|
重點提要
■學術界對於台灣的造山過程有三派主張，分別是弧陸碰撞、弧弧碰撞及二次碰撞。
■三派都同意碰撞一開始發生在宜蘭東部外海，島嶼也在這一帶冒出海面，但這裡的島嶼因垮塌作用而沉入海裡，很久以後，台北和宜蘭也會面臨相同命運。
在地質年代中，只有幾百萬年歷史的台灣島算是非常年輕的島嶼。它是由菲律賓海板塊擠壓歐亞板塊使地殼隆起所形成，中央山脈以西為歐亞板塊，花東地區的海岸山脈屬於菲律賓海板塊，而這兩座山脈之間的花東縱谷就是兩大板塊交界的縫合線。菲律賓海板塊目前仍持續擠壓歐亞板塊，使得造山運動仍在進行，也就是說，台灣有些山脈仍以我們難以察覺的速度在升高。
學術界對於台灣島是由兩大板塊擠壓所形成已有共識，不過，對於擠壓的過程與細節，則出現了「弧陸碰撞說」、「弧弧碰撞說」及「二次碰撞說」等三種不同的主張。
弧陸碰撞
「弧陸碰撞說」最早是由華裔美籍教授翟懷慈在1970年代提出。台灣大學地質系教授鄧屬予解釋，這派學說認為歐亞板塊的南海地殼曾有一道東西向的中洋脊，促使南海地殼向南北張裂，但止於1600萬年前，隨後，菲律賓海板塊載著呂宋島弧向西北漂移，到了距今1000~1200萬年前，在台灣東方數百公里處撞上歐亞板塊，揭開了造山運動的序幕。
隨著菲律賓海板塊持續往西北擠壓，造山位置逐漸西移，海底山脈也不斷堆高，到了500萬年前，終於在現今日本沖繩縣西表島附近（約在蘇澳東方200公里處）冒出海面，形成台灣造山帶的雛形。
一旦造山帶凸出海面後，就會開始遭受風化與侵蝕，形成沉積物，沉積物再經過搬運並堆積於古山脈邊緣的海洋中，形成沉積岩。在花蓮南方海岸山脈的弧前盆地中，不同年代的地層岩性明顯不同，在500萬年以前的地層中只有安山岩，代表呂宋島弧岩漿冷卻凝固後形成的火成岩；但從500萬年前開始，地層中出現了石英，那是大陸地殼經過風化所形成的礦物。這些含有石英礦物的沉積岩指示當時台灣島已經隆升出水，島上的岩層受到風化侵蝕作用，產生了大量的沉積物，然後被深海濁流運送到南方的呂宋島弧，沉積於弧前盆地中。持續的造山運動最後把弧前盆地也推擠上陸，形成現在的的海岸山脈。
弧弧碰撞
但「弧弧碰撞說」卻認為，擠出台灣島的兩個板塊，東南邊的前緣同樣是呂宋島弧，但西北邊的歐亞板塊邊緣並非單純沉積岩層，而是含有歐亞板塊上殘留的琉球島弧。
中央大學地球科學系教授許樹坤指出，過去的地質研究只有陸地上的資料，但從1992年開始有了全球海上重力衛星的資料，可以調查海洋地殼的重力異常，並分析其岩性來進行研究。根據海洋地殼的重力密度來看，古代的琉球島弧應該一直連到台灣西南方的台灣海峽南部，而台灣顯然是琉球島弧的一部份。
弧弧碰撞說認為，在距今2000萬年前，琉球海溝比現在更長，往西南連接到歐亞板塊的南海地殼和菲律賓海板塊的轉形斷層邊界，再連接到原始馬尼拉海溝的最北端，這個轉形斷層位於現今巴士海峽的位置上，東北方為菲律賓海板塊，西南方則是南海地殼。
大約2000萬年前，南海地殼的張裂速度減緩，造成這個地區的板塊重整，原始馬尼拉海溝向北延長，並使與之連接的轉形斷層停止活動，而在其東北方形成另一新的轉形斷層，而新舊轉形斷層之間的梯形區域，也停止向西北隱沒，轉而沿著新產生的馬尼拉海溝北段向東隱沒，產生了呂宋島弧，連帶使得琉球海溝不再向西南延伸到台灣海峽南方，而只到台灣東方海面停止，並連接上新的轉形斷層。
