觀音山地質簡介
感謝陳培源教授
一、位置、交通、與行程
甲、一般地質
觀音山位於淡水河河口之南岸，最高峰609公尺，隔河與北岸之大屯火山群遙遙相對，二者均屬第四紀之火山地區。往觀音山地質考察可由臺北市塔城街搭乘三重客運汽車經蘆洲至成子寮（成洲）站下車，由此開始考察行程，沿凌雲山路，經中坑、觀音坑? 凌雲禪寺（參閱圖1-1觀音山地區地質圖），然後往北下山，經華富山、?
二、地質概述
觀音山位於臺灣最北端，隔淡水河與大屯火山群遙遙相望。它與大屯火山各為獨立的火山活動所造成，但都是屬於第四紀更新世（約二百萬年前）時經數次噴發而成。噴發的原因可能由於菲律賓海板塊碰撞到歐亞板塊而隱沒到其下方所引起的火山作用。因之觀音山可 視為琉球火山弧的延伸。
甲、火山形態
觀音山火山之主體可能是一中央噴發之錐狀火山，錐體半徑約 1～2 公里，噴發中心在觀音山主峰之東南方。在凌雲山一帶之半環形之連峰可能是火山口壁之西側。在此以東，在石壁坑附近之地形，呈馬蹄狀之半圓形凹陷
（照片 1-1 ）可能是火山口所在，但火山口之東壁已經爆破或塌陷而崩潰，其部份碎屑構成分佈於凌雲山以東地區之集塊岩或原先之火山碎屑流與火山礫岩乙、火山岩
觀音山噴出熔岩流也和大屯火山群相似，均以安山岩為主。一般安山岩常呈現灰、灰黑或灰紫色，且多呈斑狀結構，由結晶較粗大之斑晶散佈在石質細密之石基中（照片 1-2 ）。斑晶礦物以鐵鎂礦物（成分中都含有鐵和鎂的礦物）為多，包括橄欖石、普通輝石、紫蘇輝石、角閃石、黑雲母等礦物，此外還有灰白色的斜長石。石基以斜長石和些鐵鎂礦物的微晶（肉眼不能分辨的）和無結晶的火山玻? 本區安山岩熔岩依噴發之先後，由下而上司分別為三層，各層岩石在組織上和成分上都有多少不同。 下層（或第一層）是普通輝石安山岩熔岩。主要露出於火山錐體之中心地帶，包括石壁坑及其東側之米倉村、烏山頭，至福隆山等地。安山岩顏色深灰，呈斑狀結構有許多黑綠色之普通輝石斑晶，散佈在灰色細晶之石基中，斑晶大者可達5公厘左右。在顯微鏡下觀察岩石薄片，這些斑晶多成雙晶或叢晶（glomerocryst）（由數個晶體結集而成），輝石之外還有多數斜長石和少數橄欖石（照片 1-3）中層（或第二層）的熔岩是由兩輝安山岩構造。岩石外觀灰色，普通輝石之斑晶雖粗大易見但甚稀少，細長之紫蘇輝石晶體頗多但均細小。本岩石之石基佔量較多，由斜長石和紫蘇輝石細晶以及火山玻璃所組成。本層是觀音山中露佈面積最廣的熔岩，主要分佈於觀音 山主峰北側之山坡（見圖 1-1地質圖
）。
上層（第三層）之熔岩之紫蘇輝石安山岩與一部份角閃石紫蘇安山岩為其特徵，顏色淡灰色或灰紫，斑晶細小不顯著。有時可見有細長之紫蘇輝石或角閃石之小晶，紫蘇輝石含量或多或少各地不同，含有角閃石者以褐紅色之玄閃石（oxyhronblende）為主，多有受早期岩漿熔蝕之外形與因反應而生之鐵礦微粒。石基較多包含微晶與玻璃質本層主要分佈在火山中央之頂部，由觀音山主峰至崩山一帶。
(2) 其他小規模火山岩體：
在本地區內除上述之安山熔岩流之外，還有兩處獨立之小規模火山岩體，一是在觀音山站北側公路旁出露之黑雲母角閃安山岩（位置見
圖 1-1 地質圖）為一厚約 20～40 公尺厚之岩脈狀小侵入岩體（或稱觀音坑山安山岩脈），穿入觀音山層之粉砂岩之中，詳情岩性和地質見第三站之說明中。另一處是突出於成子寮附近低地上之萬年塔小山，岩石是橄欖石玄武岩，可能是一火山側噴發之岩體（見沿線第一站說明）。
(3) 火山碎屑岩：
