火炎山為台灣三大礫岩惡地之一,裸露的山坡和有稜有角的山脊,形成特殊自然地景。照片遠處之小平頂山丘,即為鐵鉆山。
火炎山主要是由五條較大的沖蝕溝所組成,因長期受雨水的沖刷以及颱風豪雨的侵襲,造成邊坡與河道不穩定,難以有植生長期生長,使得大面積的裸露地暴露於地表。
火炎山的礫石堆積層無明顯的層裡構造,淘選度不佳,主要由大小不均的砂岩夾雜細砂所組成。邊坡上出露的石塊則會因重力作用或降雨的沖刷而掉落,也因此造成邊坡不斷的後退與河道寬度的增加。
雖然礫石為構成火炎山地層主要的物質,但大顆石塊間依然夾有大量細粒質的細沙,這些細顆粒物質充填於大石塊之間的縫隙,扮演膠結作用的角色。若缺少這些細沙,礫石層將變為更不穩定而容易崩壞滾動。
三義地區附近的年降雨量雖可達1600公釐左右,但雨季主要集中於5-8月,其它時期則少有降雨。當少雨季節時,地表砂土因水分不足過於乾燥而龜裂,產生如同乾旱之後的景象。
由於地層特性及雨水的沖刷作用,使火炎山常出現如照片中的尖錐形山頭,與稜角狀的山脊。此地貌也是火炎山地區最具代表性的特徵之一。
由大安溪南岸側視火炎山,中間高於兩側的山形清楚明顯、一覽無遺。除主要沖蝕溝範圍內有大面積的裸露地外,其餘部分皆有茂密的植被覆蓋。
大小礫石遍布於河道及沖積扇上,為火炎山內隨處可見的景觀。這些礫石多成橢圓至圓形,主要成分為石英含量高且經輕度變質的石英砂岩,堅硬度極高,為品質良好的砂石骨材。
大安溪南岸的河階群。現今河階面為過去古河道的所在位置,後因外在環境改變如地殼抬升或氣候變遷,使河流下切作用增強產生新河道,而有河階的產生。河階為過去河流發育的見證,由數量與階地間的高差,配合定年資料的分析,可得知河川在大時空尺度下的變動情形。
河道上游邊坡上的礫石崩落後,經由地表流水的搬運一路向下游移動,若流水的搬運力不足礫石則會暫時性的堆置於河道上,等待下次流水的搬運。這些礫石往往要經過多次的搬運作用,才會移動至較下游處堆積。
由於河道兩旁的礫石不斷崩落,而使得河谷寬度持續增加,每次大雨事件後對河谷寬度加以量測,瞭解其變化量再配合降雨量多寡作分析,便能提高對於地形變遷模式的掌握性。
當地表逕流流量達一定程度時,流水的侵蝕與搬運力也同時提升,而在河道上產生下切作用,形成新的逕流流路。照片中凹陷之處便為新生成的河道。
火炎山雖有大面積的裸露地顯而易見,但在地勢較緩或受外營力作用不強之處,依然有大量的植物分佈,而非完全光禿一片。由某些角度甚至可以觀察到青蔥茂密的景象,有別於一般對於火炎山的印象。
火炎山的植群分佈,在子集水區分界的稜線及上游邊坡上以相思木及馬尾松為主。而下游沖積扇則因變動頻率大,而多為生長週期短且快的草本植物。
因豪大雨事件帶來豐沛的雨量,使得地表逕流流量與搬運力大增,而將上游的石塊及植物殘骸一併往下游帶,強大的破壞力,產生陡坡的景觀。
馬尾松為火炎山地區常見的樹種。馬尾松為常綠喬木,生長於台灣中、北部低海拔山區,為良好的造林數種,其樹幹皮富油脂,可採松脂。
火炎山緊鄰大安溪,位於大安溪北岸。而南岸分佈許多河階地,地勢平坦、取水方便成為居民選擇聚落興建的最佳場所,遠方可見建築物及農地遍佈。
沖積扇上的沈積物剖面。由剖面的組成及結構來看,並無明顯層理構造,而是粗細混雜淘選度極差的礫石、細砂混合。顯示沖積扇主要由上游砂礫形成的土石流堆積而成。
火炎山可分為五個子集水區,各子集水區因相鄰且河谷出口近,各子沖積扇相連形成聯合沖積扇,各沖積扇間並無明顯的分界,端視子集水區沈積物的量及搬運力強弱的不同,沈積物量多的子集水區其沖積扇面往往會延伸並佔據相鄰的沖積扇。
大小不同的礫石堆積於沖積扇面上,再經過強烈的地表流水搬運,最終會移動至下方的大安溪河床上。遠方橫跨大安溪的橋樑,為國道一號中山高速公路。
由河谷出口上望河道與裸露邊坡。河道二旁的植物生長情況良好,顯示河道近期無強烈的侵蝕搬運作用,使得草本植物或灌木有足夠的時間發育。
由河道上往下游眺望,狹窄的河道一路延伸至谷口,而河道面平坦無下切痕跡的現象,透露近期河道堆積營力大於侵蝕,以沈積作用為主。
火炎山隧道西側出口。隧道總長780公尺,雖然避過大部分沖積扇變動強烈的區域,但二側出口仍然屬於受土石流威脅的空間,故需依靠蛇籠及石溝等設施,以減小土石流造成的影響。
火炎山的沖積扇為整體區域內變動頻率最高及幅度最大之處,扇面上逕流的流路,經常會左右擺動而無固定方向,由其上的植被覆蓋及流路痕跡,即可判斷侵蝕與堆積的分佈空間。
大塊的礫石因表面的裂隙及組成顆粒間孔隙,使水分得以滲入至岩石內部,進而於內部進行風化作用。當內部受風化破壞達一定程度時,造成表層岩石剝落的現象。
為保護隧道出口免於被溢流的土石所掩埋,因此於二側出口上游處設置蛇籠及疏洪道,一方面固定住後方邊坡使其不容易滑動,另一方面疏洪道,以助土石的宣洩。