Western exit of Pilu tunnel, Central Cross-Island Highway: Contact between the Paleozoic/Mesozoic basement and the cover strata

This stop begins at the western exit of the Pilu tunnel (Fig. 2). We will first observe the strongly sheared quartzite and siliceous schist unit of the Tananao metamorphic complex and then walk northwest along the highway to the contact between the Paleozoic/Mesozoic basement and the Eocene Pilushan Formation of the slate belt. In this area, rocks of the Paleozoic/Mesozoic basement and the Backbone Range slate belt are strongly sheared. Well-developed shear structures such as S-C fabrics, noncoaxial pressure shadows, shear band, stretched pebbles (Fig. 3) and stretching lineations can be observed at this outcrop. The chlorite-mica stacks aspect ratio is over 30 in the contact zone, this might indicate that the contact is a shear zone (Fig. 4). Note that the sense of shear indicated by asymmetric fabrics is consistent with west-vergent thrusting, despite the observation that the rocks are exposed well to the east of the divide—that is, within the retrowedge where the instantaneous strain may be dominated by backthrusting. This paradox may be explained by the fact that the fabrics record a long-term history that largely occurred within the prowedge prior to eastward advection through the doubly vergent wedge system. (Excerpt from the Pre-Conference Field Trip Guidebook, Penrose Conference on “Tectonic, Climate, and Landscape Evolution” 2003)

下述區域地質說明摘自何春蓀(1986)「台灣地質圖概論-台灣地質圖說明書」。經濟部中央地質調查所出版，台北，共164頁。：

黑色片岩 黑色片岩也被命名為泥質片岩 (pelitic schist)，是本變質岩帶中的主要片岩狀岩石。這種黑色的片岩構成起自花蓮巿南吉安向南延長到臺東附近知本溫泉的一個狹長岩帶，南北長約一百五十公里，平均寬度七至八公里。除此以外，在變質岩系的其他地區也有不同厚度的黑色片岩夾雜在其他片岩的中間。

在二十五萬分之一地質圖上將主要的黑色片岩帶以PM5代表之，在五十萬分之一地質圖上則以 PM4 代表之，它的岩性很是單調，由黑色片岩夾著薄層至厚層的綠色片岩組成。在其他地區的黑色片岩中也夾有比較顯著的砂質和大理岩層，每一層的厚度從幾十公分到幾公尺。黑色片岩在許多地方為很多小石英脈所穿切，片狀和凸鏡狀的燧石也夾在黑色片岩中。黑色片岩呈深灰至黑灰色，而且具有發 育良好的葉理面。片岩呈中粒至細粒，其主要的構成礦物包括石英、雲母 、綠泥石、鈉長岩、榍石和石墨，鈉長石有時成斑狀變晶體 (porphyroblast) 存在，以瑞穗一帶最為發達。黑色片岩的原岩沉積物質可能是較富於炭質的頁岩、粉砂岩和砂岩。有人也稱此黑色片岩為石墨片岩，但是因為這些片岩中的炭質含量平均多在百分 之二以下，所以也有人反對用石墨片岩這個名稱。

畢祿山層 這是代表在中央脊樑山脈帶中出露不分層的始新世地層，在第二次(本次)新編的地質圖內首先提出應用，以代替原來的「新高層」地層名稱。新高層是丹桂之助 (1944) 提出來的地層名，新高層的標準地點為臺灣的最高山峰玉山。由於地形險阻，難作詳細實地觀察，新高層的地層特性始終從未經過明確的敘述，能將它的定義和層序建立起來。一般只能說這一個地層主要部分是深灰色的板岩和千枚岩，夾著一些薄層到中層暗灰色至白灰色的石英岩和石灰質或泥灰質的凸鏡體，有時也含有不規則的礫岩層。本層下部多板岩和石英砂岩所成的互層和淡灰色厚層硬砂岩。新高層的上下界線極不清楚，總厚度自然也無法加以估計。在本層的標準出露地黠，丹桂之助 (1944)曾在本層內發現始新世的大型有孔蟲如 Assilina niitakaensis 等。在以後的其他地質圖上，新高層被泛指為在中央山脈內曾從而發現始新世有孔蟲的岩層，所以在第一次所編的臺灣地質圖上用新高層來代表中央山脈中出露的所有不分層的始新世地層。目前新高層的標準地點玉山已被認定是佳陽層 (或玉山主峰層) 的出露地點，而且屬於雪山山脈帶，不在中央脊樑山脈帶中，因之不能再用新高層的地層名詞來代表中央脊樑山脈帶中出露的始新世地層。在改編新的臺灣地質圖時，經大家共同商討，決定提出「畢祿山層」一名來代表中央山脈梨山斷層以東的所有始新世地層，以取代「新高層」的舊名。