火山碎屑岩包括火山角礫岩、凝灰岩，及在水中沉積之火山礫岩等，其中角礫之大小不一，以礫長 10～20 公分者佔多數。在凌雲寺硬漢嶺一帶往東南至占山，露出較厚，含有各種安山岩礫塊，但以紫蘇安山岩較佔多數，其中也偶含有沉積岩礫與石英顆粒。在東南外緣地帶如獅子頭和成洲一帶之碎屑岩多顯有岩屑流或沉積岩之結構。
丙、火山之基盤岩層與上覆及同時代之沉積地層
- 基盤岩層：
在火山岩蓋覆之下的沉積層岩，在本地區內露出者，在中心及東緣有陸相或濱海相之觀音山層，在西北邊有淺海相之大南灣層，二者可能均屬早期更新世之沉積。觀音山層是以淺灰色而較疏鬆之砂岩和粉砂岩或泥岩二者之互層為主，局部含有凝灰質及含有只類及有孔蟲化石之層次，也偶有含有碳質或煤質薄層，及有碳化漂木之細砂岩。本層上部含有礫層，以砂岩圓礫為主，但也有含有安山岩礫者
（照 片 1-4 ）(2)上覆及同時代之沉積地層：
此類地層可分為林口層、火山岩屑堆積，和近代沖積層。林口層代表更新世之臺地堆積層，也許是古代沖積扇沉積物，由巨厚之礫石層及覆蓋其上的厚數公尺以至十公尺之紅土層所組成
（照片1-6）。礫石層在本地 區之南方較厚，可達 200 公尺左右，礫徑也較大，向北方漸次減薄，礫徑也較小，含泥沙量增加，礫石多亞圓形以硬化或石英岩質砂岩為主，也含有少數安山岩礫石，有些層次顯
近代沖積層分佈於本地區外緣之海岸與淡水河和一些支流之沖積地和河床為現代之海濱和河川之沉積物。
觀音山層和林口層礫石層中，都部份含有安山岩以及玄武岩礫石，表示在這二地層沉積之時，地面已有火山岩的露出，因此火山岩被侵蝕後之礫石流入沉積地點，觀音山沉積之時火山活動可能剛開始，斷斷續續的噴發。而林口層之礫石層是在火山活動停止之時或近於 同期之沉積物。
乙、行程沿線地質說明
第一站：成子寮萬年塔玄武岩。
由臺北市北門搭乘三重客運汽車，經蘆洲到臺北縣五股鄉之成子寮（成洲）站下車。由凌雲路左側巷道（凌雲路一段 149 巷）進入（向西）。到巷底（位在威洲國小西北方）有小山，名萬年塔，山高約 120 公尺。山上岩石全是含有橄欖岩之玄武岩。自此循小路上山，山坡多半闢成墓園，要到半山以上才有玄武岩之零星露頭，但墓園石材都是就地取材，所以也能權充為此玄武岩之觀察研究。
此地玄武岩顏色灰黑，在其礦物成分中，以斜長石、普通輝石和橄欖石為主，後二者多成細小斑晶，長度多不及 3 公厘(mm)，須用放大鏡才易看到。橄欖石呈粒狀集合體，色灰綠，風化後有些因氧化呈褐色斑點；輝石多呈黑綠色之砂柱體，橫面近四邊形或八邊形，在放大鏡或顯微鏡下可見有兩組近於交的解理，這和角閃石的六邊形斷面和有交角 120°的解理可相區別（比較照片 1-8 和成子寮附近有碑石工廠多家，在這裏所產玄武岩或玄武岩質安山岩，就是臺灣廟宇中石柱、碑石等石材的主要來源。
〔附註〕 由成子寮上萬年塔山須穿行墓園小路，上、下約費時一個鐘頭，若考察時間不足分配，則可省略。但巷底有石材工廠，可以參觀其原材鋸切與成品，也可檢取小塊樣品。
第二站：凌雲二路、林口層礫岩與火山碎屑堆積層。
自萬年塔下山，同到成子寮街上沿往觀音山的道路（凌雲二路，即 53-1 號道路）西行數百公尺，有三重客運之北勢坑站牌，在此路旁之山坡截面上露出有礫石層，在其頂部有火山碎屑層覆蓋，二者之間是假整合接觸（就是林口層露出地面，經過一段長時間之侵蝕之後，再有火山岩屑堆積在侵蝕面之上）。在接觸面之下與礫石層之間還有灰黃色（風化顏色 ）粉砂質泥層一層，厚約一公尺，與礫石層不整合，均屬於林口層。在此處礫石層露出厚度，僅數公尺。再往西約 300 公尺，在勝泰工廠對面山坡也有類似剖面可見，但此處在火山碎屑堆積層之下只有兩三公尺厚的淺灰色粉砂質至細砂質泥層
