標題:
泥岩邊坡發育模式之研究
作者:
林俊全
作者說明:
台灣大學地理學系
內文:
過去在惡地的發育研究中,徐鐵良(1972)研究高雄縣橋頭泥火山附近的雛形惡地地形(miniature badland)時指出,雖然這種雛形惡地分布的範圍有限,但是地貌發育的各種形態和階段卻能夠被辨識出來。所以,這個區域可以被看成是大規模惡地地形研究的活動模型。這些地貌代表著地貌發育各階段的典型特徵,即原初期、幼年期與壯年期:
  1. 原初期
    由泥流所噴發出來的原初面是平坦且呈略微傾斜的。這個原初面代表一個侵蝕循環的開始。通常很快就被雨水和逕流所切割,發育出紋溝。

  2. 幼年期
    淺溝、小紋溝和尚未被切割的寬廣分水嶺顯示出地形發育呈幼年期的早期階段,侵蝕營力是雨水、逕流、管湧和較稀的泥流。支流沿紋溝向源延伸,水系慢慢形成達到幼年期的後期。

  3. 壯年期
    除了流水的侵蝕作用外,雨水片洗作用在雛形惡地的發育上也扮演了一個重要的角色。低黏滯性的粉砂沈積物、高的降雨強度,和由泥流造成的原初面都有助於雛形惡地形成。當侵蝕繼續進行,小溝谷和支流愈來愈明顯,原初面大半都已被破壞。此時,地表紋溝及蝕溝侵蝕所造成的高差達到最大,也顯示出雛形惡地已達到壯年期階段。

  4. 老年期
    在橋頭的雛形惡地地區,地表並沒有發育老年期的地貌。

  本研究的目的是要量測台灣不同泥岩的邊坡後退以及演育模式。不同泥岩的組成及構造運動的作用,在旺盛的地表雨水作用之下,有何種發育差異,為本研究所探討的主題。研究區則為台灣西南部的月世界泥岩區與東南部的利吉泥岩區。

研究結果:

  1. 侵蝕探針觀測
      以侵蝕探針觀測蝕溝、紋溝的底部側部和脊線,垂直坡面將探針釘入坡面(照片2)。利吉地區共釘有 58 根,月世界地區共釘 40 根。分別經過近二年及一年的觀測,月世界已被侵蝕剝落剩 11 根,利吉則剩 43根。月世界地區的平均侵蝕量於民國 82 年的夏天(即82年5月28日至82年9月19日)為 4.5 公分,而 83 年的夏天(83年7月14日~9月4日)因為有五次颱風來襲,在不到二個月之內便沖蝕掉 7.9 公分的厚度。如果依照探針的位置而言,位於紋溝脊部的探針被侵蝕總量大於側部與底部。整體而言,由82年 9月19日至83年 8月 7日的一段時間內,在紋溝脊上被沖刷了21公分,紋溝側坡為12.7 公分,紋溝底為9.9 公分,沖積坡為16.1公分。亦即紋溝脊為沖蝕量最大的部位,沖積坡次之,紋溝側部又次之,反而紋溝底部最小。由此亦發現月世界地區的沖蝕作用是側蝕大於下切力量。

  2. 觀測槽觀測結果:
      經由觀測槽的觀測,月世界泥岩邊坡侵蝕方式仍以泥塊崩落為主,唯泥塊的生成又與泥岩岩性及其風化特性有關。本研究在月世界地區的觀測站蒐集到二次資料。其總體積超過 470 公升, 其中逕流約有 261公升以及分別約有泥岩漿。 如果以1.8g / cm3 的密度估算,月世界地區的泥岩沖積量則達 846 公斤。此沖積量再加上推估的沖積泥塊,總體積可達 1.5m3 。除以其總面積後,月世界地區(觀測區投影面積為 221.31m2 ), 經過颱風侵襲後的沖蝕量可達 0.68 公分。

  3. 颱風的作用力:
      在本研究中,曾於利吉測站記錄到兩次颱風豪雨記錄。其降雨量分別為479mm(7月11~12日)及811mm(8月3~5日),此二次豪雨亦將利吉泥岩邊坡平均刮去8.1cm,為本研究中最直接的觀測結果。而平日較高的降雨量(152mm及168mm)也只沖蝕利吉邊坡紋溝脊部0.14mm,至於紋溝底部及側坡反而被崩積物質所覆蓋。二者沖蝕量差距近60倍。亦可見於利吉泥岩邊坡的沖蝕作用必須發生於極大的降雨量與降雨強度,本研究所舉證的二次颱風,即為一典型之例證。

  4. 泥岩邊坡發育模式

  1. 泥岩的風化特性以層狀剝離、再因乾縮而造成塊狀崩落為主。其崩落模式可由附圖說明。附圖說明崩落模式主要經由幾個階段:

    1. 新鮮的泥岩受雨水入滲再蒸發而形成乾縮與底部新鮮岩石分離,並因而導致雨水更容易沿著裂縫入滲。

    2. 分離且乾縮的泥塊則受到雨水沖刷或重力的牽引而向下坡滾動或滑動。向下坡運動的過程中並不斷崩解成碎塊乃至形成含沙量極高的逕流,往下坡移動後,塊狀碎屑常堆積於坡腳或紋溝底部出口,形成一近20度~30度坡度的崖錐。