畢祿山位於臺灣中部橫貫公路大禹嶺東北方的一高峰，產有標準的始新世化石，也是張麗旭 (1963a) 所定始新世「畢祿山階」的標準地黠。畢祿山層在本圖內分布於中央山脈的脊樑山脊以東高山區內，大部位於崇山峻嶺之中，交通不便，到達不易，因之要詳細研究其岩層的層序、厚度和岩性也是很困難的事情。不過畢祿山層以產生始新世的大型有孔蟲為其主要特點，也是判定其分布的主要依據。這類化石多半出現於板岩中的石灰岩質凸鏡體中，也有存在於石灰質礫岩的填充物中或石灰質砂岩內。他們包括了Nummulites spp., Assilina formosensis Hanzawa,Discocyclina spp., 和 Astero-cyclina spp.。 這些化石群被矢部長克和半澤正四郎 (1930) 命名為 Discocyclina/Nummulites 化石亞帶，也相當於張麗旭所稱的畢祿山階 (1963a)，其時代可能為始新世的中期到晚期。

畢祿山層以板岩和千板岩為主要岩性，但是在變質的泥質岩層中夾有較厚的變質砂岩層，有的為石灰質砂岩，有的為長石質砂岩，砂岩粒度由細粒至粗粒，層厚也有薄有厚。畢祿山層的板岩在岩性上的特點為時常夾有綠色至暗紅色的火山岩凸鏡體，多半已經變質，其原岩可能為輝綠岩或基性凝灰岩，這是除化石以外認識脊樑山脈中始新世地層的一個主要指標。此外畢祿山層中也常含有石灰岩或泥灰岩所成的岩層或凸鏡體，有時為石灰質礫岩，或為石灰質砂岩，多數的始新世大型有孔蟲就產生在這些石灰質岩層中。礫岩的凸鏡體也常在畢祿山層中的不同層位內出現，含有石英、板岩、片岩、及變質砂岩所成的礫石，有的為礫岩狀砂岩。少數地質人員將畢祿山層下部看到的礫岩認為是底礫岩，代表地殼變動的產物，因此在不同地點的礫岩被認為是 M礫岩或 E礫岩的代表。其實礫岩的層位並不確定，各不同地點所見到的礫岩層並不見得彼此相當，或是代表同一底礫岩的層位，可能多數是夾在畢祿山層中的層間礫岩而已。畢祿山層的岩性和在板岩帶中其他地層不同的地方是夾有較多的變質砂岩層，同時含有較特殊的綠色變質火山岩體、變質石灰岩層、和礫岩夾層。由始新世大型有孔蟲化石的出現和板岩中含有的特殊變質綠色火山岩體，可以把畢祿山層和板岩帶中其他較新的地層分別出來，也是決定畢祿山層分布的主要依據。也有人認為畢祿山層中板岩的葉理面曾受到不止一期的變動或褶曲，這或者可以在構造現象上和較新的地層相區別，不過這方面的研究尚缺少完善資料。

李春生和李重毅 (1977) 曾經把臺灣古第三紀大型有孔蟲化石的發現地點一一追蹤而編成一張分布圖。由這圖上所示大型有孔蟲的分布，大致可以得知畢祿山層在中央脊樑山脈帶中的延展情形，這是我們第二次編彙臺灣地質圖時繪製畢祿山層的主要資料。根據大型有孔蟲的分布，畢祿山層在中央山脈的脊部和東翼構成約呈南北向的一條岩帶，寬自一公里以上到五公里以下。這個岩帶北起自蘇澳，向南延經過宜蘭的銅山、中央尖山、畢祿山南坡，到達中部橫貫公路的關原與碧綠之間。以後再由玉山附近的排雲山莊開始，向南延至南橫公路的新關、嶺關、檜谷和關山啞口一帶。再向南可以延至高雄縣六龜東北的溪南山及頭剪山，更向南經過新南部橫貫公路的榛及霧頭山，一直連到屏東縣潮州以東的南大武山及其南的大樹林山為止，總計這個含有大型有孔蟲的畢祿山層岩帶南北約長二百五十公里。其中有的化石地點是產在礫岩的礫石中，其準確時代尚待研究。在這岩帶中間，由中部橫貫公路向南到秀姑巒山及玉山一段山嶺之間並未發現始新世有孔蟲化石，因之第一次所編的地質圖上都把這一帶歸入中新世的板岩區，脊樑山脈帶中的始新世岩層也因之被分為南北兩岩帶，中間為中新世地層和一條橫斷層所分隔。但是最近的調查，曾在其中西螺溪上游的孫海林道邊發現板岩中有綠色火成岩體，這也是畢祿山層的一種岩性指示。因之畢祿山層可能仍由中橫公路向南延展至玉山，構成縱貫中央山脈一條狹長岩帶，這是這張新編的地質圖和以前各圖不同的地方。

