113 年 國立中央大學大氣科學學系大氣物理碩士班在職生《普通地質學》

核心觀念

本題考查普通地質學中的基本名詞，涵蓋板塊構造、礦物與變質岩、地質年代、沉積構造、地形作用及構造地質。作答時應說明各名詞的形成方式、主要特徵與地質意義，避免只寫中文翻譯。

解題方法與名詞解釋

(1) Lithosphere（岩石圈）
地球外部堅硬、能作為板塊移動的圈層，由地殼及其下方最上部的剛性地函組成。岩石圈下方是較具塑性的軟流圈；岩石圈板塊可在軟流圈之上移動。

(2) Marble（大理岩）
由石灰岩或白雲岩經變質作用形成的變質岩。原岩中的方解石或白雲石受熱、受壓後重結晶，形成互相嵌合的晶粒；大理岩通常沒有明顯片理，遇稀鹽酸可起泡者多含方解石。

(3) Passive continental margin（被動大陸邊緣）
不位於活動板塊邊界的大陸邊緣，通常是大陸地殼與海洋地殼之間的過渡區。此處板塊相對穩定，地震與火山活動通常較少，常有寬廣大陸棚及厚層沉積物。

(4) Biotite（黑雲母）
常見的深色片狀矽酸鹽礦物，屬雲母族，含鉀、鐵、鎂及鋁，具有一組極完全解理，可剝成薄片。黑雲母常見於火成岩與變質岩。

(5) Cretaceous（白堊紀）
中生代最後一個紀，約自 1 億 4,500 萬年前延續至 6,600 萬年前。白堊紀末發生大規模生物滅絕事件，非鳥類恐龍等生物消失，並為中生代與新生代的分界。

(6) Cross bedding（交錯層理）
沉積物堆積時，沙丘或波痕等床形向前遷移，形成一組與主要層面斜交的細層。斜層理的傾斜方向可用來推測古水流方向，也可協助辨認沉積環境。

(7) Sinkhole（陷穴）
地表呈漏斗狀或碗狀的凹陷，常見於石灰岩等可溶性岩石分布區。地下水溶蝕岩石形成空洞後，地表可因溶解、沉陷或洞頂崩塌而下陷。

核心觀念

蛇綠岩系（ophiolite series）是由一組相互伴生的基性至超基性岩組成的岩石套組，通常被解釋為古代洋殼及其下方上部地函岩石圈的殘片。它不是單一岩種，而是記錄洋殼由地函物質、岩漿侵入體到海底火山岩的垂直剖面。完整的理想層序由下而上為：

1. 超基性岩：以變形橄欖岩為主，常蛇紋石化，代表上部地函殘留物。
2. 超基性至基性堆晶岩：例如輝橄岩、輝長岩，代表岩漿在岩漿庫中冷卻、結晶與分異的產物。
3. 輝長岩及岩脈群：輝長岩代表地下侵入結晶；上方常接連續的席狀岩脈群，供應岩漿至海底。
4. 枕狀玄武岩：熔岩在海水下噴發、快速冷卻形成的枕狀構造。
5. 深海沉積物：常見放射蟲矽質岩等，覆蓋於海底火山岩之上。

這套由超基性岩至海底火山岩、深海沉積物的組合，是辨認古代洋殼的重要依據；野外實際出露常受斷層、推覆與侵蝕影響，層序未必完整。美國地質調查局：蛇綠岩層序；美國地質調查局：蛇綠岩與洋殼

解題方法

作答時要分清兩個問題：蛇綠岩在哪裡形成，以及它如何被帶到地表。蛇綠岩的岩石組合記錄洋殼與上部地函；但洋殼岩石圈密度較大，通常會隨板塊隱沒進入地函。若要在陸地上看到蛇綠岩，必須有構造作用將部分洋岩石圈剝離、推覆或抬升保存。

形成蛇綠岩的環境可包括：

• 洋中脊：板塊張裂，地函上湧並部分熔融，形成新的洋殼。
• 弧後盆地：島弧後方伸展與海底擴張，形成具有洋殼特徵的岩石。
• 隱沒帶上盤的前弧或其他超隱沒帶環境：隱沒作用影響上盤地函與岩漿生成，形成具有弧相關地球化學特徵的洋殼岩石。許多蛇綠岩的形成與隱沒起始及超隱沒帶岩漿作用有關。

核心觀念

本題考查臺灣地質史中「板塊運動如何控制地層形成與造山」的關係。作答時要把地體構造事件與沉積紀錄連在一起：中生代的基盤與古老隱沒作用，古近紀的張裂與被動大陸邊緣沉積，新近紀以來的隱沒、弧陸碰撞與前陸盆地沉積，最後是現代持續的碰撞造山與沖積作用。臺灣中央山脈的古老變質基盤上，覆有古近紀至中新世沉積岩；臺灣造山則與菲律賓海板塊上的呂宋島弧和歐亞大陸邊緣碰撞有關。臺灣地質演化綜述

