113 年 國立臺灣大學地質科學系及海洋研究所聯合招生《海洋地質學》

此題為字彙解釋題，要求翻譯並解釋「bathymetry」的意義。

翻譯： 測深學

解釋：
Bathymetry 指的是海洋或湖泊等水體底部地形的測量與繪製。它研究水下地形的深度、形狀、結構和特徵，是海洋地質學、水文學、航海學等領域的重要基礎。

此題要求解釋「carbonate compensation depth (CCD)」的中文翻譯與意義。

翻譯： 碳酸鹽補償深度

解釋：
碳酸鹽補償深度 (Carbonate Compensation Depth, CCD) 是指在海洋中，溶解碳酸鈣（CaCO$_3$）沉澱物（如浮游有孔蟲、有孔蟲、珊瑚等遺骸）的累積速率恰好等於溶解速率的深度。在這個深度以上，沉積物中的碳酸鈣能夠穩定存在並累積；

此題要求解釋「foreland basin」的中文翻譯與意義。

翻譯： 前陸盆地

解釋：
前陸盆地 (Foreland basin) 是一種狹長型的沉積盆地，通常形成於造山帶（Orogenic belt）的內側，緊鄰著碰撞造山帶的前緣。

此題要求解釋「free-air gravity anomaly」的中文翻譯與意義。

翻譯： 空氣自由重力異常

解釋：
空氣自由重力異常 (Free-air gravity anomaly) 是指在地球表面某一點測量到的重力加速度值，與根據標準重力公式計算出的理論值之間的差異。

此題要求解釋「lithosphere」的中文翻譯與意義。

翻譯： 岩石圈

解釋：
岩石圈 (Lithosphere) 是指地球最外層的剛性結構，包含了地殼（crust）和上部地幔（upper mantle）的一部分。它與下方較軟、可塑的軟流圈（asthenosphere）相對。

此題要求解釋「mantle convection」的中文翻譯與意義。

翻譯： 地幔對流

解釋：
地幔對流 (Mantle convection) 是指地球內部地幔物質因溫度差異而產生的緩慢循環運動。地幔深處的物質受地核傳來的熱量影響而溫度升高，密度變小，因而上升；

此題要求解釋「ooze」的中文翻譯與意義。

翻譯： 軟泥；生物沉積物

解釋：
Ooze 在海洋地質學中通常指一種細粒的海洋沉積物，其主要成分（超過 30%）來自於海洋生物的遺骸，特別是微小的鈣質或矽質殼體。根據其主要組成生物，ooze 可以分為：

1. 鈣質軟泥 (Calcareous ooze)： 主要由有孔蟲 (foraminifera)、球石 (coccolithophores) 等鈣質浮游生物的殼體組成。

此題要求解釋「turbidite」的中文翻譯與意義。

翻譯： 濁流沉積物；濁積岩

解釋：
Turbidite 指的是由濁流 (turbidity current) 搬運和沉積的沉積物。濁流是一種在水體（如海洋、湖泊）中，由懸浮顆粒物（如泥沙、有機物）與水混合而成的密度流，通常由海底地震、滑坡、火山爆發等事件觸發。濁流沉積物具有特殊的沉積結構，通常按照霍普金斯序列 (Bouma sequence) 呈現出從底部粗粒、向上逐漸變細的層狀結構，包括：

• E 區：底部為粗粒碎屑（如礫石、砂）

此題要求說明兩種決定海洋地殼年齡的方法及其原理。

決定海洋地殼年齡的方法主要依賴於放射性定年技術，特別是利用與海底擴張過程相關的特定地質現象。以下是兩種常用的定年方式：

1. 沉積物頂部定年法 (Sedimentation Rate and Sediment Thickness):

• 原理： 海洋地殼形成後，其上會開始沉積海相沉積物。這些沉積物的沉積速率（例如，每單位時間沉積的厚度）可以透過分析沉積物核心中的放射性同位素（如 $^{210}$Pb, $^{14}$C）或利用已知的沉積速率來確定。一旦確定了沉積速率，就可以透過測量沉積物頂部至海底擴張形成的「新」地殼表面的沉積物總厚度，來估算該地殼形成後被沉積物覆蓋的時間。
• 方法：
  1. 在特定海域進行海底鑽探，取得沉積物岩心。
  2. 利用放射性同位素（如 $^{210}$Pb）或生物地層學（例如，特定時期出現的浮游生物化石）來確定沉積物的沉積速率。
  3. 測量從海底擴張形成的「新鮮」玄武岩表面到沉積物頂部之間的沉積物總厚度。
  4. 將沉積物總厚度除以沉積速率，即可估算出該地殼被沉積物覆蓋的時間，即地殼的年齡。
• 限制： 此方法假設沉積速率是恆定的，且沉積過程沒有明顯的中斷（如海底侵蝕、沉積缺失）。在大洋中脊附近，沉積物較薄，此方法較適用；而在大洋盆地，沉積物可能較厚，且沉積速率可能隨時間變化，因此準確性會受影響。

2. 磁性條帶定年法 (Paleomagnetic Striping):

此題要求解釋「代用指標」的定義，並舉出兩種代用指標的原理與運用方式。

何謂代用指標 (Proxy Indicators)?

