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台灣冰河發現的故事<楊建夫>

  
台灣冰河發現的故事
 
作者 : 楊建夫
 
這是個近20年前的故事了(1996~2000年),是確認冰河來過台灣雪山1、2號冰河圈谷最重要的野外調查詳實歷程,調查過程萬分驚險,甚至不可思議,非常的戲劇性,但是對我而言仍彷彿發生在昨日!
知名大陸冰河學者來台
文字方塊:  大陸知名第四紀冰河地形學者,也是北京大學地理研究所所長的崔之久教授,應成功大學的邀請,於1998年6月來台講學,講授中國地貌與第四紀的課程。中國東部中低山地的第四紀冰河問題是授課內容中最重要的部分,但獨缺台高山的資料。光復後,台灣沒有人選擇高山第四紀冰河遺跡作為博碩論文的研究。但是酷愛爬山,且當年是台大地理系博士生的楊建夫老師(OB老師),前兩年(1996年)透過指導的王鑫教授引薦,且到當年還稱北大地理系(1998年改稱為「城市與環境學系」)交流與崔老第一次見面,所以OB老師決定論文題目以台灣高山冰河地形為主要方向,而崔老和王鑫教授共同指導。崔老講學完後,OB老師趁著還有一個星期留台期間為崔老安排雪山考察活動,看看日本學者鹿野忠雄所調查出雪山山區的35個圈谷是否真是冰斗地貌(圖1)。套句中國大陸的說法是:師父帶徒弟,越帶越成器。崔老從事冰河地貌研究已有60年,1956年時,才20多歲的崔老,剛剛大學畢業,年紀輕,體力好,參加了帕米爾高原的冰河考察活動,這裡是中國現代冰河發育最發達的區域。活動的高潮是攀登有「冰雪之父」之稱的慕士塔格峰,海拔高達7546公尺,他是帕米爾高原的著名高峰。克服途中大風雪、空氣太稀薄等種種困境,崔老終於登上了慕峰的山頂,完成了個人輝煌的成就,還因此入選為大陸傑出的科學家。這批登頂的冰河考察學者,創下了全球首登慕峰的記錄。然而這次冰河考察活動,仍發生了不幸的事件,包括崔老在內的幾位登頂科學家,因長時間暴露酷寒的環境下,嚴重凍傷。崔老傷較輕微,但右手五個指頭已全壞死,經開刀全部切除,只剩下半個手掌。不過這留下了崔老等登上慕峰英勇的見證。慕士塔格峰攀登活動後,崔老繼續冰河的研究,經常到天山、崑崙山、喜馬拉雅山和青藏高原上考察。這些地區海拔動不動就超過4000、5000公尺,比台灣最高的玉山高了許多。所以崔老這一次就攀登台灣第二高峰的雪山,基本上沒有高度適應的問題。能登上近8000公尺的山峰,一定有高出常人的體力和耐力。所以儘管崔老當時已60多歲了,每天晚上得吃降血壓的藥丸,但上山速度比陪同考察的年輕小伙子還快,同時呼吸也沒有比年輕人喘。
 
