112 高普考高考三級 地質 構造地質學 考古題詳解
第 一 題20 分
試以莫爾圓（Mohr Circle）說明下雨天容易山崩的原因。
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核心觀念
本題考查孔隙水壓、有效應力與莫爾－庫侖破壞準則如何共同影響邊坡穩定。岩土材料的剪切強度可表示為
其中 為有效凝聚力， 為有效摩擦角， 為作用於潛在滑動面的有效正向應力。依有效應力原理：
式中 是總正向應力， 是孔隙水壓。
解題方法
在莫爾圖上，橫軸為正向應力 ，縱軸為剪應力 。材料的莫爾－庫侖破壞包絡線為
降雨入滲後，土體含水量增加，孔隙水壓 上升。若先只考慮孔隙水壓的影響，有效正向應力便減少 。因此，以有效應力繪製的莫爾圓會向左移；在主應力總應力增量可忽略的簡化情況下，圓的半徑不變，圓心向左移動。
第 二 題20 分
何謂移位構造（Transposition Structure）？試說明移位構造的特徵及其代表之意義。
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核心觀念
**移位構造（transposition structure）**是岩石經強烈、持續的變形後，原有的平面構造（例如層理、早期片理或脈體）被旋轉、拉長、褶皺或剪切，逐漸轉成與新生構造面近乎平行的構造。原構造因而被「移位」到新的優勢方向，難以從露頭或地質圖上直接辨認。
移位不是岩層沿單一斷層整體平移的意思；它描述的是既有構造在後期變形中被重新定向、改造，並與新構造組合成一套近乎平行的構造面理。常見於高應變區、剪切帶及強烈褶皺變形的變質岩區。
解題方法
回答可依「形成過程—可觀察特徵—地質意義」三個層次展開：
- 先說明原有面狀構造在後期變形下被旋轉、拉長或褶皺，並逐漸與新生片理或剪切面理平行。
- 再描述露頭上可見的構造特徵，例如早期層理被截切、殘留或被拉成透鏡狀，並與後期面理大致平行。
- 最後指出其代表強烈的累積變形與構造疊加，也說明原始地層幾何及早期構造可能已遭大幅改造。
移位構造常由褶皺作用、剪切作用及面理發育共同造成，並非只能歸因於單一變形機制。
特徵及代表意義
一、原有構造被重新定向
原本彼此交切或呈不同方向的層理、早期片理、岩脈等面狀構造，在變形過程中受到旋轉與拉伸，方向逐漸接近後期形成的優勢面理。變形愈強，原有構造愈可能變得不連續、不易追蹤。
二、常見褶皺殘跡與構造透鏡
第 三 題20 分
試述糜嶺岩（Mylonite）與糜碎岩（Cataclasite）之異同。
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核心觀念
本題考查兩種剪切帶中的斷層岩：糜嶺岩（mylonite）與糜碎岩（cataclasite）。兩者都由原岩在剪切或斷層活動中變形、細粒化而成；主要差異在於主導變形機制及其形成的岩石組織。
- 糜嶺岩：以晶體塑性變形為主，常伴隨動態再結晶，使礦物顆粒細化並形成明顯的片理或線理。
- 糜碎岩：以脆性破裂、碎裂與磨碎為主，通常由角礫狀碎屑及細粒基質組成，片理或貫穿性組構通常不明顯。
解題方法
作答時可從四個面向比較：變形機制、形成條件、岩石組織、常見產狀。判斷核心是觀察岩石細粒化的原因：若主要由礦物晶體塑性變形與再結晶造成，判為糜嶺岩；若主要由顆粒破裂、碎屑旋轉與磨碎造成，判為糜碎岩。
| 比較面向 | 糜嶺岩（Mylonite） | 糜碎岩（Cataclasite） |
|---|---|---|
| 主導機制 | 晶體塑性變形、動態再結晶 | 脆性破裂、碎裂與磨碎 |
| 常見形成條件 | 較高溫、較高圍壓的韌性剪切環境，常見於較深部剪切帶 | 較低溫、較低圍壓的脆性剪切環境，常見於較淺部斷層帶 |