代用指標是指來自於地質記錄（如沉積物、冰芯、樹輪、珊瑚等）的間接證據，這些證據可以反映過去的氣候、環境、生態或地化條件。由於我們無法直接測量過去的環境參數，因此需要透過分析這些地質記錄中的特定參數（代用指標），並建立其與環境參數之間的定量或定性關係，來重建過去的地球系統狀態。

兩種代用指標的原理與運用方式：

1. 氧同位素比值 (Oxygen Isotope Ratio, $\delta^{18}$O):

• 原理：

  • 氧原子有三種主要同位素：$^{16}$O（最輕）、$^{17}$O、$^{18}$O（最重）。
  • 在海洋中，鈣質有殼生物（如浮游有孔蟲、底棲有孔蟲、珊瑚）在分泌其碳酸鈣外殼時，會將水體中的氧原子納入其結構。
  • $^{18}$O 的物理化學性質與 $^{16}$O 不同，它更容易溶解於水（蒸發時較難汽化，降水時較易凝結）。
  • 因此，水體中 $^{18}$O 的豐度（相對於 $^{16}$O）受兩個主要因素影響：
    • 溫度 (Temperature): 在較暖的水體中，生物傾向於將較多的 $^{16}$O 納入其殼體，導致殼體中 $^{18}$O 的比例相對較低（$\delta^{18}$O 值較負）。在較冷的水體中，殼體中 $^{18}$O 的比例相對較高（$\delta^{18}$O 值較正）。
    • 全球冰量 (Global Ice Volume): 當全球冰量增加時（冰河時期），淡水被鎖在陸地冰蓋中，導致海水中的 $^{18}$O 相對富集，海水整體的 $\delta^{18}$O 值升高。反之，當冰量減少時（間冰期），海水中的 $\delta^{18}$O 值降低。
  • $\delta^{18}$O 值通常以千分比 (per mil, ‰) 表示，相對於標準 SMOW (Standard Mean Ocean Water) 或 PDB (Pee Dee Belemnite) 數據庫。

• 運用方式：

  • 重建古溫度： 分析特定時期形成的海洋生物殼體（如深海沉積物中的有孔蟲）的 $\delta^{18}$O 值，可以推算當時的海洋溫度。
  • 重建古氣候（冰量變化）： 透過分析不同時期（例如，沉積岩心不同深度）的生物殼體 $\delta^{18}$O 值，可以追蹤全球冰量的變化，從而了解冰期-間冰期的循環。

此題要求繪圖描述台灣周遭海域的海底地形特徵，並說明台灣島的板塊構造架構。由於無法繪圖，此處將以文字描述並輔以常見的海底地形術語，並結合台灣的板塊構造理論進行說明。

一、 台灣周遭海域的海底地形特徵 (文字描述):

台灣周遭海域的地形變化劇烈，展現出複雜的構造活動。大致可分為以下幾個區域：

1. 台灣海峽 (Taiwan Strait):

   • 地形： 相對平坦、水深較淺的大陸棚邊緣。平均水深約 60-80 公尺。
   • 特徵： 主要由來自中國大陸的沉積物覆蓋，是淺海相沉積環境。地形相對平緩，但有少數淺灘和海底溝槽。

2. 台灣西部陸棚 (Western Continental Shelf of Taiwan):

   • 地形： 延伸至台灣海峽，是台灣島西側的淺水區域。
   • 特徵： 水深逐漸增加，但整體仍屬於大陸棚範圍。

3. 台灣西南海域 (Southwestern Sea Area of Taiwan):

   • 地形： 呈現明顯的坡降，快速進入大陸斜坡。
   • 特徵： 可能存在潛在的斷層和構造活動。

4. 台灣東部海域 (Eastern Sea Area of Taiwan):

   • 地形： 變化最為劇烈，是台灣島地形的延伸，也是海底構造活動最活躍的區域。
   • 台灣東部陸棚 (Eastern Continental Shelf): 狹窄、水深較淺，但坡度陡峭，快速進入深海。
   • 台灣東部斜坡 (Eastern Continental Slope): 非常陡峭，水深急劇增加。
   • 沖繩海槽 (Okinawa Trough): 位於台灣東北部，是典型的弧後盆地 (back-arc basin)，呈現裂谷地形，水深較深，有活躍的火山和熱液活動。
   • 琉球海溝 (Ryukyu Trench): 位於台灣東北部，是潛沒帶的起始，水深極深，是太平洋板塊俯衝到菲律賓海板塊下的證據。
   • 馬尼拉海溝 (Manila Trench): 位於台灣西南側，是菲律賓海板塊俯衝到歐亞板塊下的證據，水深極深。

5. 南沖繩海槽 (Southern Okinawa Trough):

   • 地形： 弧後盆地，呈現拉張裂谷的特徵，有海底山脈和斷層。

二、 台灣島形成的板塊構造架構 (文字說明，繪圖需自行想像對應區域):

台灣位於歐亞板塊 (Eurasian Plate) 和菲律賓海板塊 (Philippine Sea Plate) 的碰撞及相互作用邊界，是世界上構造最複雜、變形最活躍的地區之一。其板塊構造架構主要可以描述如下：