板塊重整後，呂宋島弧隨著菲律賓海板塊向西北移動，撞上琉球島弧，開始造山，許樹坤根據台灣東北方沖繩海槽的海底地質資料，估計時間大約是在距今800萬年前。
許樹坤進一步解釋，南沖繩海槽是琉球島弧的弧後盆地，應該一直在張裂並伴隨產生正斷層，可是地質資料卻顯示該處在距今800萬年前，出現因擠壓而產生的褶皺及逆衝斷層，因此他認為當時開始發生弧弧碰撞。
另一方面，在古轉形斷層的位置，保有海底火山曾在2200萬年前活動的痕跡，且左右兩側深部地殼有不同特性，顯示那裡曾經是板塊邊界，才有縫隙讓岩漿冒上來。而呂宋島弧的火成岩定年資料指出其生成年代約在2000萬年前，也顯示了馬尼拉海溝在此時向北延長。
不過，部份學術界提出質疑：若台灣曾經是琉球島弧的一部份，則中南部地區應該保有某些島弧地形的證據，例如火成岩，但目前似乎缺乏相關的證據。對此，許樹坤強調，有板塊隱沒的海溝，不一定會形成火山島弧，因為板塊必須隱沒到夠深的地方，才有機會形成岩漿噴出；他以地磁資料輔證，中央山脈東翼有高的磁化強度分佈，應該是地殼深處有含鐵鎂質的火成岩，可以算是早期島弧的證據。
二次碰撞
至於第三種主張「二次碰撞說」，是台灣大學地質系教授盧佳遇和中央研究院院士許靖華共同提出，他們也認為台灣原本是火山島弧的其中一點，而且早在8000~9000萬年前就出現了，當時火山島弧從日本列島、琉球島弧經台灣一直連到呂宋島弧，是古太平洋板塊向西隱沒到歐亞板塊下方的結果。中央山脈東側就是當時的古台灣島，包括島弧本身及其東、西兩側弧前、弧後盆地的一部份，不過此時古台灣島並未露出海面。
隨著地殼變動，古台灣島先向東移動，脫離歐亞板塊，成為一獨立的微陸塊；後來又在距今2000萬年前跟菲律賓海板塊一起向西漂移，並在1200~1500萬年前重新靠上歐亞板塊，擠壓造山生成中央山脈西側，這就是為什麼中央山脈兩側岩性不同，東側主要是大南澳變質雜岩，西側則以板岩為主。
擠壓一直持續到500萬年前，古台灣島終於越來越高而露出海面，盧佳遇稱此階段為「第一次碰撞」。到了300萬年前，呂宋島弧也靠上古台灣島東側，成為海岸山脈，並使現在的花東縱谷全部露出海面，是為「第二次碰撞」。此後台灣島造山更快，終至變成現在的模樣。
按照二次碰撞說所主張的，馬尼拉海溝向北連接到分開雪山山脈與中央山脈的梨山斷層，應該是歐亞板塊和古台灣島在1500萬年前的交界，而花東縱谷則是古台灣島和菲律賓海板塊的交界。盧佳遇指出，最明顯的證據就是中央山脈西側往南一直連接到墾丁混同層（海、陸地殼混雜，是增積岩楔的證明），以及海岸山脈西側的利吉混同層，是兩道不同的增積岩楔，一定要二次碰撞才能產生。
至於碰撞的年代是如何推斷的呢？盧佳遇表示，第一次碰撞的時間證據和鄧屬予的一樣，是海岸山脈上的大陸地殼風化痕跡，而第二次碰撞則是在利吉混同層中找到的海洋化石，最新的只到300萬年前，代表300萬年前台灣造山帶開始加速隆起後，花東縱谷就未再沉入海裡，也就是海岸山脈已完全和古台灣島連在一起。
|
