島嶼地質—牛奶跟海水交融在龜山島

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龜山島因為地形酷似浮出水面換氣的海龜而得名。他獨特的海域景觀,吸引越來越多自由潛水員不惜犧牲睡眠,也要在清晨坐帆船出航,一睹如夢似幻的牛奶海。看著這等世界級的景色,你是否也好奇,龜山島跟牛奶海是怎麼形成的呢?

台灣傳說中記載著:東海龍王的女兒噶瑪蘭公主,愛上了父親的手下龜將軍,但龍王反對他們之間的戀愛,一怒之下將龜將軍石化困在外海,形成現在的龜山島。噶瑪蘭公主不捨龜將軍,於是化成噶瑪蘭平原,日夜遙望龜山島。

龜山島的地質與自然歷史

除了浪漫淒美的傳說外,科學家們經由多次訪查,也逐步解出龜山島的身世之謎。距離蘭陽平原6海浬的龜山島,位於沖繩海槽南端和琉球島弧的交會處,因板塊張裂,岩漿從隙縫中噴發形成兩座火山,也就是現今的龜山島。

註:沖繩海槽是因為琉球島弧形成的海底弧後盆地,方向為東北—西南走向。

我國與法國的聯合研究團隊調查發現,龜山島東方的沖繩海槽海床上,最少有六、七十座岩漿活動旺盛的海底火山。龜山島則是此區域內,唯一露出海面的火山島。(台大地質科學系宋聖榮)

龜山島地質
龜山島及附近海底火山之區域海洋地質圖

坐在帆船上望著龜山島,有時會看到峭壁上有非常規律的層次,這是過去火山噴發後,岩漿冷卻形成的「火山熔岩流」和噴發成塊狀再膠結的「火山碎屑岩」互層,所形成的層狀火山(又稱複式火山)。仔細看,可以觀察到一層比較細緻、一層比較粗獷,層層疊疊像千層派一樣。

龜山島地質
陡峭之島的層狀構造

這樣陡峭的地形,讓龜山島又稱為陡峭之島(Steep Island),斷崖直接臨海,四周不易登島。不到3平方公里的島上,最高峰「401高地」竟有近400公尺。不過,因火山熔岩流跟火山碎屑岩膠結鬆散,過去也曾發生一些山崩事件,也因此很難建立完整的環島公路。

依據楊燦堯跟宋聖榮等人的地質研究結果,龜山島在過去的7000年間有過至少4次較劇烈的火山噴發,形成主要的龜甲與龜首地形。再經由海浪經年累月的侵蝕,而成周圍大大小小的海蝕洞;以及由島上滾下的礫石堆積成龜尾。

廣義的活火山定義:一萬年內有噴發紀錄,且下方的岩漿庫依舊活躍。除了上述7000年的噴發紀錄,歷史上紀載,清朝乾隆時期1785年左右,龜山島曾有一次噴發歷史。身為台灣第一個被確認的活火山,龜山島的岩漿庫推估是大屯火山的1.5倍大。而這隻巨龜的「心跳」每個月也有600~800次的地震活動。

龜島八景

龜島八景:龜山朝日、神龜戴帽、神龜擺尾、龜島磺煙、龜岩巉壁、龜卵傳奇、眼鏡洞鐘乳石、海底溫泉湧上流,我對於其中潛旅會觀賞到的「龜山朝日、神龜擺尾、龜島磺煙、龜岩巉壁、海底溫泉湧上流」等景點的成因感到特別有趣。

● 龜山朝日—龜島望著日出

從宜蘭的港口出發,清晨朝向東方、面對太平洋,就能看到龜山島在朝陽霧氣的朦朧中若隱若現,由遠而近、太陽漸漸升起。不同季節的日出時間也會有所不同,夏季的日出大約在5點左右,想看的人要抓緊時間出航,才有機會見到龜山朝日。

龜山島帆船

● 神龜擺尾—龜尾的那片沙洲

龜尾是一片由島上安山岩礫石滾落後聚集成的砂嘴,這條1公里長的巨型尾巴會隨著季節擺動,讓神龜更活靈活現。

砂嘴的形成與擺動,主要是緣於漂沙受到季節性的海浪及海流影響,因此會冬季與夏季會改變堆積的方向。著名的砂嘴有台灣的福隆海水浴場、紐西蘭的道別角(Farewell Spit)等。