解題方法

以時間為主軸，逐段說明「板塊運動 → 構造環境 → 沉積環境 → 代表地層或岩性」。地層名稱可作為例子，但更重要的是交代其形成環境及與造山過程的先後關係。

地體構造演變與地層

一、中生代：古老基盤與古島弧—海溝系統

中生代臺灣尚未形成今日的島弧陸地。臺灣東部及中央山脈部分地區保留較古老的變質基盤，常歸入大南澳雜岩，岩性包括片麻岩、片岩、大理岩及角閃岩等。這些岩石記錄早期隱沒、變質及增生作用；其上或周邊另有沉積岩與火成岩紀錄，代表古老的大陸邊緣與島弧—海溝構造環境。其後經歷抬升、侵蝕，成為新生代地層的基底。

二、古近紀：大陸邊緣張裂與盆地沉積

古近紀，歐亞大陸東南緣受到張裂作用影響，形成一系列斷陷盆地與半地塹；與南海開張相關的地殼伸展及沉降，提供厚層沉積物堆積空間。此階段沉積以海相碎屑岩為主，包括砂岩、頁岩及泥質岩；深海環境中可形成濁流沉積。部分古近紀地層後來受造山作用變質，成為中央山脈西側及雪山山脈的重要板岩、千枚岩等變質碎屑岩。古近紀張裂盆地及其上覆的新近紀地層，在臺灣西部與臺灣海峽下方均有記錄。臺灣地區新生代地層與沉降史研究

三、新近紀中新世：隱沒與呂宋島弧發育

核心觀念

本題要把台灣的板塊運動與地體構造分區，連結到活動斷層型態及三個主應力方向。台灣位於菲律賓海板塊與歐亞板塊交界，兩板塊在台灣附近斜向聚合，形成以碰撞擠壓為主、並伴隨走向滑移與局部伸張的弧陸碰撞帶。

依安德森斷層理論，斷層型態與主應力軸的相對方向有關；將垂直應力記為 $\sigma_v$，最大、中間、最小主應力分別記為 $\sigma_1$、$\sigma_2$、$\sigma_3$：

• 逆斷層：$\sigma_1$ 近水平、$\sigma_3$ 近垂直，反映水平縮短與地殼擠壓。
• 正斷層：$\sigma_1$ 近垂直、$\sigma_3$ 近水平，反映地殼伸張。
• 走向滑移斷層：$\sigma_2$ 近垂直，$\sigma_1$ 與 $\sigma_3$ 均近水平，反映水平剪切。

若斷層同時有傾滑與走向滑移分量，則為斜移斷層；逆斷層兼有走向滑移分量時，即為斜移逆斷層。

解題方法

先依台灣弧陸碰撞帶的地體構造，判斷各區域的主要應力狀態，再用上述主應力組合推定斷層型態。台灣大尺度上以聚合擠壓為主，所以逆斷層最普遍；斜向聚合會帶入剪切分量，而碰撞帶邊緣與弧後區則可出現走向滑移或伸張型態。

空間分布與對應地體構造

1. 台灣西部：逆斷層為主
   西部麓山帶與西部前陸盆地東緣，位於碰撞帶的前陸褶皺逆衝帶。地殼受板塊聚合擠壓，常見逆斷層與褶皺；應力上以水平 $\sigma_1$ 主導縮短，$\sigma_3$ 近垂直。斷層多呈北北東—南南西走向，整體反映台灣造山帶向西推擠。

核心觀念

Bowen 反應系列描述岩漿由高溫逐漸冷卻時，礦物依序結晶的規律。主要分成兩條同時進行的支線：

• 不連續反應系列：早期結晶的礦物會與剩餘岩漿反應，逐步形成另一種結構不同的礦物。
• 連續反應系列：斜長石的成分連續改變，由富鈣端逐漸轉為富鈉端，礦物結構類型仍屬斜長石。

兩條支線在低溫端匯合，形成鉀長石、白雲母與石英等礦物。題目所說的岩石種類，則可依主要礦物組成與整體成分，對照侵入岩與噴出岩的常見配對。

解題方法：由高溫端往低溫端排列

冷卻初期溫度最高，先結晶的是富鎂、富鈣的礦物；隨著溫度降低，礦物逐漸轉為富鐵、富鈉，最後形成富矽、富鉀礦物。

結晶階段	不連續反應系列	連續反應系列
高溫	橄欖石	富鈣斜長石
中高溫	輝石	鈣鈉斜長石
中溫	角閃石	富鈉斜長石
中低溫	黑雲母	—
低溫	鉀長石、白雲母、石英	—

因此，不連續系列的順序是：

$$\text{橄欖石} \rightarrow \text{輝石} \rightarrow \text{角閃石} \rightarrow \text{黑雲母}$$

連續系列則是斜長石成分由富鈣逐漸轉為富鈉。兩條系列的先後是大致對應的結晶階段，不宜把表格讀成單一、逐一接續的礦物隊列。

礦物組成與岩石種類