標題:
烏山頂泥火山自然保留區之泥火山地形景觀的變遷
作者:
齊士崢
作者說明:
國立高雄師範大學地理學系教授
內文:

一、前言

台灣陸地有四大泥火山活動區,古亭坑背斜活動區、旗山斷層活動區、高屏海岸平原活動區和海岸山脈西南段活動區(Shih,1967;王鑫等,1988)。泥火山是地下淺層相對較低溫的泥與水混合物、天然氣,受高壓作用,沿著岩體裂隙噴出地表的「假火山」,它不是火山,火山的噴發是來自地下深部的高溫融熔「液態岩石」。因為泥火山噴發泥漿、泥漿流動過程和逐漸乾、縮形成的表面紋路,非常類似縮小版的火山噴發和岩漿流動、冷卻過程形成的現象,所以我們稱它為泥火山。烏山頂泥火山因為錐狀泥火山體地形壯觀且活動性高,於民國81年依據文化資產保存法劃定為自然保留區,面積4.89公頃,是目前已公告的自然保留區中範圍最小的一個。

二、泥火山的成因

由於泥火山活動的泥漿來自地下深處,一般我們均只能由其活動特徵推測成因,包括:
1.泥火山噴發泥漿,所以地下必須要有泥岩分布。高雄縣的泥火山泥漿物質主要來自廣義的古亭坑層,依據中央地質調查所出版的高雄地質圖幅,鳥松鄉附近分布的是年代相當於古亭坑層,富含泥岩的大社層;

2.泥火山噴發泥漿,所以必須要有地下水來源,依據學者研究,泥漿中所含水份的主要來源是地層水,是泥岩尚為疏鬆沉積物時所含孔隙水的殘餘;

3.泥火山噴發大量天然氣,大多以可燃的甲烷為主,淺海相地層普遍均會產生天然氣,天然氣容易匯集於背斜軸部,或由裂隙較密集處向地表移動,這些地方就是泥火山的主要分布區;

4.台灣的泥火山主要分布於斷層帶和褶曲的軸部,所以一般認為這是因為這些地區的地層有較多裂隙,匯集的泥漿與天然氣利於向地表運動;

5.泥火山泥漿的移動是逆重力方向,故需要動力來源,一般認為主要的動力來源包括氣體累積產生的壓力、板塊擠壓造成的大地應力和地層向下重壓形成的應力。

三、泥火山的外型與地景

泥火山的外形區分為五種,包括噴泥池(Mud Basin)、噴泥盆(Mud Marr)、噴泥洞(Mud hole)和錐狀泥火山(Mud Cone)、盾狀泥火山(Mud Shield),其外型主要與噴發泥漿的黏含水量有關(Shih,1967、Hovland,2003)。

泥火山地景除包括上述的山體形狀外,尚有泥漿噴發活動、泥漿流動與乾縮、降水衝擊與逕流沖刷的侵蝕等共四類景觀。山體的形狀包括不同規模的錐狀、盾狀,或噴泥池、噴泥洞,和它們的外形隨著時間的變化等。廣義的泥漿噴發活動包括噴發的泥漿泡泡、氣泡大小、氣泡頻率或氣體流量、氣體成分、聲音、泥漿含水量、泥漿水位高低、泥漿粒徑大小、泥漿流量等。泥漿流動與乾縮景觀包括泥漿噴濺、滴流於噴泥口形成宛如蠟燭般景觀,和在較大規模泥流在流動中逐漸乾燥、擠壓,形成的類似繩狀熔岩、塊狀熔岩的景觀,和最後乾縮、龜裂,形成的各種網格狀或接近平行、流動方向裂隙景觀等。降水衝擊與逕流沖刷的侵蝕景觀包括雨點衝擊、侵蝕形成的各種土指,和逕流沿著裂隙侵蝕或沿著山體斜坡侵蝕形成類似水系的紋溝等。
四、由照片觀察烏山頂泥火山的變化