龜山島地質
龜山島西南方,岩壁下方有大量火成岩落石,仔細看岩壁中央有軍事坑道的砲台遺跡

● 龜島磺煙—不復見的龜首鼻息

聞到淡淡硫磺味,就代表我們快到龜山島東方的龜首了。龜首是由火山碎屑岩組成的橢圓錐,過去也有硫氣孔跟噴氣孔,過去因山崩而被掩埋,已經看不到烏龜噴氣的奇異現象。

龜首
龜山島東北方,龜首是由火山碎屑岩組成橢圓錐

● 龜岩巉壁—龜甲峭壁

龜山島的龜甲最高峰,為中央401公尺的高地。南面的火山碎屑岩較陡峭,坡度超過45度;北面由火山熔岩流攤開呈扇形,坡度約30度左右。

● 海底溫泉湧上流—神秘撩人的牛奶海

漸層的乳白色、乳黃色牛奶海,來自海底的熱液活動,火山活動減緩時殘留的現象。想看到這麼美的景色,首先先需要一個地底岩漿庫,以及海床上的裂隙,裂隙就是低溫的海水往下滲透的通道,碰到溫度很高的岩漿庫後,被加熱成攜帶白色及黃色硫磺等物質的高溫海水,受到高壓的同時,此混合海水溫度變高、密度變小、體積變大後再噴出海床,成為黃泉和白泉,將海洋渲染成牛奶海。

而黃泉跟白泉的噴口為類似「煙囪」的外貌,由硫磺結晶與重金屬沉澱堆積而成。科學家推論,這類型的熱液噴泉環境能提供熱能跟化學物質,可能正是遠古地球上,生命起源的初始之地(延伸閱讀:生命起源在哪裡?《Science》研究告訴你,在海底。這些化學物質依舊提供豐富的化學物質跟能量給龜山島周圍的海洋生物,靠近一點觀察,會看到煙囪旁邊長滿小巧的海葵、背上有硫化物絲的烏龜怪方蟹(他是一種螃蟹)、深海蛤等。

龜山島牛奶海
攜帶白色及黃色硫磺的黃泉與白泉,將海洋渲染成牛奶海

牛奶海中的硫磺顆粒,跟周圍海水融合之前會因為水團特性不同,形成一個相對明顯的交界,在海流跟船隻靠近攪亂之前,都能在這個交界感受到穿雲遨遊的不可思議。

龜山島
因為水團特性不同,牛奶海跟海水形成一個相對明顯的交界 照片提供/離岸生活工作室

世界上其他的淺海熱液噴泉

除了龜山島,在海底許多板塊交界處,都有熱液噴泉的分佈。只是可惜通常都深達數公里,非潛水員能到達的深度。

全球熱液噴泉分佈地圖
全球熱液噴泉分佈地圖(來源:InterRidge ver.3.3 database.
淺海熱泉分布
淺海熱泉分布位置(來源:吳靖穎)

1. Kolbeinsey
2. Steinahóll
3. Tyrrhenian Sea (Capes Palinuro, Aeolian Island and Messino, Bahia Pozzuoli, Panarea Island)
4. Aegean Sea (Nisyros, Islands Santorini and Milos)
5. D. Joa˜o de Castro Bank, Azores
6. Yankicha Island
7. Kraternaya Bight, Ushishir Island, and Kunashir Island, Kuril Islands
8. Kagoshima Bay
9. Tokora and Iwo Islands (Kita-Iwo-jima and Akuseki-jima)
10. Nishino-shima Sintoh, Ogasawara Islands
11. Kueishan Island, Taiwan
12. Esmeralda Bank, Mariana Islands
13. Matupi Harbour, New Britain Island and Tutum Bay, Ambitle Island, Papua New Guinea
14. Kermadec Ridge
15. Bay of Plenty, New Zealand
16. White Point, Palos Verdes, California
17. Punta Banda and Punta Mita, Baja California
18. Deception Island

