113 年 國立中央大學應用地質研究所碩士班一般生《普通地質學》

此題主要在測試考生對於普通地質學中幾個重要名詞的理解與定義。

(1) Obsidian：
Obsidian 是一種天然形成的火山玻璃，屬於火成岩的一種。它的形成是因為熔岩（主要是流紋岩或安山岩成分）快速冷卻，阻止了晶體的形成，因此具有玻璃質的結構。它通常呈現黑色、深褐色或綠色，質地非常堅硬且具有貝殼狀斷口。
【答案】Obsidian 是一種快速冷卻形成的火山玻璃，為一種非晶質的火成岩，通常為黑色，具有高二氧化矽含量。

(2) Rejuvenation：
Rejuvenation（河流復壯）是指河流系統因地殼抬升或基面下降（例如海平面下降）而重新獲得更多侵蝕能力，使其縱剖面再次呈現明顯的凹斜（concave up）形態，並可能產生新的階地（terraces）或加劇峽谷的下切。
【答案】Rejuvenation 指河流因地殼抬升或基面下降，導致其侵蝕能力增強，進而加深河谷、恢復其侵蝕作用的過程。

(3) Transform fault：
Transform fault（轉換斷層）是一種特殊的板塊邊界，兩側的板塊沿著斷層面作水平方向的相對滑動。

此題主要在測試考生對於地層不整合（Unconformity）的定義、類型、成因與鑑定方法的理解。

(1) 地層不整合的定義：
地層不整合是指在地層序列中，沉積之間存在一個時間上的間斷，代表曾經發生過沉積作用的中斷，包括沉積的停止、侵蝕作用的發生，以及之後可能再次發生的沉積作用。這個時間間斷在地層記錄中表現為一個侵蝕面或沉積間斷面。

【答案】地層不整合是指在地層序列中，沉積作用曾經中斷，期間可能發生侵蝕或變質，之後又恢復沉積，導致上下兩個地層之間存在時間上的巨大空缺。

(2) 地層不整合的類型：
地層不整合主要分為四種類型：
a. 沉積不整合 (Disconformity)：上下兩個地層的沉積面平行，但之間存在侵蝕或風化作用，導致時間間斷。
b. 角度不整合 (Angular unconformity)：下伏地層被傾斜或褶皺後，其頂部被侵蝕，然後上覆地層以不平行的方式沉積在其上。
c. 不整合 (Nonconformity)：下伏為非沉積岩（如火成岩或變質岩），其頂部被侵蝕後，上覆地層為沉積岩。
d. 假整合 (Paraconformity)：上下兩個地層的沉積面幾乎平行，且沒有明顯的侵蝕跡象，但透過化石或同位素定年，可證實兩者之間存在顯著的時間間斷。

【答案】地層不整合的類型包括：沉積不整合 (Disconformity)、角度不整合 (Angular unconformity)、不整合 (Nonconformity) 以及假整合 (Paraconformity)。

(3) 地層不整合的成因：
地層不整合的成因主要與地殼的垂直運動（抬升與下降）以及基面的變化有關：

此題主要考驗考生對地球內部結構，特別是岩石圈、軟流圈與地函等名詞的空間關係的理解。

解題思路：
考生需要繪製一個地球內部的剖面圖，並正確標示出地殼 (Crust)、岩石圈 (Lithosphere)、軟流圈 (Asthenosphere) 和地函 (Mantle) 的相對位置與範圍。重點在於理解岩石圈是包含地殼和上部地函的剛性層，而軟流圈是位於岩石圈之下、具有塑性流動能力的區域，地函則涵蓋了岩石圈之下至地核的部分。板塊 (Plate) 是岩石圈的組成單元。

