108 高普考高考三級 地質 地層學 考古題詳解
第 一 題20 分
為什麼進行磁性地層（Magnetostratigraphy）對比時，通常不能僅單獨使用這一種對比方式？請說明磁性地層對比有何優點？
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核心觀念
磁性地層學是利用岩層中保存的古地磁方向與極性，建立地層的磁極性序列，再與全球地磁極性時標（Geomagnetic Polarity Time Scale, GPTS）對比。地磁場會在正向極性與反向極性間轉換；岩層形成時若能保存當時磁場方向，便可記錄這些轉換。
本題考兩件事：為何磁性地層對比通常須與其他地層或定年方法合併使用，以及磁性地層對比的優點。
解題方法
作答時先說明磁性地層對比的基本依據，再從「對比有歧義」與「磁性記錄可能不完整或受干擾」兩方面，說明為何不能只靠磁性資料定案；最後整理其跨區域對比與定年上的長處。
為何通常不能單獨使用
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極性只有正向與反向兩種，序列比對可能不唯一。 單一正向或反向磁極性帶缺乏足夠辨識度；即使測得一串極性帶，也可能因缺層、侵蝕、沉積速率變化或採樣間距過大，而與 GPTS 中不同時段的序列相符。需搭配生物地層、放射性定年、火山灰層或地層層序等資料，約束其可能年代並確認對比位置。
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地層不一定完整保存地磁反轉記錄。 沉積間斷、侵蝕或沉積速率差異，可能造成反轉界線缺失、壓縮或不易辨識。若採樣不足，也可能漏掉短暫的極性帶，導致局部磁極性序列與標準時標的對比產生誤差。
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岩石磁性可能遭後期改造。 成岩作用、化學變化、加熱或後期磁化，可能使岩石記錄的磁性不再代表沉積或岩石形成時的地磁場。必須透過古地磁檢驗與其他地質證據，判斷所測得的磁化是否為原生、是否可代表當時極性。
第 二 題20 分
請說明當建立一個新的岩石地層單位（Lithostratigraphic unit）時，需要採取哪些步驟。
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核心觀念
岩石地層單位是依岩體可辨認、可追蹤的岩性特徵劃分的單位，例如岩石組成、粒度、顏色、構造與層理。建立新單位的核心，是提供足以讓其他地質工作者辨認、界定並追蹤該單位的正式定義；單位界線以岩性變化為準，不以年代或沉積環境作為分類依據。
解題方法
可按「確認必要性 → 選定單位與名稱 → 建立標準剖面 → 描述岩體及界線 → 說明區域關係 → 正式發表」作答：
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確認建立新單位的必要性 判斷該岩體是否具有可辨認且具地層填圖意義的岩性特徵，並查核既有文獻與地層名稱，避免重複命名。明確說明新單位的建立目的及其與既有單位的差異。
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決定分類類別、位階與名稱 指明單位屬岩石地層單位及其位階，例如群、層、段或層體。名稱通常由適當的地名加上位階或岩性名稱組成，並須簡明、明確且避免與既有正式名稱混淆。
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選定並指定標準層型或標準地點 為層狀岩體選擇代表性良好、露頭連續且界線清楚的標準剖面（type section／stratotype）；非層狀岩體則指定標準地點（type locality）。記載其位置與可供重查的資訊。標準剖面是單位定義與描述的基準。
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描述岩性及垂向組成 在標準剖面記錄岩石種類、主要與次要岩性、顏色、粒度、礦物或化石、沉積構造、厚度及上下岩層的變化，並指出最具診斷性的特徵，使單位可以被辨認。
第 三 題20 分
隨著科技進步，碎屑鋯石地質年代學（Detrital zircon geochronology）在 21 世紀開始被廣泛採用。請說明碎屑鋯石地質年代學以及其在沉積地層年代研究上的應用。
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核心觀念
碎屑鋯石地質年代學，是從砂岩等碎屑沉積岩中分離鋯石顆粒，測定各顆粒的放射性同位素年代，再利用一組鋯石年齡分布，推論沉積物的來源、沉積年代限制及盆地演化。
鋯石常見於火成岩，形成時會把鈾納入晶格，通常排斥鉛。鋯石形成後，鈾同位素逐漸衰變成鉛同位素，可利用鈾—鉛定年法（U–Pb dating）計算結晶年代。常用的衰變系統包括：
測得的鋯石年代通常代表其結晶或生長年代，而非沉積岩本身的沉積年代。碎屑鋯石原先形成於源區岩石，經風化、侵蝕、搬運後進入沉積盆地；因此，它記錄的是源區岩石的年齡資訊。
解題方法
作答時可依「鋯石如何定年、如何取樣分析、如何解釋年齡資料、有哪些地層應用」的順序說明。
一般流程如下：
- 從砂岩等碎屑沉積岩取樣，分離其中的鋯石顆粒。
