112 高普考高考三級 地質 地形學 考古題詳解

112 年・高普考・高考三級・地質
試題代碼 地形學

第 一 題20 分

請搭配簡圖,解釋下列地形名詞:(每小題 4 分,共 20 分)

(一)自然堤(Natural levee)

(二)三角切面(Triangle facet)

(三)扇階(Fan terrace)

(四)潮埔(潮汐灘地,Tidal flat)

(五)風化層(Regolith)

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核心觀念

本題考河川、山麓、海岸與地表風化作用所形成的地形,重點是辨認各地形的形成環境、物質來源、形態特徵及其演育關係。作答時宜先說明形成作用,再描述平面或剖面形狀,並以簡圖標示相對位置。

解題方法

逐項依「在哪裡形成、如何形成、外形如何」作答。簡圖不必按比例繪製,但須標出河道、山麓、海岸或基岩等辨識要素。

(一)自然堤(Natural levee)

**定義與形成:**自然堤是河川氾濫時,洪水越過河岸漫流至兩側洪氾平原,因流速突然降低而沉積泥砂所形成的沿河岸狹長微高地。較粗的砂、粉砂常沉積在靠近河道處,較細的黏土則可被帶到較遠處。

**形態與意義:**自然堤通常與河道大致平行;河道兩側的自然堤之間及堤外低地,可能發育背沼或沼澤。它是河川氾濫與沉積作用的地形,不是人工築堤。

剖面(非按比例)

洪氾平原 自然堤 河道 自然堤 洪氾平原
_____________/‾‾‾\_______/ \_______/‾‾‾\____________

(二)三角切面(Triangle facet)

**定義與形成:**三角切面是山麓斷層崖或斷層控制的山地前緣,受支流切割後形成的三角形坡面。河流侵蝕山麓坡面,使原本連續的斷層崖或山麓坡被切分;各支流之間保留下來的坡面,從側面觀察呈三角形。

**辨認重點:**三角切面通常排列於山地前緣,坡面底部接近山麓或盆地;它反映斷層地形與河流侵蝕共同作用。不可只因坡面呈三角形,就把一般三角形山坡都稱為三角切面。

側視

山地
 /\ /\ /\
 / \ / \ / \
/ \___/ \___/ \___ 山麓/盆地
 三角切面 切割谷地

(三)扇階(Fan terrace)

**定義與形成:**扇階是沖積扇因河流下切而留下的階狀地形。沖積扇先由山區河流攜帶大量沉積物,在山口或山麓流速降低時堆積而成;之後河流下切原有扇面,舊扇面便高於現今河道或新扇面,形成扇狀的階地。

**辨認重點:**扇階的沉積物與沖積扇相同,常呈由扇頂向扇端展布;「扇」指原有沖積扇形態,「階」指下切後留下的高差。它不是河流單純側向遷移形成的狹長河階。

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第 二 題20 分

(一)列表說明岩漿性質、火山噴發類型和岩漿噴出量多寡與所形成之火山地形的關係,火山地形應至少舉出 4 例。(12 分)

(二)舉出海岸山脈、北部海岸的地形特徵,如何受到過去火山作用的影響。(8 分)

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核心觀念

火山地形主要受三組因素控制:岩漿的黏度與含氣量、噴發方式,以及噴出物的總量和噴發速率。矽含量高、溫度較低或結晶較多的岩漿,通常黏度較高,氣體較不易逸出;玄武岩質岩漿則通常較熱、黏度較低,較容易流動。岩漿含氣量與水岩漿作用也會影響爆炸性,因此不能只用岩漿成分判斷噴發方式。

解題方法

作答時可依「岩漿性質 → 噴發方式 → 噴出物如何堆積 → 地形」說明。再加入噴出量:小量噴出常形成局部錐體或熔岩丘;大量、長期噴出可堆疊成大型火山;若大量岩漿以爆炸方式噴出,火山頂部或地下岩漿庫可能塌陷,形成破火山口。