烏山頂泥火山於1997年,北側泥火山體呈平頂狀,頂部有個巨大的噴泥口,底部側邊仍然保留侵蝕殘餘的前期山體,南側泥火山則為單一低平錐狀山體。至1999年,北側泥火山體逐漸增高,基底擴大,殘餘的前期山體幾乎已被侵蝕殆盡,南側泥火山體側面則發育一個寄生泥火山。2000年至2004年,北側泥火山體逐漸增高,至2006年完全停止活動,最後噴發的泥漿使山體呈尖頂狀;接著開始受侵蝕而降低高度,山體變得更尖,表面遍布小蝕溝;側面平地則不時噴出少量泥漿,於2009年底附近地表拱起,之後持續有泥漿噴發,至2010年時形成一處低矮的錐狀噴泥口且泥漿分布範圍比起2009年時有大面積的增加,直至2011年6月時才又停止噴發活動。
南側泥火山體在2004年又變為單一山體,至2006年變得較高且陡,旁邊有個小平台,似乎為再度發育寄生泥火山體的殘跡。至2007年,南側泥火山體又發育寄生泥火山,且高度迅速超過主泥火山,由泥漿泡泡觀察,泥漿黏稠度也明顯較主泥火山高。至2008年底,寄生泥火山活動漸趨停止,山體開始受侵蝕、泥塊崩落,於2009年底,已不見有泥漿噴出。南側泥火山是目前保留區內噴泥活動最活躍也是僅存的噴泥錐泥火山,由2010年11月至2011年6月這段時間內,其錐體高度有明顯之增長,噴泥口高度逐漸逼近已經停止活動之寄生泥火山。

五、泥火山形體變化的機制

泥火山與其他地景不同,它的自然變動性高,不斷噴出泥漿,覆蓋地表,地表紋路也會受自然侵蝕破壞,是一種「活」的風景。泥火山形體的變化主要有二種機制,一種是「自我保護」,另一種為「自我毀滅」。
泥火山的「自我保護」:泥質的地面在雨後泥濘、濕滑,最容易因為外力的介入而破壞,例如人的踩踏、水的侵蝕。不過這個時候人們卻不容易接近,再噴發的泥漿也會覆蓋地表,增添新的物質。泥漿乾燥後,堅硬如泥岩,不易受風蝕,而比較容易受人們活動影響、破壞的是地表較細緻的起伏、紋路。也就是泥火山地景最容易受我們活動影響的是「泥漿流動和乾縮」,和乾燥、龜裂的泥漿,受雨水衝擊、地表逕流沖刷形成的「侵蝕」景觀。因此,只要我們配合相關管理措施進行參訪活動,實踐地景保育理念,就可以降低對泥火山地景的影響,也不破壞泥火山主要的「山體形狀」與「噴泥活動」。而且在泥火山持續的活動過程中,新的泥漿噴發,流動、覆蓋地表,不斷變換的「泥漿流動和乾縮」、「侵蝕」等地形景觀,更能顯現出泥火山是與眾不同的「活的地景」。

泥火山的「自我毀滅」:黏稠的泥漿隨著噴發活動,不斷地附著於噴發口,使泥火山體逐漸增加高度,泥漿柱愈來愈高。在這種正回饋機制之下,噴發所需累積的氣壓愈大,噴發頻率愈低,隨著水氣蒸發,泥漿的黏滯性愈高、壓力更大,最後泥火山就逐漸停止活動。就如同烏山頂現已停止活動而遭受侵蝕的北側泥火山體,根據過去十餘年的定性觀察,它的泥漿黏滯性非常高,泥與水的比值約為2:1、粒徑較粗且含大量小礫石,泥火山體的「自我毀滅」現象循環發生的週期,可能長達近20年。至於南側泥漿黏滯性較低的泥火山,泥與水的比值約為1:1,自1996年至今,寄生泥火山體已經發育3次;也就是寄生泥火山體自形成到停止活動、消失的時間長度較短,大約在3至5年左右。例如目前已停止活動的南側寄生泥火山體,它約在2007年形成,3年之內自開始活動、增長,迅速發育成為較主泥火山體還高的寄生泥火山體。然而隨著寄生泥火山體高度慢慢增加,泥漿黏稠度也逐漸提高,最後附著於噴泥口的泥漿,乾縮、阻塞噴泥口,寄生泥火山的噴泥口終於封閉而停止活動,山體遭受侵蝕、崩塌而逐漸降低高度。
六、結語

人的活動必然會影響泥火山地景,尤其對泥漿流動、乾裂和地表水侵蝕形成的景觀,所以參觀時務必小心,盡量減少踐踏破壞。另外,泥火山是「活」的地景,持續的噴發與泥漿堆積活動,對泥火山體可能有更重要與複雜的影響,烏山頂泥火山最近十年來的山體形狀與噴泥活動變化,是最明顯的實例。

七、參考文獻

1.Hovland, M. (2003) Geomorphological, geophysical, and geochemical evidence of fluid flow through the seabed, Journal of Geochemical Exploration, 78-79:287-291.
2.Shih, T.T. (1967) A survey of active mud volcanoes in Taiwan and a study of their types and character of the mud, Petroleum Geology, 5: 259-311.
3.王鑫、徐美玲、楊建夫(1988)台灣的泥火山景觀,台灣省立博物館年刊,31:31-49。
4.吳唐竹(2003)烏山頂泥火山噴發活動之研究,國立高雄師範大學地理學系碩士論文,95-96頁。