海岸山脈最後一期的岩漿噴發事件
112年07月08日
【本篇報導由地球科學系 賴昱銘副教授研究團隊提供】 北呂宋島弧最北段的火山島嶼，今日已經成為臺灣東部的海岸山脈，海岸山脈火山的層序中，最年輕的一次噴發，是位於層序頂部的白色熔結凝灰岩。本研究發現這些白色的安山岩質火山岩中，存在著輝長岩的捕獲岩。這兩種岩石的成分差異很大，不會是同一個岩漿形成機制造成的。本研究根據這些火山岩及捕獲岩的定年結果、實地野外觀察及岩相描述、以及火成岩樣本的地球化學特徵，將呂宋島弧發生在4百萬年前的最後一期火山作用分成三個階段。第一階段中，岩漿從高程度部分熔融的源區形成，然後上升並停留在淺處的岩漿庫中，一部分冷卻形成輝長岩的圍岩。第二階段的時候，較低程度部份熔融的岩漿在源區形成，然後進入此岩漿庫中停留，並發生結晶分化。最後一階段，有新的補充岩漿自岩漿源區進入岩漿庫，使得安山岩質岩漿捕獲圍岩中的輝長岩後噴發，至地表被我們所見。 火山作用噴發各類的火山產物，研究這些火山產物噴發後所堆積的樣子、它們形成的年代、火山岩樣本的地球化學資料，可以提供我們推論整個火山活動乃至於地底下岩漿活動的過程。呂宋島弧為南中國海板塊向東隱沒至菲律賓海板塊下方，所形成的火山島弧，分布自菲律賓呂宋島向北經過綠島、蘭嶼而到臺灣東部的海岸山脈。最後一期火山活動根據前人的火山層序資料顯示，是最上層的白色石梯坪凝灰岩層。本研究在石梯坪凝灰岩層中發現與其他火山岩的成分差異相當大的基性捕獲岩體，根據石梯坪凝灰岩中的安山岩質火山岩，與上述基性捕獲岩輝長岩所進行的鋯石鈾鉛年代分析、地球化學的年代分析結果，本研究重建了北呂宋島弧-臺灣段的最後一期噴發，也就是距今約4百萬年前，岩漿在地下活動過程，以及噴發的行為。 本研究加入前人在海岸山脈的工作進行討論，認為在最後一期火山活動之時，至少發生三階段的噴發機制。第一階段為岩漿源區發生比較大比例的熔融作用，產生的玄武岩質岩漿，在上升到一個比較淺的地方形成了岩漿儲集庫。在這個儲集庫當中，玄武岩質岩漿逐漸冷卻，形成了岩漿庫周圍的圍岩，這圍岩是輝長岩。第二個階段，是比較小程度的部分熔融形成岩漿，這階段的熱源可能是新的熱源，也可能是上一階段殘餘的熱源，使得這些岩漿上升進入了第一階段的岩漿庫，停留並進行結晶分化，產生安山岩質的岩漿。第三階段可能是又有新的岩漿形成上湧，導致上述岩漿庫中的安山岩質岩漿被迫向上噴發，過程中捕獲了圍岩中的輝長岩。最後噴發時形成安山岩質的白色熔結凝灰岩，並且混有黑色的輝長岩捕獲團塊。 此研究結合野外產狀、年代、地球化學的數據，建立了一個完整的模式，對於海岸山脈最後一期岩漿活動，有了非常明確的說明。本研究為第二作者卓同學就讀國立臺灣師範大學地球科學系碩士班期間的碩士論文研究內容，其在碩士期間就能完成一個完整的研究，且能發表在期刊上，值得讚賞。 原文出處： Lai, Y. M., Cho, Y. Y., Lee, H. Y., Lee, D. H., Iizuka, Y., & Quek, L. X. (2021). Gabbroic enclave in intermediate ignimbrites: The youngest eruptive event in the northern Luzon Arc-Taiwan region. Terrestrial, Atmospheric and Oceanic Sciences, 32(4), 459-481. https://doi.org/10.3319/TAO.2021.09.07.02