冰河地形遺跡的一一發現
 
雪蝕斗
1998年6月30日由台中出發,當天順利抵七卡山莊。7月1日也順利踢至369山莊,一路晴空萬里,藍天白雲,山林蒼鬱,空氣清新,美不勝收。踢至哭坡下平坦的肩狀稜,由高度計估測這裡的海拔高度約3000公尺。平坦的肩狀稜頂上有座觀景台,登台俯望,整個七家彎溪盡收眼底,遠方的南湖大山和中央尖山疊巒在後。哭坡左側由哭坡頂直下的長橢圓形凹窪狀坡面,滿是碎石和長於其上的雜草和灌木叢,一片綠意。坡的形態很明顯的與沿路V字形溪谷和深凹的小溪溝不同,崔老說這種坡面,學術上稱為雪蝕窪地,也稱雪蝕斗(nivation hollow or cirque),常常是冰斗的前身。這種地形,位於坡頂,寬闊的弧形坡面,布滿碎石是最主要的地貌特徵,坡裡的碎石群,稱石河;若產生在一般的坡面上稱石流坡(rock slope),台灣登山界稱「碎石坡」。雪蝕斗是冰緣地區最具代表的地貌,如果配合氣候上變冷或變溼,降累更多的冰雪,有時會發育成冰斗。雪山的這種冰緣地貌,在台灣其他同高度的山區,也應該分布著不少雪蝕斗(雪蝕窪地)。然而,不論台灣高山過去是否遭冰河的洗禮,至少現今在3000公尺以上山區,地形作用環境屬於高山冰緣區。
2:哭坡左側連續長條弧型的三個雪蝕斗,斗內布滿了冰凍楔裂的碎石,這是典型的現代冰緣地貌;雪蝕斗有時是冰斗的前身
3:台灣最高的冰河圈谷的雪山2號冰斗,現在斗內和周圍坡面全是冰河退卻後由冰凍楔裂作用成的碎石坡(石流坡),非常典型的現代冰緣地貌
 
及時雨
正午12點登上雪山東峰,頂上的標示牌刻著3150公尺(現修正為3201公尺)的高度,左右方各有個以素描方式刻劃周圍山峰的解說牌,依著牌上的山形,像點名般地數著周圍的高山群峰,一直是山友們最大的樂趣。由東峰頂上往西側停機坪的方向望去,至369山莊的步道就在停機坪的右上角,往左轉上到一個約1公尺高的小土階上,接上一條路跡非常明顯的步道。真邪門,今年冬季大風雪中曾重裝摸黑至此,在積滿雪的停機坪上繞了幾圈,就是找不到路在那兒。繞過三個山頭後,下午一點,踢到了369山莊。這時雲霧漸濃,天色馬上要變暗,還好今天在此打尖,不會被待會的雷陣雨給淋溼。山莊裡缺水,須到黑森林中取水,但大雨馬上就要來了,只好等雨停再說。沒想這場雨下的真大,還挾帶許多冰雹,劈劈剝剝的,難得一見。山莊門口有山友利用一片鋪在屋頂的鐵皮,斜放在屋簷下,底端接了個桶子。沒一會兒,接滿了好幾大桶水,而雨仍在下,趕緊搜遍山莊內所有角落,找到了10多個寶特瓶和一個30公升的水袋,一一裝滿,往後幾天都夠喝了,無須走一個小時到黑森林中取水。至此,似乎一切順利,老天也非常配合。

1520號圈谷是雪蝕斗
7月2日輕裝探勘雪山1、2號圈谷的調查路線。清晨,金黃色陽光灑滿整個白木林(現已因多次火災而消失),和踏著輕快的步伐上路了。20分鐘後,踏入了名聞全台的雪山黑森林。林內林木參天茂密,冷杉的樹幹個個都筆直,陽光不易透過。又由於昨天下午的雷陣雨,使得林內水氣非常溼重,迎面而來的風冷颼颼地,加重了林內陰暗的效應。
續踢了半個小時,文字方塊:圖4:前景為369山莊,箭頭所指的稜頂往下的倒三角弧形草坡谷地,是圖1鹿野忠雄所發現並編號的第18號圈谷,現成懸冰川冰斗雪山主峰北延的聖稜線高聳在前,稜頂東側的幾弧形凹窪谷地,查地圖發現是鹿野忠雄編號15、17、18、19、20的5個圈谷,崔老說這與哭坡的雪蝕斗地貌形態差不多,所以這5個圈谷該是雪蝕斗,不是冰斗 (不過經2000年之後OB老師幾次雪山行再勘察和參考相關文獻後,該是稱為「懸冰川」(hanging glacier)的冰斗(圖4 )。再走5分鐘,有個碎石坡橫亙在前,崔老解說這是石河,典型的的冰緣地貌,陜西太白山在高度3000公尺的地方非常多這種地形,太白山的緯度並沒有比台灣高山高多少,而雪山、玉山比太白山更高、氣候更溼,太白山留有明顯的第四紀冰河遺跡,如冰斗、冰坎、冰斗湖等,理論上台灣也會存有才對。
 