岩漿性質與噴發方式噴出量特徵主要形成的火山地形
低黏度玄武岩質岩漿,氣體容易逸散,以溢流式噴發為主長期、大量熔岩流反覆疊加盾狀火山:坡度緩、範圍廣,如夏威夷的冒納羅亞火山
低黏度玄武岩質岩漿,熔岩流動性強單次或多次熔岩流覆蓋廣大區域熔岩台地:大面積熔岩層堆疊而成,如德干熔岩台地
中等黏度的安山岩質岩漿,氣體不易完全逸出,溢流與爆炸噴發交替多次噴發,熔岩流與火山碎屑層交替堆積複式火山(層狀火山):呈錐形,常有較陡的火山坡,如富士山
黏度較高、含氣量較高的岩漿,爆炸性噴發,火山碎屑堆積於火口周圍噴出量通常較小至中等,常以火山渣或火山彈堆積火山渣錐(火山灰錐):錐體較小、坡度較陡,中央常有火口,如墨西哥帕里庫廷火山
高黏度的英安岩或流紋岩質岩漿,熔岩不易流遠,可擠出火口噴出量常較有限,集中在火口附近熔岩穹丘:黏稠熔岩在火口附近堆成圓丘狀
高黏度、富氣岩漿發生強烈爆炸噴發,排出大量火山灰與浮石大量岩漿或碎屑迅速噴出後,頂部或岩漿庫塌陷破火山口(破火山陷落盆地):尺度大,常由塌陷而非單純爆炸挖掘形成

解題技巧

掌握「低黏度易溢流、高黏度易爆炸」這個方向,再依噴出物的堆積或塌陷判斷地形:熔岩廣布可形成盾狀火山或熔岩台地;熔岩與碎屑交替堆積形成複式火山;火山碎屑集中堆積形成火山渣錐;黏稠熔岩堆在火口附近形成熔岩穹丘;

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第 三 題20 分

濱臺(shore platform)是岩石海岸的一種地形。

(一)濱臺的定義為何?主要受到哪些風化、侵蝕作用影響?(6 分)

(二)臺灣東北部海岸濱臺發達,哪些環境因子有助於濱臺的形成與擴展?(8 分)

(三)三貂角南側的萊萊濱臺(圖 1),有「洗衣板地形」之盛稱,其上突起之岩脊一側陡、一側緩,高度數公分至數十公分不等,岩脊之間若積水則反光。請搭配圖示,說明該處地形的成因。(6 分)

🖼️【此處有附圖,請對照原卷】

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核心觀念

本題考查岩石海岸的濱臺(shore platform,又稱波蝕臺)及其形成條件,重點包括:

  1. 濱臺的地形定義與形成作用。
  2. 臺灣東北部海岸的波浪、岩性、構造、潮汐與氣候條件。
  3. 萊萊濱臺「洗衣板地形」的差異侵蝕與傾斜岩層控制。

解題方法

作答時依序掌握「定義 → 形成作用 → 區域環境 → 圖示地形成因」:

  • 先說明濱臺位於海崖前方,為近水平或微向海傾斜的基岩平台。
  • 再說明海浪侵蝕與風化作用使海崖後退,濱臺向陸側擴展。
  • 東北海岸部分則從「侵蝕力量強、岩石容易被削蝕、潮間帶暴露充分、地形能長期保存」等方面說明。
  • 萊萊濱臺則須將圖中的平行岩脊、溝槽,以及岩脊一陡一緩的非對稱形態,連結至傾斜沉積岩層與差異侵蝕。

(一)濱臺的定義與主要作用

濱臺是指海崖前方,沿海岸延伸、略向海側傾斜的平坦或緩斜基岩面,通常分布於潮間帶至近海淺水區,亦稱波蝕臺。其陸側常與海崖或海蝕凹壁相接,海側則逐漸沒入海中。

濱臺主要由下列作用形成:

