。而直接沉積在「港口石灰岩」之上的深海相「八里灣層」，其岩石組成為來自陸地大量岩石碎屑（含板岩屑）。這個突然的岩石組成改變，則被用來指示弧陸開始碰撞，很可能同時導致呂宋島弧北端火山的垮塌與快速沉降！

謎般的板岩礫

算來，應該是距今約 36 年前，筆者在調查花蓮豐濱石梯港溪中游「楊萬興採石場」開挖的「港口石灰岩」地層時，就曾經在石灰岩裡發現一顆長軸約 5 cm、厚度僅約 5 mm 的扁橢圓狀板岩礫石，當時趴在採石場的開挖面與崩落岩塊上到處搜尋，就是找不到第二顆板岩礫！甚至連採回的圍岩，在顯微鏡下也找不到其他的板岩屑！從那時，「精衛填海」的神話故事，就一直在心中縈繞不去。石灰岩中的磨圓板岩礫來自何方？又是如何就只有單顆礫石沉積在具有槽狀交錯紋理的石灰岩裡呢？

偶遇漂流木與聯想

在恆春半島東海岸調查微生物岩（microbialites）的分布時，在高潮線瞥見一塊小漂流木，竟然發現有顆石頭被樹包覆生長了！後來，經由電腦斷層掃描結果，確認被樹所包裹在裡頭的是有著尖銳稜角的岩石。更有趣的是，這個有稜角的石頭是有褶皺構造的片岩，很明顯地不屬於當地石灰岩地層，也應該不是來自恆春半島常見的砂岩或砂泥岩互層的岩層！

後來，當我很興奮地將這件事分享給在墾丁國小服務的楊老師時，因長期關注恆春半島海岸漂流物的緣故，楊老師一如往常就是很平靜地回覆我說：「喔！我以前還看過臺東民宿的招牌。」

其實，這也不足為奇，因為 2021 年 8 月日本小笠原群島海底火山「福德岡之場」噴發，噴出的浮石很快地就漂流至臺灣本島沿岸，恆春半島東岸潮間帶也曾經堆了滿滿的浮石！

看到這件小漂流木，很容易就喚起了深埋的記憶！如果木頭腐朽或者在潮間帶來回被波浪搬運碰撞崩解了，原先被包裹帶有稜角外形的變質岩有可能會「掉」在沿岸珊瑚礁環境裡，那麼以後形成的珊瑚礁石灰岩裡不就夾雜一個可能來自臺東變質岩區的「小外來岩塊」？另外，如果以後有人說在同時地層中沒有臺灣火山爆發證據，但在珊瑚礁石灰岩裡發現極少量火山玻璃或火成岩中的結晶，我應該不會太驚訝！

普通地質學的第一堂課，談到地質作用時老師一定會解說「The present is the key to the past.」（現在為過去之鑰）這句話，意思是說現在發生的現象可用來解析地層中的紀錄（雖然事件發生的頻度與規模未必相同）。

轉眼就經過 30 多年了，總會有新聞報導在每次颱風過後，就會有大量漂流木隨著滾滾洪水搬運到出海口，然後隨著沿岸流漂流到各地，甚至嚴重堵塞漁港出入。如果海岸山脈「楊萬興採石場」所見石灰岩中的單顆磨圓板岩礫，是經由漂流木根系所夾帶而來的礫石，那就不足為奇了，或許海漂而來是很可能的解答。那麼，在馬鞍山（獅仔頭）近山頂出露恆春石灰岩中，所見的大顆磨圓砂岩礫是否也有可能是這樣來的？

更多的謎

近日，筆者找出「楊萬興採石場」所採集的石灰岩和板岩礫標本，先從中挑選一片板岩碎片，經環氧基樹脂灌膠固化，再磨製成標準岩石透光薄片；找個陽光普照的溫暖冬日，帶上薄片與岩石標本，還有後來撿拾的現代漂木，一併帶到嘉義請教專家中正大學的李元希教授。

首先，共同確認在石灰岩中所採集的是板劈理發育良好的板岩，並且在看漂木與包夾片岩的同時，教授助理就以碳質物拉曼光譜（Raman Spectroscopy of carbonaceous materials）分析法量測板岩最高變質溫度，先測了 5 個點，均溫是 280 °C：這個測量值，都比最近發表在中央山脈東側變質岩帶中的玉里帶和板岩帶最高變質溫度測定結果（分別是 450-500 °C 與 300-375 °C）為低（引自楊凱翔等， 2021；也可參考葉芝穎， 2019 及其引用文獻）！

若以菲律賓海板塊每年 7 – 8 cm 由東南向西北相對移動，以及「楊萬興採石場」「港口石灰岩」的年代 4.3 – 3.5 百萬年（Huang et al., 1998）來估計當時海岸山脈距離古臺灣至少有 245 Km 以上（如果不考慮因板塊斜碰撞導致島弧相對移動轉向與因碰撞壓縮等因素）。如果以30 °C/Km 的地溫梯度計算，這個板岩可能曾經被深埋 8 – 9 Km 深；不過，在這個石灰岩沉積當時的中央山脈以東變質岩帶的玉里帶與板岩帶，可能還沒快速掘升（exhumation）（楊凱翔等，2021）！如果這個板岩礫真的是經由樹根夾帶海漂而來，又如果不是來自東臺灣，那有可能會是從何方遠道而來的呢?

另外，現代漂流木包夾的片岩看起來變質度不低，可能不是來自東部海岸直接崩落的變質岩，很有可能是來自「比較山裡頭的位置」?

將這件漂流木做電腦斷層掃描，重組後的中段橫截面影像可見明顯生長輪，以及植物的生長癒合現象。經與科博館植物園胡維新博士討論後，請教了任職於彰師大歷史學研究所的木材專家莊世茲教授，藉由木質部整體粗細變化與兩端截面結構觀察，初步判定這件漂流木可能是闊葉樹的地上部，生長癒合現象明顯，顯示是樹原本為正常生長，但可能有尖銳邊角的變質岩塊後來「突然」擠靠過來，所以才會有生長癒合以及生長方向的轉變，這個片岩有可能是來自邊坡岩石滑塌而擠靠到這棵樹？未來是否有可能辨識出這個漂流木的樹種或哪個類別，來進一步推測原始生長海拔或區域位置呢？

後記

經由野外工作中偶遇的一小段漂流木，聯想到或許可以用來解開幾個縈繞多時未解的地質謎題。在過程中，請教了好幾位不同領域的專家學者，還要特別感謝國家實驗研究院臺灣儀器科技研究中心，協助以電腦斷層掃描儀（CT）對漂流木的 X – 光造影，以及科博館同事何至浩先生協助 CT 影像重組，方才得以非破壞方式「看見」變質岩被樹幹包裹的生長癒合現象；再經由同事鍾坤煒先生精湛技術，製成完美的板岩透光岩石薄片，才能送到中正大學進行板岩最高變質溫度的測量估算。基於以上推論，「漂流木夾帶」很可能是前述兩個地層中岩石所含罕見奇特岩屑的運搬機制，但是否就是最終答案？以及因其所衍生未解之謎，都還需日後更多的野外觀察來驗證。