黑森林瀑布群是冰河遺跡
再續踢個兩分鐘,過了黑森林的取水地,這時步道開始上坡。20分鐘後上一個平坦的階面上,古木參天。有條叉路和路牌,標明是往水源地。叉路旁是個廢棄的避難小屋,屋頂已經不見,鐵皮搭的屋牆也只剩一面。屋旁有個雪霸處製作的解說牌,說附近有俗稱狗熊的台灣黑熊出沒,難怪這棟避難小屋會被廢了,萬一住在這裡,半夜遇到狗熊敲門,保證你這輩子不敢再爬山。避難小屋往下走約1分鐘,出現個基岩坎(6號冰坎),坎下是瀑布群,有12個瀑布和水潭,高度都不到10公尺(圖5)。崔老懷疑這是冰河造成的地形,要不然不好解釋。但是沒看到冰坎和擦痕,總覺得說服力不夠。續往前,在路旁的幾處岩面上發現不明顯的線狀條痕,很不好說是冰河擦痕。還是趕緊到台灣規模最大的雪山1號圈谷看看。半小後,出了黑森林,也出了高山森林界線,1號圈谷近在眼前。停在1號圈谷底的的解說牌旁,旁邊還有個林務局做的路牌。崔老觀察了許多,認為形狀太像冰斗了。附近的碎石堆多是輕度變質的石英砂岩,很硬,應該可以找到擦痕或冰坎。全台灣類似的瀑布群也在南湖大山2號U型谷(下圈谷)、合歡群峰(合歡尖山西側坡底)、玉山北壁下U形谷或八通關草原(荖濃溪源頭)等高山區都發現這些瀑布群的景致。
 
雪山1號圈谷是冰河地形的確認
 
台灣規模最大的冰河圈谷
1號圈谷底的高度是3550公尺,雪山主峰則高達3886公尺,落差近340公尺。許多山友到了1號圈谷底看到主峰就在前面,所以一路衝上去,發現受騙了,走了半天還沒走到,等到山頂已是兩腳抽筋。健腳的山友,輕裝下也得走個1個小時,一般人則得花1個半小時至兩小時間。由不急著趕路,崔老走走停停,邊觀察邊推敲。果然走到一處海拔高度約3600公尺並橫過1號圈谷的小丘,發現地面上出露基岩。依其所在位置和方向,崔老判定是冰坎,因為除了冰河外,沒有任何地形營力可以形塑出橫向的基岩小丘。鹿野忠雄在1934年雪山圈谷的調查,曾發現1號圈谷內有兩個岩階,這一處的冰坎應該是鹿野所稱的2號岩階。往上走又發現了鹿野所稱的1號岩階,崔老研判仍是個冰坎。上下這兩個冰坎應該可代表冰後期氣候漸暖冰河退卻時,兩個暖期中較冷的時期,因為冰河退卻時遇到冷期,退卻停止,一段時間後會挖蝕階狀或坎狀冰蝕地貌。下方的冰坎時代較早,可能在6、7千年前,上方的冰坎則可能在3千年前。
走到2號岩階上方,高度約3700公尺,俯瞰整個1號圈谷,可以能清楚觀查到谷內的微地形伏。崔老在這兒觀察了許久,大致對1號圈谷內地貌變化的成因,已理出個頭緒來。他解說,上下兩個冰坎間有大致有兩到平行圈谷走向的小冰磧堆積丘,代表冰後期兩個冷期留下來的冰磧物,也就是側冰磧;下冰坎之下還有道壟,一直延伸到圈谷底,可能是一萬年至七千年前所留。至於在避難小屋附近瀑布群上的岩坎,也該是個冰坎,其上方三、四個冰磧丘,極可能是一萬年前末次冰期所留的冰磧壟;所以雪山1號圈谷是個冰斗,已是呼之欲出,就差個擦痕證據,若能找到則更完美了。崔老還透露,來雪山前,已有10多年沒有爬高山,雖然這兩三年.常到天山考察,但是車子可以直接開到冰河前面,基本上不像台灣高山得重裝爬個兩、三天才到研究區。所以很慶幸自個兒已走到這裡,一點高山反應也沒有,更重要的是,多年的心願已完成,果真如在大陸所推測的,台灣高山區應該留有冰河遺跡。如今眼前所見1號圈谷的許多地貌變化,就是冰河地貌特性,所以現在非常開心。剩下的就是2號圈谷是不是也有類似1號圈谷的地貌特徵,在大陸看到雪處所提供的圖片,冰河地貌特性非常明顯,現在想到現場求證一下。如果也有冰坎甚至是冰斗坎,那麼這次雪考察則是太完美了,其他雪山主峰周圍的圈谷如7號圈谷的翠池,不用到現場觀察了,必定如鹿野忠雄所稱的是台灣最高的冰斗湖。
 