| 顆粒細化方式 | 晶粒變形、亞晶形成及再結晶，常與剪切作用共同發生 | 礦物顆粒破碎，碎屑旋轉、摩擦及進一步磨碎 |
| 典型組織 | 細粒而具明顯片理、線理；常見拉長的石英帶與殘存較大斑晶 | 常見角狀岩屑或礦物碎屑，分布於細粒基質中；通常缺乏明顯貫穿性片理 |
| 常見指標 | 礦物拉長、定向排列、動態再結晶；斑晶可被細粒基質包圍 | 破裂面、碎屑與細粒基質；可見碎裂及粒間摩擦特徵 |
第 四 題20 分
試述岩層在深埋（Burial）、擠壓（Strain）、抬升（Unloading）及冷卻（Cooling）之狀態下所造成的節理特徵。
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核心觀念
節理是岩體中的破裂面，兩側沒有可辨識的剪切位移。節理形成於岩石局部拉張應力或流體壓力足以克服岩石抗拉強度之時；判讀成因時，須同時考慮岩石所處的埋藏深度、差應力、抬升卸載與溫度變化。
本題要比較岩層經歷深埋、構造擠壓、抬升卸載及冷卻時的應力變化，以及因此形成的節理方向、分布和形態。以下以一般沉積岩層及均質岩體的典型情形說明。
解題方法
依序追蹤各階段中圍壓、差應力與體積變化的改變，再把應力狀態連結到節理面方向。節理面大致垂直於最大張應力方向；構造擠壓時常形成與最大壓縮方向相關的張裂節理；卸載或冷卻造成收縮張裂時，則依岩體幾何與約束條件形成相應的裂隙組。
各狀態下的節理特徵
一、深埋（Burial）
岩層被上覆沉積物覆蓋後，垂直負荷與圍壓增加。若岩層承受近似均勻的埋藏壓力，岩體傾向壓密，直接張裂的機會降低；但不同岩性層的力學性質、壓密程度與孔隙流體壓力不同，仍可產生局部差應力。
若孔隙流體壓力升高，有效正應力會降低。當流體壓力足以使岩石張裂，便可形成水力裂隙；裂隙通常垂直於最小主壓應力方向，並可切穿或受岩性層界面限制。沉積岩中也可見受層理與岩性控制的層內節理。
二、擠壓（Strain）
構造擠壓造成差應力與變形。岩石若在脆性條件下變形，可形成張裂節理與剪裂構造；題目所問的節理以張裂為主，節理面通常垂直於最大張應力方向，而最大張應力方向常與最大壓縮方向不同。
在水平擠壓、垂直主應力較小的情形，常可形成近垂直的張裂節理。節理可成組出現，並與褶皺、劈理或斷層等構造具有幾何關係。擠壓若使孔隙流體壓力升高，也可能促發水力裂隙。
三、抬升與卸載（Uplift / Unloading）
第 五 題20 分
如何以岩石劈理與岩層面的關係在變質岩地區判定區域地質構造？
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核心觀念
劈理是變形與變質作用形成、具有規則方向的面狀構造；層理則記錄原始沉積層面。在褶皺變形中，劈理常近似平行於褶皺軸面，稱為軸面劈理。因此，比較劈理與層理的產狀，可用來推測褶皺軸面、褶皺位置與區域構造。
解題方法
- **辨認並測量兩種面理：**在露頭或剖面上分辨層理與劈理，分別記錄走向、傾向及傾角。變質岩中層理可能不明顯，可藉由成分或顏色差異、變質層帶及殘留沉積構造辨認。
- **判斷劈理與褶皺軸面的關係：**若劈理大致平行於褶皺軸面，便可用劈理方向推定褶皺軸面方向；若劈理有扇狀變化，則綜合多處量測，估計其區域性軸面趨勢。
- **利用劈理與層理的交線：**劈理面與層理面相交會形成線理。若劈理為軸面劈理，這條交線通常近似平行於褶皺軸，可據以推估褶皺軸的方位與俯衝方向。
- **沿區域剖面比較兩者的夾角與傾角：**褶皺兩翼上的層理傾向相反，而劈理通常較連續、近似軸面方向。比較各露頭的劈理—層理夾角及層理傾向，可描繪褶皺翼部、轉折部與可能的背斜、向斜位置，並判讀褶皺的非對稱性及傾伏方向。