除了上面所述畢祿山層在中央山脈中構成的這條主要岩帶外，在大南澳片岩的東側，也就是臺東縱谷的西側山地，也有板岩帶的出現，約位於玉里和知本之間。這一板岩帶目前也歸入畢祿山層中，可是其中尚未發現始新世的化石，只有根據岩性認為這板岩系中含砂岩層較多，可以和中央山脈中始新世地層的岩性相比。附帶要提起的是以前報告中被假定為白堊紀 (?) 的板岩地層，如顏滄波等 (1956) 所提出的碧侯層和利稻層、史丹利等 (1981) 所提出的初來層等，因為直到現在尚無確定的化石證明，所以在本圖內也一併歸入畢祿山層中，主要由於上述各地層多位於畢祿山層的下部，也是以板岩為主，在岩性上和畢祿山層並無多大區別。

畢祿山層多位於中央山脈的僻遠山區，其地層剖面很難有完整的出露，詳細地層層序也難建立，總厚無法斷定，但至少也有數千公尺。在畢祿山層所造成的主要岩帶中，只有少數地點曾經較詳細的調查研究，並經不同學者訂立局部性的地層名稱，如南蘇澳層、三星山層、黑岩山層，及檜谷層等。現在把上述相當畢祿山層的各地層略加敘述，以說明畢祿山層在 各不同地點的岩性概況和變化情形。

1． 蘇澳南的南蘇澳層 (詹新甫，1977) 本層約呈東西走向，上下似乎都為斷層所限，由變質沉積岩和變質火山岩組成，出露全厚五百至七百五十公尺。其主要組成岩層為板岩、千枚岩和變質砂岩，夾有厚達四十公尺的變質輝綠岩和厚約二至三十公尺的暗灰色石灰岩層。石灰岩中的方解石結晶較細小，普遍缺少層理。本層下部夾有二至四薄層礫岩狀砂岩，含有石英及板岩等礫石，其最下的礫石砂岩層曾為蘇強等 (1976) 認為是位於大南澳片岩和第三紀板岩系間的底礫岩，但也有人認為兩者間係斷層接觸 (詹新甫，1977 ; 陳肇夏 ，1979a) 。

2． 宜蘭縣太平山附近的三星山層 (吳永助，1976) 本層主要由板岩、厚層變質砂岩、及砂岩和板岩的互層組成，上部夾有薄層結晶石灰岩。在南澳北溪銅山南面，本層內出現厚二至五公尺的礫岩凸鏡體體，顏滄波等 (1956) 曾稱之為 E礫岩，但吳永助則認其為層間礫岩。

3． 中橫公路大禹嶺東的黑岩山層 (陳肇夏，1979b) 本層全厚約二千二百公尺，主要由變質砂岩、千枚岩、及板岩組成，中部夾有變質石灰岩和礫岩的薄層，礫石主要為石英及燧石。石灰岩內有臺灣首次在原地找到的貨幣蟲 (Nummulites) 化石。本層之上有厚達三千公尺的板岩和千枚岩層，夾有少量的薄層砂岩，陳肇夏 (1979b) 將之命名為大禹嶺層，時代不詳。

4． 南橫公路檜谷一帶的檜谷層 (李錫堤，1977) 本層全厚在一千四百公尺以上，主要由板岩組成，中間夾有含 Nummulites-Dicsocylina 的石灰質粗砂岩，其中局部為礫岩質。在石灰質砂岩的底部有變質火山岩及變質凝灰岩，呈灰綠色，厚度在五十至一百公尺之間，並夾有扁豆狀的石灰岩體。在板岩中局部出現始新世的超微化石 (黃廷章， 1980b) 。

畢祿山層缺少完整的地層剖面，所以其上下層界很難確定，因之它和上下地層間的關係也就不易明瞭。一般而言，畢祿山層的下部多半以不整合覆蓋在大南澳片岩之上，但是因為受到以後的地殼變動，這個不整合面又常受到後來發生的斷層所切割，這在前章已經說過。畢祿山層的上覆地層多半是中新世的廬山層，只有在南橫公路的西段，其上覆地層可能是屬於漸新世最上部的禮觀層。在這兩種情形下，其間都缺失大部漸新世的地層，因之多數人認為畢祿山層之上和中新世地層或漸新世上部地層之間有地層缺失，可能代表一個不整合面。張麗旭 (1963a) 在研究古生物時階時，也認為廬山 階 (代表廬山層) 以前，及畢祿山階 (代表畢階山層) 以後，可能有一個地層間斷，其間缺失大部石槽階 (漸新世) 的地層，這可以是一個侵蝕階殷，也可能是海水後遇而代表一個無沉積階段，這在以後討論造山運動時再加說明。

	Figure 1. Field Stop Location
	Figure 2. Geological traverse map of the eastern Central Range along the Central Cross-Island Highway (after Chen, 1979). Trip stops are shown as red circles with numbers.
	Figure 3. Quartz pebbles in Eocene slates near the contact.
	Figure 4. Measurements of aspect ratios of chlorite-mica aggregates along the Central Cross Island Highway. The finite strain and strain heterogeneity are greater near the southeast dipping contact between the Eocene slates and the Pre-Tertiary basement.
	Figure 5. 碧綠隧道 。
	Figure 6. 野外觀察中 。
	Figure 7. 葉理 。
	Figure 8. 折皺片岩 。