雪山2號圈谷是冰河地形的確認-推翻鹿野忠雄的論述
2號圈谷在位北稜角的北側。北稜角位雪山主峰正北500公尺處,標高3882公尺,與雪山主峰南北遙遙相對。2號圈谷呈橢圓形狀,開口朝北,長約600公尺,寬約400公尺。圈谷最低處海拔高度約3690公尺,是台灣高度最高的高山圈谷。由北稜角至谷底全是冰後期高山強烈寒凍風化所作用的石英砂岩碎石堆。由於登山步道在稜線上不在圈谷內,所以沒路下去,加上坡很陡,恐怕除了日據時代鹿野忠雄下去過觀察冰河地貌外,沒有人再下去過了。本想只在北稜角觀察2號圈谷內的冰河地貌的特徵和分布,因為現在已經下午1點,距清晨出發已過了7個小時,加上雲霧越來越濃,待會一定下午後雷陣雨。1號圈谷內的冰河遺跡的證據非常明顯,2號圈谷又比1號高,朝向也偏北,鐵定也是冰河的冰斗地貌。因此下不下去已經不影響雪山存在冰河遺跡的事實。沒想到崔老發揮科學家契而不捨追求真理的精神,決地下到谷底觀察,想徹底解決心中對2號圈谷有無冰坎的疑慮。這真讓我們這些打退堂鼓的年輕人汗顏。
谷底有一道橫過圈谷朝向的小丘,頂上全長滿低矮的玉山圓柏和玉山杜鵑灌叢,與周遭的光禿禿的碎石堆呈強烈視覺的對比。小丘長約80公尺,寬約10公尺,與南側丘底的碎石窪坑最大高差約7公尺。崔老由大地出版的太空看家園一書中冰雪故鄉一文的雪山2號圈谷照片中,初步研判這個小丘應該是屬於基岩的冰坎,但心中不是很有把握,因為台灣地質界反對冰河說的聲浪非常大。所以到現場判斷這個小丘是不是基岩,有助於解決台灣高山冰河的爭議。下到谷底,發現小丘上的岩石,風化的非常厲害,但由某些的岩石仍能辨認出是層理與節理,與周圍基岩露頭所量測的岩層的位態(台灣稱走向與傾斜)幾乎一致,顯然是基石才有的特性。所以2號圈谷內的小丘就是冰斗坎,而冰斗坎正是指示冰河作用最直接的地貌證據,因此2號圈谷百分之百是個冰斗。不過在鹿野忠雄的1934年的報告中,雖然認為2號圈谷是台灣分布高度最高的冰斗,但是沒有發現具說服力的冰河證據,而且還認為橫過2號圈谷的小丘是「端堆石堤」,也就是端冰磧,屬於冰積地形,這與冰斗坎的冰蝕地形出入很大。不過1934年當時的冰河地形研究以大陸冰河為主,所以山岳冰河的冰斗、冰斗坎,或是近30年才發展的冰緣地形研的寒凍風化、岩海、雪蝕窪地等觀念,當時來台調查高山地貌的日本學者並不熟悉這些冰河、冰緣地形名稱和地貌特性。
 
