晚中新世以來沉積岩岩象分析探討臺灣中北部山脈剝蝕歷史

Abstract

蓬萊造山運動始於晚中新世，山脈隆起同時，大量來自山脈沉積物堆積在山脈前緣的前陸盆地中。本研究利用晚中新世之後的砂岩組成變化討論中北部造山山脈的剝蝕歷史。從臺灣山脈的岩層結構來看，造山山脈的剝蝕層序，依序應從未膠結的沉積層開始，之後陸續出露沉積岩（中新世砂岩與頁岩）、極低度變質岩（雪山山脈的漸新世極低度變質粉砂岩與硬頁岩）、低度變質岩（雪山山脈的石英岩與硬頁岩）與板岩。以下為濁水溪以北的岩象分析結果。 北部地區的晚中新世地層都以石英與長石組成。上新世的二鬮層及錦水頁岩（約4-2.6Ma）僅含少量的沉積岩岩屑（1-2%），而以長英質的礦物組成為主。直到更新世早期（卓蘭層 2.6 -2Ma）才含較多（4-10%）的沉積岩岩屑，且向上逐漸增多，更新世中期（卓蘭層中上部、楊梅層和大茅埔礫岩約2-1Ma）則含有大量極低度變質岩和沉積岩岩屑（10-20%，20-50%），直到更新世晚期（店子湖層、中壢層0.1-0.06Ma）才含有許多（50%）低度變質砂岩岩屑（石英岩）。 苗栗地區的晚期中新世至早期上新世地層都以石英與長石組成。上新世的錦水頁岩（約3.6-2.6Ma）僅含少量的沉積岩岩屑（1-2%），而以長英質的礦物組成為主。早期更新世的卓蘭層（約2.6-1.5Ma）也含少量的沉積岩岩屑，但向上逐漸增多（4-10%）。中期更新世的頭嵙山層香山相（1.5-1Ma）則含有較多的極低度變質岩和沉積岩岩屑（10-20%，10-25%）。 台中地區剖面顯示上新世（魚藤坪砂岩與錦水頁岩；4-2.6Ma）已含沉積岩岩屑（1-4%）。更新世早期（卓蘭層2.6-2Ma）沉積岩岩屑增加（7-20%），之後（2-1Ma）再逐漸減少（5%）。且在更新世早期（卓蘭層中下部約2Ma）開始有極低度變質岩岩屑（6%），且向上增多。更新世中期（頭嵙山層1-0.7Ma）含有大量極低度變質岩（25-40%）、低度變質砂岩（25-40%）與少量沉積岩岩屑（2-8%）。 大肚台地南部的岩象結果顯示含有許多板岩，表示烏溪流域約0.7Ma之後才侵蝕至板岩區，但前人研究在大肚台地中北部板岩岩屑極少（1-5%），表示大甲溪流域當時並未侵蝕至板岩帶。本研究在大甲溪流域的新社階地堆積物的組成顯示，約1萬年前的階地堆積物（新社階地）才開始出現較多的板岩岩屑（3-10%），本研究認為當時的古河流並未溯及雪山山脈東側面的的板岩帶，必須到約1萬年前才向源侵蝕至板岩帶。 綜合北部至中部岩象結果顯示山脈呈現一反剝蝕現象，盆地接收的物源從沉積岩到變質岩： 4Ma時北部與中部前陸盆地的物源來自雪山山脈的沉積岩（中新世）。 2Ma時北部與中部物源來自雪山山脈沉積岩區和極低度變質岩區。 1Ma時北部與中部物源有來自沉積岩區（雪山山脈與西部麓山帶）和雪山山脈的極低度變質岩區和低度變質岩區。 0.7Ma之後烏溪已溯及板岩帶，大甲溪則在全新世之後溯及板岩帶，而大漢溪大約在近十萬年才向源侵蝕至雪山山脈始新世地層。