繪製與標示要點：

1. 地殼 (Crust)：地球最外層的固體岩石圈，厚度相對較薄，分為大陸地殼和海洋地殼。
2. 岩石圈 (Lithosphere)：包含地殼以及上部地函中最堅硬、最外層的部分。它是不連續的，被分割成許多稱為板塊的單元。岩石圈的厚度在海洋地殼下方較薄，在陸地地殼下方較厚。
3. 軟流圈 (Asthenosphere)：位於岩石圈之下，是上部地函中較為高溫、塑性較強、可以緩慢流動的區域。板塊的運動就是在此軟流圈上滑動。
4. 地函 (Mantle)：位於地殼之下、地核之上，是地球體積最大的部分。岩石圈的底部邊界大致就是軟流圈的頂部，軟流圈是地函的一部分。
5. 板塊 (Plate)：岩石圈的組成單元，是剛性、移動的單元。

此題主要測試考生對於「活動斷層」的定義、分類以及台灣地區活動斷層的認識。

(1) 活動斷層的定義：
活動斷層（Active Fault）是指在地質歷史上（通常指過去數十萬年內）曾經發生過錯動，且未來仍有可能再次錯動的斷層。活動斷層的錯動可能引發地震。

【答案】活動斷層是指在地質史上（通常指過去十萬年內）曾經發生過明顯錯動，且未來仍有再次錯動可能性的斷層。

(2) 第一類活動斷層與第二類活動斷層的定義：
a. 第一類活動斷層 (Class A Fault)：具有明確的活動證據，例如有近代（全新世，Holocene，約過去一萬年內）的地表斷層跡象、明顯的地震活動記錄、或有近代沉積物被斷層錯動的證據。這類斷層被認為是未來可能引發破壞性地震的高風險斷層。
b. 第二類活動斷層 (Class B Fault)：活動證據不如第一類斷層明確，但仍有地質證據顯示其在更新世（Pleistocene，約二十萬年至一萬年前）或更早的時期有錯動紀錄，且未來仍有發生錯動的可能性。這類斷層的活動時間較早，但仍需被監測。

此題旨在測試考生對「碳捕捉、利用與封存」（CCUS）技術的理解，特別是在地質封存方面需要考量的因素，以及對台灣潛在封存場址的認識。

(1) 進行碳封存須考量的因素：
碳封存（Carbon Sequestration）在地質學上主要指將二氧化碳（CO2）注入地下儲層，使其長期穩定儲存。進行碳封存需要考量多方面的因素，以確保封存的有效性、安全性和永久性：
a. 儲層的特性 (Reservoir Characteristics)：
* 滲透性 (Permeability)：儲層岩石必須有足夠的孔隙度和滲透性，以便 CO2 能夠注入並擴散。
* 孔隙度 (Porosity)：儲層必須有足夠的孔隙空間來容納注入的 CO2。
* 封蓋層 (Caprock)：儲層上方必須有緻密、低滲透性的岩層（如頁岩、鹽岩），以防止 CO2 洩漏。封蓋層的完整性和連續性至關重要。
* 儲層深度 (Depth)：通常選擇在較深處（例如 800 公尺以上）的儲層，因為高壓會使 CO2 處於超臨界狀態，體積更小，封存效率更高，同時也能利用地溫增加 CO2 的密度。
b. 注入井的設計與管理 (Injection Well Design and Management)：
* 注入井的數量、位置、深度和鑽井技術，需確保 CO2 能有效注入並擴散。
* 注入壓力需控制在儲層破裂壓力之下，以避免破壞封蓋層。
c. 儲存的永久性與穩定性 (Permanence and Stability of Storage)：
* CO2 注入後，需要有物理（如氣體封閉）和化學（如溶解在水中、與岩石反應形成碳酸鹽礦物）機制來確保其長期穩定儲存，防止其重新逸出。
* 需要進行長期監測，以評估 CO2 的分布、遷移和潛在洩漏。
d. 環境影響評估 (Environmental Impact Assessment)：
* 評估 CO2 洩漏對地下水、土壤、大氣和生態系統的潛在影響。
* 評估地震誘發風險，雖然注入 CO2 可能改變地應力，但通常認為風險較低，除非注入壓力過高或斷層活躍。
e. 經濟可行性 (Economic Viability)：
* 碳捕捉、運輸和封存的整體成本。
* 是否有碳稅或碳交易機制提供經濟誘因。
f. 社會接受度 (Public Acceptance)：