（照片 1-10 ）。火山碎屑堆積層和林口層之礫石層中所含的礫石，在形態和成分上有所不同。火山碎屑層全是由具有明顯稜角之安山岩角礫組成，並部分混合泥沙，安山岩角礫以紫蘇輝石安山岩和兩輝安山岩佔多數，也常含有少數黑色多孔狀之玄武岩質之礫塊（或稱岩滓）。表示主要由附近 地區崩落之火山岩岩屑在地面上之堆積，未經過長途搬運或水流磨蝕。此與林口層礫石大半都是圓渾之砂岩或石英岩質砂石之卵石或大礫，表示曾經長途磨蝕者有所不同。再西行約 600 公尺（距成子寮 1.3 公里），在一警局靶場之內，崖壁聳立，高達數十公尺，全屬林口層之礫層和所問夾之粉砂質泥層所組成，此處頂上未見有火山碎屑層蓋覆（照片 1-6 ）。礫石層略近水平，微向崖內傾斜，礫石層之中，有些部分已被成覆瓦狀之礫石堆疊（照片 1-11），表示沉積時水流頗急速，且水流自南往北流動。
在靶場之林口層露出剖面比前兩露頭既高且厚，頂部卻未見有火山碎屑堆積，此種在層位和地形上差別，可能表示在火山岩屑層堆積之時，地面已被侵蝕而有顯著起伏和高差，火山碎屑再順地面斜坡或低陷地方堆積（故屬假整合），再經過現代侵蝕，斷斷續續如現今 所見。另一可能是在靶場和勝泰工廠之間有一很新期的斷層，使西邊地塊上升，東邊下降（但也有人以為火山岩屑（或角礫）底下的礫岩屬於觀音山層而非林口層礫岩）。附近礫石層過去曾經採掘作砂石材料。
第三站：中坑附近觀音山層和黑雲母角閃安山岩侵入岩體
過坑口，道路轉折向北，經觀音坑與中坑站到達觀音山站，目前客運站以此為終點。自此前進道路急速轉彎轉上山。在此隔谷眺望（向西北方），呈單面山狀山頭之山坡上有層理明顯之觀音山層出露
（照片l-12） 。在彎道旁分叉的小徑上司細觀其岩石性質和層序，此處岩層走向呈北偏東70度，傾斜向東南，傾角近 35°（學生可在此試測岩層之位態，即走向和傾斜）。在此處附近露出?
過上述彎道後，大約 900 尺之路旁，有黑雲母角閃安山岩在路旁出露
（照片 1-13 ）。岩石灰色呈斑狀，斑晶較細小，有黑色角閃石和較少數黑雲母和紫蘇輝石，稀疏的散佈在灰色石基之中，此外也有許多斑點狀之灰白色斜長石。角閃石里長條柱狀，有時可見六邊形斷面。黑雲母也是六邊形的，但呈片狀重疊，在光線下有反光。在這安山岩中常含有較早期凝結 的安山岩角礫（稱同源包裹?
至安山岩露頭盡頭處（由觀音山站至此 800 公尺），道路迴折向東，路旁出露觀音山層之粉砂質泥岩，顆粒微細，色灰微綠，但岩質較一般觀音山層為堅硬，是受安山岩侵入時之熱力所焙烤之變質現象。在泥質岩中含有一些細砂岩小礫與許多灰綠色膨潤石黏士充填之小孔穴（照片 1-15 ）。在安山岩體周圍的觀音山層可能因被安山岩之侵入而拱起一穹丘 (dome) 構造（參閱地質圖中地層位態的分? 自前一站之硬化泥質岩處往西北以至凌雲山鞍部（距離成子寮約 7 公里）沿途都是觀音山地層，但岩層傾斜與前段相反，都傾向北北西方向。其中岩石以砂岩與泥質粉砂岩或頁岩之互層為主。砂岩之顆粒有些甚粗，並含有超過 2 公厘之細礫（米礫），在中部並有純石英砂粒，密集成層（在道路成U字形彎道處）。在將近鞍部有分路，若右轉則往凌雲禪寺，若繼續前進約 200 公尺，在通往五股道路上之路旁有觀音山層出露，向西北傾斜，在其頂部有已紅土化的火山岩屑披蓋，順山坡下傾。在接觸面附近的剖面如照片 1-16 所示，最上層火山岩屑是由紅土和大小不一的安山岩碎屑塊相混在一起。可能在第四紀後期在火山岩崩碎的碎石堆中逐漸有土壤發育，因為氣候溫濕，土壤中鐵分容易氧化雨生成三價鐵（Fe2O3) ，呈現紅色，與陽明山以及林口臺地之紅土相似，在土壤分類上都屬於紅棕壤 （reddish brownlatosols)。