  1. 海浪侵蝕作用 波浪在高潮位附近反覆衝擊海崖基部,產生水壓、氣穴爆破、磨蝕與撞蝕,形成海蝕凹壁,使上方岩壁崩落,海崖逐漸後退。

  2. 岩屑磨蝕作用 礫石、砂粒被波浪搬運並撞擊基岩,像研磨材料般削低、磨平濱臺表面。

  3. 風化作用 潮濕、乾濕循環、鹽類結晶、溫度變化及生物作用,使岩石裂隙擴大、強度降低,增加海浪侵蝕效率。

  4. 潮汐與潮間帶作用 潮汐使岩石週期性浸水與曝露,擴大作用高度範圍,也使濱臺表面受到乾濕交替與鹽風化。

因此,濱臺的發育可概括為:海浪與潮汐在海崖基部侵蝕,加上風化削弱岩石,導致海崖後退,原海崖基部逐漸形成較平坦的基岩面。

(二)臺灣東北部海岸濱臺發達的環境因子

  1. 東北季風與颱風所造成的強烈波浪 臺灣東北部直接面向東北季風及外海,冬季季風浪強;颱風期間又有巨大風浪與暴潮,波浪侵蝕能力強,有利於海蝕凹壁及濱臺形成。

  2. 岩層具有節理、裂隙及層面 岩石構造面提供海水入侵及風化的通道。波浪水壓進入裂隙後反覆作用,容易造成岩塊崩落,促進海崖後退。

  3. 沉積岩層理明顯,易產生差異侵蝕 東北部部分海岸由砂岩、頁岩等沉積岩組成,不同岩層抗蝕力不同,弱岩層容易被侵蝕,強岩層則保留下來,形成平臺、溝槽及岩脊等微地形。

  4. 潮間帶寬廣且基岩裸露 潮汐使海岸岩面反覆浸水、曝露,波浪侵蝕可作用於較大的垂直範圍;若泥沙覆蓋少,基岩可直接受到波浪磨蝕。

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第 四 題20 分

邊坡崩壞(mass movement, mass wasting)的類型繁多,也有多種分類方式和判釋依據。

(一)崩壞分類最常用的指標有二,其一為運動類型(type of movement),請寫出另外一個指標與其次分類。(2 分)

(二)各種崩壞類型的運動形式,主要由含水程度和運動速率決定,常以三角圖表示(圖 2)。請依序寫出「乾、濕、快、慢」在兩斜邊之位置的代號,並請依序寫出塌陷(slump)、潛移(蠕動,creep)和土石流在圖中的位置,也請以代號表示。(8 分)

(三)有學者提出在等高線地形圖判釋邊坡崩壞地形的操作步驟,(圖 3)是其第 1 步驟(圖中單位:公尺)。請指出圖中兩處主要地滑的位置,應以其「主崩崖」中間點的「坐標」為代表寫出答案(左下角為原點),例如:XX 點為「以北 450 公尺、以東 480 公尺處」或「N 450,E 480」,並請說明你判斷出該處為地滑的理由。(10 分)

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核心觀念

邊坡崩壞的分類,最常用兩項指標為:

  1. 運動類型:如滑動、流動、潛移、崩落等。
  2. 移動材料種類:分為岩塊(rock)、碎屑(debris)與土(earth)。

圖 2 則以「運動形式、含水程度與運動速率」綜合判斷各類邊坡崩壞。

解題方法

(一)分類指標

除「運動類型」外,另一項指標為「移動材料種類」,其次分類為:

  • 岩塊崩壞(rock)
  • 碎屑崩壞(debris)
  • 土壤崩壞(earth)

(二)三角圖判讀

圖 2 三角形三個頂點分別代表:

  • FLOW:流動
  • SLIDE:滑動
  • HEAVE:隆起或推擠

沿左側斜邊,越接近 FLOW 表示含水量越高;越接近 SLIDE 表示越乾。沿底部方向,越接近 SLIDE 表示運動速率較快,越接近 HEAVE 表示運動速率較慢。

因此:

  • 乾:B
  • 濕:A
  • 快:C
  • 慢:D

各類型位置為:

