龜山島海域岩心沉積物之礦物組成與來源


張耕豪

摘要
  龜山島位於台灣東北部,沖繩海槽的西南端,擁有活躍的淺海熱泉活動,以及鮮見的由硫磺堆積而成之噴口,形似煙囪。本研究主要分析龜山島附近海域OR2-1666 S2OR2-1666 B兩站位沉積物岩心標本和龜山島海底熱泉口(白泉和黃泉口)與其周圍岩石之礦物組成,以及黏土礦物的組成與特性。藉由礦物成份或礦物組成來探討本區沉積物之來源,以及沉積物和龜山島的海底熱泉和過去的火山噴發之間的關係。礦物相的判別係利用偏光顯微鏡、掃描式電子顯微鏡(SEM和能量分散光譜儀(EDS)作分析,且以粉末法X光繞射分析作為鑑定黏土礦物種類以及黏土礦物含量半定量分析的方法。黏土礦物的半定量分析是採用Biscaye 1965)的方法,以~17 Å10 Å7 Å 繞射峰積分強度經過權重計算後,作為膨潤石、伊萊石、綠泥石與高嶺石的比例,而高嶺石與綠泥石間的相對比例則以3.57 Å 3.53 Å 二繞射峰的積分強度做為計算的依據。分析結果顯示OR2-1666 航次在靠近龜山島的龜首的S2 站位和龜尾的B 站位岩心小於25 mm樣品中黏土礦物的部分以伊萊石含量最多,其次為綠泥石,高嶺石再次之,而膨潤石幾乎沒有出現;根據Esquevin-IndexEI的結果顯示兩站位沉積物之伊萊石化學組成略有不同,但皆為鋁質含量較高的伊萊石。從各種黏土礦物的組成比例,以及伊萊石的結晶度和EI指標,和前人所作的東部河流、長江以及東海陸棚的沉積物分析結果作比較,顯示龜山島海域的海底沉積物和台灣東部河流輸出物質的相關程度較高,其中又和蘭陽地區的相關性最為符合,此變化趨勢和前人對於沖繩海槽南端黏土礦物之分布與運輸模式相符,因此龜山島海域粉砂粒徑以下之沉積物主要來自於蘭陽地區;但粒徑大於125 mm的沉積物中具有相當多的安山岩碎屑,可能是來自龜山島安山岩的貢獻。黃泉口樣品是由大量塊狀硫磺所組成,由熱液流體所沉澱,受熱液作用明顯。黃泉口周圍的岩石和白泉口以及其周圍的岩石礦物組成相似,皆屬於二輝安山岩,差別在於黃泉口北側岩石(距黃泉口約十五米)中的斑晶有受到黏土礦物取代的現象,其黏土礦物以綠泥石和伊萊石為主。白泉口以及其周圍岩石的礦物組成相似,斑晶為中長石∼拉長石、透長石、頑火輝石、普通輝石與普通角閃石,基質包含斜長石、輝石、石英,以及少量硫酸鹽與次生黏土礦物。白泉口岩石樣品中部分斑晶周圍與裂隙中有發現黃鐵礦,但與黃泉口北側岩石相比受熱液蝕變的程度較輕微。

關鍵詞:黏土礦物、海底沉積物、海底熱泉、熱液蝕變、龜山島