有些安山岩礫塊經長期風化雨有洋蔥狀剝落現象（球狀風化）。（在紅土之礫岩中以及路上之碎石中，可撿到含有很多普通輝石斑晶之輝石安山岩碎塊）。不整合在火山岩屑層底下的觀音山層自上而下是淡灰色黏土層，厚約 1 公尺，再下是磨圓的礫石層，大小多在五公分左右，固結頗為緊密，再下部又是黏土層。礫層中之礫石渾圓，填充泥沙甚少，表示已經長期磨蝕和淘選，可能在河流下游或海灘的沉積。 由鞍部往五股道路上同轉，到往凌雲禪寺之叉路上，由路口前進約 200 公尺有聖公媽廟，再 300 公尺（共 1/2 公里）是凌雲嶺，由此下山 150 公尺即到凌雲禪寺停車場，或硬漢嶺登山口。由聖公媽廟到凌雲嶺之路旁，均有紫蘇安山岩之巨石露出，應屬於上層（或第三層）熔岩流之碎塊，石質灰色，斑晶稀疏而細小，以細長之柱狀紫蘇輝石為主，有時可 見斑晶叢及捕虜石塊。凌雲禪寺則座落於集塊岩（或稱火山角礫岩）之地區，在寺旁與硬漢嶺登山口以至途中均有岩石露出 由凌雲寺同到聖公媽廟附近有叉路接（北 53 號）道路，通過分水嶺，下坡後數百公尺之路旁有安山岩露頭（由凌雲禪寺至此 1 公里）。此處也是斑晶稀少的紫蘇安山岩，在顯微鏡下觀察其岩石薄片，可見有許多無色透明之斜長石和淡紅褐色之紫蘇輝石之細晶，岩石中有許多近垂直的節理（照片 1-19 ）。由叉路口至此露頭之間經過鞍部附近之路旁有觀音山層 由第六站沿道路往北下山，中經華富山果園，約三公里與（北 50 號）道路成丁字形啣接，路自此東折，沿（北號 50 ）路再行約 2.5 公里即達在路旁之大堀湖採石場。 此處採石場所採安山岩係渡船頭一帶石材店石材之主要來源。所採安山岩是出於山坡上紅土化之火山碎屑層中所含有安山岩巨礫。使用挖土機（怪手）由土層中挖出安山岩礫塊 自採石場往東北下山，大約三公里到達渡船頭，啣接成子寮至八里間之公路。在此附近以至成子寮之途中有石材數家，可擇一參觀其作業。通常將石材鋸切成石塊或石板，再經打磨使表面光亮，以為石板、墓碑、石柱等之用（照片 1-23 ）或則更加雕刻而成各種形像。 自渡船頭有渡船過江到對岸的淡水，過去是兩岸間之重要交通工具，但自關渡大橋建成通車之後，擺渡生意已趨式微。 自渡船頭可搭客運汽車同臺北，中途可遠眺觀音山全景，隔河與大屯火山群相對峙。自聖心女中附近至龍形附近可望見觀音山群峰環抱呈半圓形，其前向（東側）成陡壁下陷，即可能為火山口之殘跡所在。關渡大橋橫跨淡水河上接連於北岸關渡與南岸獅子頭之間。淡水河流經此處，因受南北兩岸由火山岩屑流所構成之突出山嘴所扼制，江流窄狹，成一水口 (water gap)，但因建造大橋，兩岸已部分被挖掘拓寬。在獅子頭可見火山角礫岩（或岩屑流）之露出。第四站：凌雲山鞍部附近之觀音山層與紅土化火山岩屑
第五站：凌雲禪寺之安山岩熔岩和火山角礫岩
第六站：北 53 號道路上之紫蘇輝石安山岩露頭 
第七站：大堀湖採石場
（照片 1-20），礫塊之巨大者先用手鑽或人工鑿孔、劈開成矩形石塊（照片 1-21）， 再運裝往石材店加工。 此處安山岩礫石以兩輝石安山岩（即中層熔岩）為主、色灰、結構細品質，在外觀上與紫蘇安山岩所不同者，即在岩石中可見有稀疏散佈之普通輝石之粗晶（斑晶大者可 3～5 公厘）存在，但又比輝石安山岩稀少得多（照片 1-2 ）。自此向東北往渡船頭之途中，紅土中亦含有顏色灰黑雨普通輝石斑晶甚多之輝石安山岩之礫塊，附近墓園以及房舍圍牆等建造亦多取自當地之石材砌成第八站：渡船頭附近之石材 歸 途：
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