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| 文．圖／莊文星、李慶堯 |
圖1.針葉樹木化石外觀是黑色，年輪顯著。 |
在臺灣中新世的火山岩中，關西－竹東地區是一個重要的分布帶，主要的出露地點分別為關西和竹東間的錦山、六畜、白石下、馬福、南河及上坪（圖2）。台灣中新世玄武岩及玄武岩質凝灰岩主要出露於中新世晚期南莊層（角板山期），僅有少數分布與南港層（尖石期）相當之沈積岩層中，呈熔岩流、岩脈、岩床及凝灰集塊岩產出。熔岩流或與火山碎屑物相伴生，常與集塊岩、凝灰岩、砂岩和頁岩交錯成層。在一凝灰岩或集塊岩層，熔岩常於頂部或底部出露。大部分之岩流厚度不大，分布面積有限。熔岩流之表面常有白色碳酸鈣充填之杏仁孔。熔岩大都為灰黑色，細晶質之玄武岩，由於玄武岩較四周圍岩之砂、頁岩或凝灰岩堅硬密實，常於道路旁形成峭壁陡坡而沿著河谷，常形成瀑布（圖5）。
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| 圖3.伏爾坎寧式火山爆發 |
圖4.馬福凝灰岩中含木化石 |
圖5.凝灰岩地層較四周沉積岩堅硬密實，常呈峭壁或懸崖瀑布。 |
位於關西鎮南方約5公里處的馬福地區發現有木材化石。此地的化石為木材碎片，埋藏於玄武岩質凝灰岩中（圖4），呈黑色，周圍或裂隙被一層白色碳酸鹽類物質所包裹（圖1）。木材部分經分析，如同燃料─木炭一般，細胞壁完全被碳化。木化石的形成原因可能是當時火山爆發火山口噴出大量的火山灰（圖3），與熔岩流。炙熱的火山灰、火山碎屑與火山雲塵向上衝出，在空中形成花椰菜狀雲塵，因重力下墜掩覆大地。遭火山灰掩埋的有機體在高溫之下，類似今日窯燒木炭之過程。木材大部分有機物皆因悶燒揮發逸散，僅留下炭質成分，而木材組織結構也同時完整保存。此天然木炭在地層中，因為碳成分是相對穩定的物質，不易產生化學變化，並且能吸附地下水中碳酸鈣，因此細胞腔、細胞間隙及木材化石周圍均被白色之碳酸鈣所填滿或包覆。
木材是由各種不同細胞規律排列所組成的集合體，細胞之間均為細胞間質所膠合，不同方向切面有不同的特徵表現。木材化石分類的研究方法與現生木材相同，分別觀察橫向、徑向與弦向三個切面的組織結構特徵，與現生木材標本進行比對。木材的橫切面是指由樹幹縱軸之垂直方向切鋸取得之面，如樹幹同心圓之圓盤即是；徑切面是與橫切面垂直且經過髓心之切面；弦切面則與橫切面垂直但不經過髓心。
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| 圖6.針葉樹木化石三切面 |
圖7.針葉樹木化石管胞內的填充體 |
圖8.針葉樹木化石管胞內的澱粉粒 |
圖9.細胞壁裂隙中類似網狀的細纖維 |
馬福地區之木化石可依其解剖特徵區分為三種類型，包括一種針葉樹與分別為環孔材、散孔材兩種闊葉樹。圖6為針葉樹木材化石的三切面立體圖，生長輪（或年輪）界限明顯，儲存於管胞（舊稱假導管）內的填充體（圖7）與澱粉粒（圖8）完整保存，細胞壁裂隙中的細纖維清晰可辨（圖9）。此類型木材化石主要特徵與台灣杉之材特徵相符，屬於台灣杉屬。現生台灣杉屬僅一種（圖10）（亦有植物分類學者主張有二種），產台灣、雲南、湖北、湖南等省，在台灣分布於中央山脈1800～2600公尺處，其天然生育地之氣候較平地稍涼。圖11為闊葉樹環孔材木化石橫切面，環狀排列的導管孔在化石形成過程中被擠壓變形，兩接連導管間的介面處（穿孔板）單一穿孔（圖12），其主要特徵較接近現生的小蘗科植物木材。台灣現生之小蘗科植物多產於高海拔地區。圖13為闊葉樹環孔材類型木化石之橫切面，導管均勻分布。
馬福木化石採集點的沈積環境屬濱海沼澤區，而木化石特徵顯示來自較現在台灣平地氣候寒冷的區域，可能是當時屬冰河時期，全球氣溫比現在低，或者此化石木材生長之生息地是在當時的崇山峻嶺，氣候嚴寒，常有冰雪覆蓋，因而集塊岩中亦含有快速冷卻凝固之玻璃質玄武岩碎屑，極易風化有如泥土塊。
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