第四條路線

新竹線關西至錦山地質簡介

李春生、陳培源

甲、一般地質

新竹縣關西至錦山,在台灣地質分區上屬西部釐山帶,因其露頭多,岩性分布廣(包括有砂岩、石灰岩、凝灰岩、玄武岩),並多化石,又有礦產資源(煤、石灰石),且河谷地形及石灰岩地形發達,極適合學生作野外地質考察。

  1. 位置與交通

關西位於新竹縣北境,由桃園或中壢沿4號與3號公路南經龍潭到達關西,約20公里。新竹市與中壢均有客運汽車至關西,車程約需40分鐘。由關西往錦山約10公里,可循新竹118號縣道往西,可徒步或分段搭車。到達錦山國小後右折,至山腳下循山徑上山至玉山石礦一帶。可考察石灰岩地質、地形,及採礦情形。全成一天可往返。

  1. 地質概要

地形上,在關西鎮以西為已被切割開之紅土礫石臺地(中壢臺地一部份),在此以東漸入丘陵地帶。

錦山附近為鳳山溪之源頭地,順流向下,亦可見各種河流地形,如峽谷、瀑布、曲流、牛軛湖、離堆山、河階、河川襲奪、沖積扇、三角洲等,直到竹北出海為止,故於考察地質中亦可觀察河流地形,了解大自然如何雕塑地表景觀。

考察路線沿途之岩層除紅土礫石之外都是中新世至上新世之地層。上新世地層露出範圍僅限關西鎮附近一些地方。以下只將中新世地層部份介紹於下,地層分布請參閱關西地質圖(圖4-1)本區地層大都是東北-西南走向,其中因有褶皺和斷層之影響而使同一地層重複出露。大致上在柑子樹下(考察地點4或5)以西之地層傾向西北,以東的地點傾向東南。

  1. 南港層

大都由厚層到薄層青灰色細粒砂岩與深灰色頁岩或粉砂岩構成。在關西地區錦山以東,南港層常含有不規則的石灰岩層,這是台灣北部中新世地層中石灰岩的重要產地,石灰岩有數層,厚約數公尺至數百公尺,長約數百公尺到數公里,並有少量凝灰岩薄層局部夾生於石灰層中。本處石灰岩已被開成玉山礦場。

石灰岩由於易受到溶蝕,同時易產生差異侵蝕,所以在該處山地多見孤峰,瀑布、石灰洞、鐘乳石、石筍、石柱等石灰岩地形。

部份地區之南港層因其中段含粉砂岩,有可細分成牛肩頭層、七寮粉砂岩、尖石山層,可與出磺坑地區之北寮砂岩、打鹿頁岩,與觀音山砂岩相對比。各層均含有海相化石。

 

  1. 南莊層

南莊層在此段路途中出露甚廣,該層可分為上、下兩斷,下段已由白色砂岩及粉砂岩和深灰色頁岩所組成薄頁互層為主,造成一些不規則的黑白相間的條紋狀岩層,層厚為數公厘到數公分,灰色到灰白色的厚層砂岩時常和這些薄頁互層相間,砂岩的厚度由一到十公尺。上段的白砂岩段式由中粒到粗粒的白砂岩組成,石英粒為圓形到次圓形,由泥或沙膠結,相當鬆散。

南莊層在新竹縣和苗栗縣是最主要的含煤地層,沿途考察中可見薄煤層露頭。此處原有宏福、生大、隆威、馬福、德光等煤礦,目前在煤業不景氣中,多數以停止開採。

在關西附近的南莊層中並夾有許多火山岩層;火山岩多為玄武岩質凝灰岩或凝灰碎屑岩和少量玄武岩熔岩,約有三到五層凝灰岩散布之中,顯示當南莊層沈積的時候,曾有數次隻火山活動。