 
崔老在碎石坡摔落
考察完2號圈谷後,崔老終於完成長久的心願,而且到此一切順順利利,風調雨順,可是危險開始降臨。由2號圈谷往上走上登山步道須爬升落差約150公尺的碎石大陡坡,由清晨至此除早餐外,一路上並沒有補充太多食物,雖然帶了乾糧,但很難嚥下口,吃不多,因此體力迅速喪失。150公尺落差的碎石陡坡居然爬了一個小時,到了稜頂,幾乎走不動了。稜頂至北稜角雖不遠,但是下至與主峰間主北鞍部的路非常難走,到了鞍部後還得再上落差近100公尺的主峰。所以崔老決定直接由稜頂沿個小山溝直下1號圈谷底,但立刻被同行的這群年輕人勸阻,因為太危險了。可是崔老心意已決,而且過去調查冰河地形時常在比台灣高的山區,也比台灣規模大得多的碎石坡上工作,絕對有信心安全走到谷底。結果崔老和同行年輕人中的一位博士生(就是OB老師)一起下去。由於坡太陡、太長,山溝裡的碎石太硬,崔老腳一軟,在有著尖瑞稜角的碎石堆上跌了一跤,且還大叫了一聲。走在前面不遠處的博士生聽到慘叫,回頭一望,心涼了半截,毀了,不斷也去掉半條命,海鷗有業績了!趕忙回頭幫忙,沒想到崔老拍拍褲子,自己站了起來,直說「沒事兒,小擦傷」,真是虛驚一場。安全回到369山莊,崔老承認體力大不如前了,雪山這種由石英砂岩組成的碎石坡比大陸難走的多。在大陸高山上的許多碎石坡面很多是由巨大岩塊的花崗岩,或是軟弱脆裂很厲害的其他岩石構成,所以較雪山碎石坡好走得多。
 
小雨來得正是時候
 
冰河擦痕的發現-冰河來過台灣的直接證據
下到1號圈谷底,天空已飄下小雨,而且天色越來越陰暗,沒敢停下喘息。迅速下到黑森林避難小屋前約100公尺的一處轉彎處(9K),崔老剎那停了下來,指著步道上一塊裸露的石英砂岩的岩面上說:「咦,這不就是擦痕嗎!」(圖6)。這的確是令人興奮的一刻,最關鍵爭議擦痕總算找到了,雖然不是80多年前所看到的擦痕,但是一生都在冰河地區研究的權威鑑定是冰河擦痕,就百分之百是。但擦痕出露位置直接在步道上,怕是由來往的山友踩磨出來的,為審慎起見,往步道內側坡面挖出一部分被土掩埋的石英砂岩,仍出現同樣條狀擦痕,顯然山友不可能在踩過被埋的岩面上,所以冰河擦痕絕無疑問。冰坎也有,擦痕也找到了,雪山冰河遺跡的爭議已是非常明朗。崔老說這次能這麼順利發現冰河擦痕,真是老天爺幫忙,上午走過去沒有發現,下午回來時先下了場小雨,將步道上裸露的石英砂岩面淋成濕濕的,透過光的反射正好把擦痕特徵突顯出來。真得感謝老天爺的這場雨,沒下和下太大都無法發現擦痕。結果大雷雨最後仍是下,妙的是大夥一進山莊大門後才下的。
 
2014年新冰河擦痕的發現
1998年在黑森林冰坎上的擦痕(約在雪山步道9K處),是台灣光復後第一次確認冰河作用的痕跡;之後的2000年OB老師在南湖大山1號U形谷(上圈谷),齊士崢教授在2003年在嘉明湖等高山區都發現了冰河擦痕,確認在末次冰期時,也就是10,000~70,000年前台灣從北到南的高山區,產生過冰河,並留下作用後的地形遺跡。2014年康寧大學山野教育計畫團隊,由OB老師帶隊下,於9月1日至~9月4日進行雪山主峰考察。9月3日在登上主峰後,回程路上的雪山1號冰斗的2號冰坎上,也就是在雪山步道10.1K處,裸露的岩坎上又發現了冰河擦痕(圖7)。
6:雪山黑森林登山步道9K處,因為小雨將岩坎的冰河磨蝕痕跡,透過光線反射較乾燥岩面更清楚的特徵;透過19987月北京大學知名冰河學者崔之久教授的現場勘證,確認是冰河擦痕,這是光復後第一次經學術考察證實冰河來過台灣的最重大發現
7201493OB老師在雪山1號冰斗的2號冰坎上(10.1K),又發現冰河擦痕,在在顯示末次冰期時,台灣高山廣布著冰河,並遺留相當多副熱帶島嶼珍貴的冰河地形
 