- 以雷射剝蝕感應耦合電漿質譜儀（LA-ICP-MS）或二次離子質譜儀（SIMS）等方法，分析單顆鋯石的鈾、鉛同位素比值。
- 篩選資料，檢查分析結果是否一致、是否符合協和性，並留意鉛流失、普通鉛或分析誤差等影響。
- 將多顆鋯石的年齡整理成分布圖或機率密度圖，判讀最年輕的可信年齡群及各年齡峰。
- 結合地層上下關係、化石、火山灰層等獨立資料，解釋沉積年代與物源。
以最年輕鋯石限制沉積年代
沉積物中的碎屑顆粒必須先形成，之後才能被侵蝕、搬運並沉積。因此，沉積年代不能早於其中鋯石的結晶年代。若以「距今多久」表示，最年輕的可信鋯石年齡群可給出最大沉積年代（maximum depositional age, MDA）：
例如，砂岩中最年輕的可信鋯石年齡群為 ，則該砂岩的沉積時間不可能早於這批鋯石結晶；換言之，砂岩的沉積年代應為 或更年輕。這是對沉積年代的上限限制，不等於直接測得沉積當下的年代。
實際判讀時，不宜只採用單一最年輕顆粒。單顆分析可能受鉛流失、分析誤差或樣品污染影響。若多顆年齡相近且分析結果可信，形成最年輕年齡群，通常比單一最年輕顆粒更適合作為最大沉積年代的依據。
第 四 題20 分
原來提出層序地層學觀念時，在層序劃分上採取三分法，亦即有低水位體系域（Lowstand Systems Tract, LST）或大陸棚邊緣體系域（Shelf Margin Systems Tract, SMST）、海進體系域（Transgressive Systems Tract, TST），和高水位體系域（Highstand Systems Tract, HST）等三種。到 21 世紀，學者逐漸接受應增加強制海退（Forced Regression）或海水面下降體系域（Falling Stage Systems Tract, FSST）。
請說明增加海水面下降體系域（FSST）的主要理由為何？並請說明在實際操作上，目前仍有何種爭議？
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核心觀念
本題考的是層序地層學如何依相對海水面變化與地層堆疊樣式，劃分沉積體系域，以及為何要把「海水面下降期間」的沉積獨立列為 FSST。
傳統三分法常把海水面下降期間形成的地層，併入高水位體系域（HST）末期，或視為低水位體系域（LST）的一部分。FSST 的概念則將相對海水面下降期間形成的沉積體獨立出來，通常置於 HST 之上、LST 之下。其代表的關鍵過程是強制海退：相對海水面下降，使岸線向盆地方向遷移，即使沉積物供應量沒有增加，也會造成海退。
解題方法
作答可分成兩部分：先說明 FSST 為何值得獨立劃分，再說明它在剖面上的邊界與成因判讀為何不易一致。重點不是背誦體系域名稱，而是連結「相對海水面下降—岸線向盆地方向遷移—地層堆疊與侵蝕特徵」。
增列 FSST 的主要理由
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海水面下降期間的沉積過程不同於一般高水位沉積。 海水面下降會減少可容空間，促使岸線向盆地方向退移，形成強制海退（forced regression）。這與相對海水面上升或穩定時，因沉積物供應超過可容空間增加而形成的正常海退，成因不同。
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FSST 具有可辨認的地層堆疊特徵。 常見特徵包括向海、向下階移（downstepping）的地層幾何，以及岸線附近遭侵蝕或具侵蝕底界的濱岸砂體。近岸地層可能受海水面下降造成的侵蝕與搬運影響；沉積物也可能向盆地方向轉移，形成較深水區的沉積體。這些特徵使下降期的地層不宜一概視為 HST 或 LST 的延續。
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獨立劃分有助於呈現沉積物重新分配與地層架構。 若把 FSST 併入相鄰體系域，便可能掩蓋海水面下降時岸線退移、近岸侵蝕及沉積物向盆地輸送的關係，也不利於比較不同區域的地層堆疊與沉積分布。
實際操作上的爭議
- FSST 的界面定義與序列界線位置並非各學派一致。 FSST 常以強制海退底界（basal surface of forced regression, BSFR）作為下界；上界則涉及海水面下降結束時的對應界面、共形面或序列界線。
第 五 題20 分
臺灣新第三紀的木山層是臺灣最重要的油氣儲層之一，也是下部含煤層。請說明木山層之主要岩性與沉積環境。
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核心觀念
本題考查木山層的岩性特徵，以及如何由岩性、沉積構造和化石判讀其沉積環境。木山層屬臺灣新第三紀含煤地層，主要分布於北部及西部麓山帶；在北部地層序列中，位於五指山層之上，通常與上覆的大寮層或局部凝灰岩層相接。木山層也是重要的油氣儲集層。
解題方法
作答可依「岩性組合 → 沉積特徵 → 環境解釋」鋪陳。木山層砂岩與泥岩、頁岩及煤層互層，代表沉積作用在陸相與海相影響交替的地帶進行；砂岩中的交錯層理、波痕，以及煤層和碳質泥岩，則可用來說明水流搬運、濱岸作用與沼澤植生堆積。
主要岩性與沉積環境
木山層以白色至灰白色石英砂岩、粉砂岩與頁岩互層為主，常見厚層砂岩；砂岩多為細粒至粗粒，局部含礫，並可見交錯層理及波痕。