  1. 大埔層

大埔層由厚層淡灰色泥質砂岩構成,砂岩中的泥質部份常夾有大量有孔蟲和貝類化石。大埔層的厚度有三百到四百公尺。

  1. 二鬮層

二鬮層由厚層淡青灰色泥質砂岩或砂岩、粉砂岩和頁岩所成的互層構成。

 

乙、行程沿線地質說明

第一站:中壢至關西沿途之紅土礫石層

由中壢至關西乘車途中,可見分布廣闊之第四紀紅土礫石層(照片4-1),因這些紅土礫石廣泛出露於台灣西部之臺地一帶,如林口、桃園、中壢等地。其土壤發育成為紅色,至棕紅色之紅棕壤,紅棕顏色世因為砂質土壤經雨水和地下水之淋溶而留下氧化鐵(紅色)較多之故。至於礫石,則係更新世河流搬運堆積之沖積扇或河口之三角洲的礫石沈積物,故膠結鬆散。一旦地殼隆起後這些紅土礫石,便廣泛的散布於台灣西部,成為台地堆積之一主要特徵。

第二站:關西鎮

頭嵙山層中之礫石層,在關西附近部份河崖和小溝底部或開挖過剖面,除了新期之台北礫石層外,尚有較古期之頭嵙山層之礫石層露出,與台北紅土礫石層不整合接觸(照片4-2)

第三站:河階

在關西附近(如石光林)或關西至錦山途中(如湳胡、柑子樹下村)可見多處鳳山溪所切割形成的河階(照片4-3)河谷兩側較平坦之平面稱河階,由於台灣隆起速率很快,以往河階常多次遺置上方而呈階梯狀,其中有些已成良田。

第四站:曲流

關西至錦山途中也可見多處曲流現象(照片4-4)造成曲流現象的原因與岩石遇到軟硬岩層之差異侵蝕有關(河流欲堅硬層不易侵蝕便易改道),也與流速突然減慢將搬運之砂礫堆積成沙洲有關。

第五站:南莊層之砂、頁岩互層

在高坪至隆盛煤礦一帶主要為南莊層分布地點,為典型之砂、頁岩互層地層(照片4-5)此為新竹縣主要含煤地層,且多處曾被建為礦場。

第六站:傾斜坡

在此處有一明顯傾斜坡。地層形成時原為水平,受到地殼變動影響而至傾斜。我們可在此處讓學生學習如何使用傾斜儀測量地層之走向與傾斜(照片4-6)。傾斜一主要構造為羅盤、測角指針、固定器及水準氣泡。傾斜層的層面與水平相交的直線方向稱為岩層的走向(strike),其垂直走向的下傾方向叫做傾向(direction of dip),傾斜的角度稱為傾角(dip angle)。

第七站:生痕化石(trace fossil)

在此站可見到岩壁上有Ophiomorpha生痕化石殘存(照片4-7)

第八站

此地地層,因頁岩比砂岩較受到侵蝕,故意崩落而造成坍方,所以路旁見多處山坡防護工程,其中並插水管將水排出,以免岩層因蓄水而增加重量並減低摩擦力而滑落(照片4-8)

第九站:薄煤層

此處見薄煤層出露(照片4-9),但此處煤之炭化較差。

第十站:塊狀砂岩

湳湖至涵谷關,亦可見褐色及灰色泥質砂岩,均為塊狀而無層理。砂岩中常見呈平行排列的破裂面,稱節理(joint),照片4-10,此係因岩石受到應力破裂而產生。

第十一站:化石

此外在涵谷關,青灰色砂岩中含有大量化石,包括許多貝類化石(照片4-11)

第十二站:玄武岩

金山附近,由錦山國小右側前進約1km,可見多處玄武岩質凝灰岩及少量玄武岩,玄武岩岩礫在河床上尤多,係由母岩在上游處經侵蝕,搬運而來。辨別玄武岩除利用其顏色較深外,其岩理較緻密,且含橄欖石礦物,但橄欖實在地表環境下較易風化而無完美晶形,此外杏仁狀結構,多氣孔,亦為玄武岩主要特徵。