  • 塌陷(slump):戊
  • 潛移(creep):庚
  • 土石流(debris flow):乙

(三)等高線地形圖判釋

判釋地滑時,先找出地形上方的主崩崖,再以主崩崖中間點的坐標代表地滑位置。主崩崖通常具有下列特徵:

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第 五 題20 分

石灰岩地景主要出現在可溶性岩類出露的地區,但除了化學風化作用之外,也同時受到其他地形作用的影響。

(一)石灰岩的溶解速率受到許多因素的影響,例如溫度效應、壓力效應、混合效應等。地下溶洞的洞穴頂部或側壁常可見到滴石(drip stone),而且地下溶洞較常出現在地下水面附近,這些與壓力效應、混合效應有何關係?(10 分)

(二)壽山國家自然公園以石灰岩地景著稱(圖 4),洞穴大多呈高窄的狹長形。請說明該公園之洞穴地形的主要成因。(10 分)

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核心觀念

本題考查石灰岩喀斯特地形的兩項重要機制:

  1. 壓力效應:影響地下水中二氧化碳的溶解量,進而控制碳酸的形成與方解石溶解、沉澱。
  2. 混合效應:不同來源、不同化學性質的地下水混合後,常形成對方解石更具侵蝕性的水,使溶蝕作用增強。
  3. 構造控制:洞穴常沿節理、裂隙、斷層與層面發育,洞穴形態會反映岩層構造與地下水流路。

石灰岩溶解的基本反應為:

CO2+H2O⇌H2CO3\mathrm{CO_2+H_2O \rightleftharpoons H_2CO_3} CaCO3+H2CO3⇌Ca2++2HCO3−\mathrm{CaCO_3+H_2CO_3 \rightleftharpoons Ca^{2+}+2HCO_3^-}

地下水含有較多二氧化碳時,碳酸含量增加,對石灰岩的溶解能力也較強。


解題方法

(一)壓力效應、混合效應與滴石、洞穴位置的關係

1. 壓力效應

地下水在土壤層中取得大量二氧化碳,且在地下深處承受較高壓力。壓力升高時,二氧化碳較容易溶於水中,使地下水形成較多碳酸,增強石灰岩溶解作用。

地下水沿裂隙向下流動時,通常具有較高的二氧化碳含量與溶解能力;當地下水流入洞穴後,環境壓力降低,且洞穴與大氣相通,二氧化碳容易逸散:

壓力降低→CO2逸出→碳酸含量降低\text{壓力降低} \rightarrow \mathrm{CO_2} \text{逸出} \rightarrow \text{碳酸含量降低}

此時地下水對方解石的溶解能力減弱,水中原本溶解的鈣、碳酸氫根逐漸達到過飽和,方解石便沉澱:

Ca2++2HCO3−→CaCO3+CO2+H2O\mathrm{Ca^{2+}+2HCO_3^- \rightarrow CaCO_3+CO_2+H_2O}

因此,洞穴頂部的水滴在滴落過程中會因壓力降低、二氧化碳逸出而沉澱碳酸鈣,形成鐘乳石;洞穴底部則可形成石筍,統稱滴石。

洞穴側壁的水膜也會因壓力降低與二氧化碳逸散而沉澱方解石,形成流石、石幕等沉積形態。

2. 混合效應

不同地下水的混合會改變水的二氧化碳分壓、離子濃度與飽和狀態。即使兩種水各自已接近方解石飽和,混合後仍可能因化學平衡改變而對方解石呈現較強的不飽和狀態。

因此:

不同地下水混合→水化學性質改變→方解石溶解能力增加\text{不同地下水混合} \rightarrow \text{水化學性質改變} \rightarrow \text{方解石溶解能力增加}

混合效應可在下列位置特別明顯:

  • 地下水面附近;
  • 降水補注的淡水與深部地下水交會處;
  • 淡水與海水混合的地下水帶;
  • 不同流路的地下水匯流處。

3. 為何洞穴常出現在地下水面附近

地下水面附近是降水入滲水與深部地下水交會、混合的重要區域。此處常同時具備:

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