世界上跟龜山島一樣深度較淺的淺海熱液噴泉,目前潛水員可以到訪的潛點例如冰島與葡萄牙。有些看得到煙囪,或是冒泡的後火山活動。而像龜山島牛奶湖一樣如夢似幻、又容易到達的潛點,世界上或許真的是絕無僅有。

潛點 1.冰島

阿克雷里的夏爾泰里,潛點斯特雷坦(Strytan hot vent in Hjalteyri Village, Akureyri, Iceland)

冰島位於歐亞板塊跟北美板塊交界處,少不了火山跟地震,遺留下淺海熱液噴泉秘境—斯特雷坦。夏爾泰里是冰島北部Norðurlandeystra地區的一個小漁村,此處唯一能看到熱液噴泉煙囪的潛點斯特雷坦,深度範圍大約15-65米,從煙囪噴出的熱液約 78°C,它已經形成超過1萬年。

※靠近上圖中地點1,位於冰島北岸

潛點 2. 葡萄牙

亞速爾群島中的聖米格爾島,潛點里貝拉•昆特和福莫索港(Ribeira Quente and Porto Formoso, Sao Miguel, Azores, Portugal )

島嶼東南側的Ribeira Quente跟北側的Porto Formoso (37°49′18.8″N, 025°27′25.2″W)” (Couto et al. 2010)可以在火山氣體泡泡之間潛水,深度不超過10米。

※靠近上圖中地點5

結語

活火山雖然帶給人類災害,也同時帶來溫泉、以及特殊的火山景觀。也是因為龜山島還有海底活火山跟淺海熱液噴泉,才能在看到如夢似幻、變化萬千的「牛奶海」美景。

參考資料
1. Couto, R. P., Neto, A. I. and Rodrigues, A. S., 2010. Metal concentration and structural changes in Corallina elongata (Corallinales, Rhodophyta) from hydrothermal vents. Marine Pollution Bulletin, 60: 509-514, doi:10.1016/j.marpolbul.2009.11.014.
2. Couto, R.P., et al. (2015) Shallow-water hydrothermal vents in the Azores (Portugal). Revista de Gestão Costeira Integrada / Journal of Integrated Coastal Zone Management, 15(4), doi:10.5894/rgci584.
3. Global Volcanism Program, 2013. Kueishantao (281031) in Volcanoes of the World, v. 4.9.0 (04 Jun 2020). Venzke, E (ed.). Smithsonian Institution. Downloaded 24 Jul 2020 https://volcano.si.edu/volcano.cfm?vn=281031
4. Hot Springs on the Ocean Floor http://www.waterencyclopedia.com/Ge-Hy/Hot-Springs-on-the-Ocean-Floor.html
5. The Smithsonian Institution’s Global Volcanism Program 現世海底火山和熱液循環煙囪系統 https://volcano.si.edu/reports_weekly.cfm
6. 吳靖穎,劉莉蓮。2014。縱觀海底熱泉生態系-深淺有異。自然保育季刊,第85期。
7. 龜山島火山資料 https://volcano.si.edu/volcano.cfm?vn=281031
8. 龜山島熱泉資料 https://vents-data.interridge.org/ventfield/kueishan-island-offshore
https://vents-data.interridge.org/ventfield/kueishan-island
9. 龜山島的火山岩 http://digimuse.nmns.edu.tw/da/collections/gg/ri/ex/0b00000181da5474/
10. 龜山島附近海域海象調查研究 http://www.tsoe.org.tw/downloads/thesis/2000A14.pdf
11. 火山:孕育中的龜山海底火山 https://scitechvista.nat.gov.tw/c/s2Zq.htm
12. 火山無預警噴發 旅遊景點藏危機 https://anntw.com/articles/20191217-V829
13. 葡萄牙 Ribeira Quente 熱泉資料 https://vents-data.interridge.org/ventfield/ribeira-quente


延伸閱讀:

【在海下的雲霧裡自潛】龜山島帆船之旅

【留下夏日的美好】龜山島牛奶海之旅影像紀錄

【離岸生活】尋訪融化世人的龜山島牛奶海

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