後記-OB老師的觀點
 
雖然對於大多數登雪山主峰的山友而言,不可能因為有了冰河作用過的地形遺跡而來登雪山,甚至特別找冰河直接證據的擦痕照個像、留個念,雪山主峰頂上的大石塊和三角點才是主要吸引前來登山健行的目的地!對於冰河專家的我而言,雖然已經不再進行純地形與地質上的冰河研究,反而透過這些冰河地形的學術專業,近年來更積極推廣親近山林和山野教育的活動,甚至應用這些冰河專業知識轉化為全球稀有的地理景觀和12年國教教科書中的內容。因為「山岳是台灣立國的根本」,台灣之美:美在山林;台灣高山有著驚世奇景;而驚世奇景大多是冰河遺跡。另人費解的是,許多位於國家公園內,林務局國家登山步道或森林遊樂區、自然保護區、野生動物棲息環境區等保護區內,多的不可勝數由冰河作用遺留的高山驚世奇景,相關的解說手冊、摺頁、解說牌解說的內容相當缺乏和說明的不夠精確,反而有著許多不適切的解說文字和語音媒體(有的解說牌內容嚴重錯誤,如雪山黑森林水源地碎石坡成因的解說文字;雪山1號冰斗底解說牌寫錯本人的名字);更不應該的是,配合英文說明在用詞上(專業地形與地質學名詞)非常不適切,語法常讓老外有看沒有懂。公部門在台灣高山的經營管理上花了許多經費在硬體建設上,如山莊改建、和昂貴的太陽能板、步道的整修等,驚世奇景(如嘉明湖,南湖大山的1、2、3號U形谷與高山冰帽,大霸尖山、合歡尖山、雪山北稜角的冰河角峰等等)清楚成因上的說明,和世界級奇景原由的圖文並茂內容解說,得要加把勁了!
黑森林水源地前的碎石坡主要由寒凍風化(frost weathering)的冰凍楔裂作用(ice wedge action)造成,也就是岩縫的水分因氣溫0上下變化,產生0以下時體積膨脹,膨脹壓力最高可達2000公斤/1cm2的力量。諸位讀者可以拿個堅硬的玻璃瓶(安全下最好以寶特瓶替代)裝滿水放自己家中冰箱冷凍庫實驗,保證一天不到瓶子一定裂爆!這就是台灣高山許多碎石坡形成的最主要自然作用與原因;解說牌中以日夜溫差的熱漲冷縮來解釋,顯然不適當;已有許文獻論證日夜溫差的熱漲冷縮作用的力量很小,需要數千次的熱漲冷縮現象(數十年)才使岩石表層才有一些些碎屑產生,要完全裂開,早得很呢(再來個數百年)!中文標題的石瀑,英文竟直譯成「Stone Waterfall」,我也不知要怎麼幫雪霸處修改了!
雪山1號冰斗底(9.8K)有個台灣規模最大冰河圈谷的中英文解說牌,中文說明把本人名字-楊「建」夫,誤寫為楊「健」夫!且標題的中文崩谷,相對應的英文在解說牌上直譯成「Landslide valleys」;地形與地質學上中英文都沒有這個詞,而是台灣某些作家解釋泰雅族人稱雪山為「Sekoan(岩石裂溝之意)的一般性語詞,非學術名詞。但要怎麼用詞呢?可直接用「圈谷」,日治時代的日文漢語,英文則用「cirque or glacial cirque(只不過「cirque」原本是法語),或個別的碎石坡則用冰緣地貌的「石流坡」(rock slope);若不習慣直接用「碎石坡」也行。
 


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