114 高普考高考三級 地質 水文與工程地質學 考古題詳解

核心觀念

本題要辨認含水層及含水地層的主要水力特性參數，並說明每個參數代表的物理意義、量綱與取得方式。水力特性通常透過抽水試驗、注水試驗或單孔瞬時水位變化試驗，觀察水位隨時間與空間的變化，再配合地層厚度、岩心或粒徑資料判釋。

常用關係式包括達西定律與含水層參數間的換算：

其中 $Q$ 為流量、$K$ 為水力傳導係數、$i$ 為水力坡降、$A$ 為流動截面積、$T$ 為透水量係數、$b$ 為含水層厚度、$S_s$ 為比儲水係數、$S$ 為儲水係數。

解題方法

題目要求列舉至少五項，作答宜涵蓋「水流通過地層的難易程度」、「單位寬度含水層的導水能力」及「水位變動時地層釋水或蓄水能力」等面向。以下列出八項，並將每項的常用調查方法一併說明。

核心觀念

本題考查水文地質調查如何支援兩類地下資源場址評估：一是將二氧化碳注入深部地層的碳封存場，二是利用地下熱能的地熱潛勢區。兩者都要釐清地下水與地層的分布、流動及連通性，但評估重點不同：

• 碳封存重視注入層的儲存能力，以及上覆隔水層能否長期阻止二氧化碳與高鹽度地層水上移或外洩。
• 地熱開發重視熱源、熱儲集層、流體供應與流動通道，也要評估回注能力、地表水及淺層地下水是否會受影響。

兩類場址都應掌握地層架構、地下水水頭與流向、水力傳導性、孔隙率與儲集性、流體化學及地層間的水力連通性，並以鑽井、地球物理、抽注水試驗、地下水監測與水化學分析等資料建立三維地質及水文地質模型。

解題方法

作答可依「場址條件 → 調查方法 → 評估成果」三層展開。先分別說明碳封存與地熱開發所需的水文地質條件，再列出探勘階段的調查工具，最後說明調查結果須呈現的場址特性。這樣能將「有沒有合適地層」與「如何證明合適」連結起來。

一、碳封存場的水文地質條件

1. 具足夠容量與注入能力的深部儲集層 儲集層宜為具孔隙度及滲透性的砂岩、碳酸鹽岩等地層，可容納注入的二氧化碳及被置換的地層水，並能在可接受的壓力下持續注入。需評估孔隙率、有效厚度、孔隙連通性、滲透率及注入壓力變化。

2. 具連續性與低滲透性的封蓋層 儲集層上方應有厚度、分布範圍及封閉性足夠的頁岩、泥岩或蒸發岩等低滲透地層，以限制二氧化碳與地層水向上移動。封蓋層的裂隙、斷層及井筒等人為通道亦須納入評估。

3. 有利的深度與地層水條件 深部地層的壓力與溫度應適合二氧化碳以高密度流體狀態儲存；儲集層通常應與可供飲用或灌溉的淺層地下水系統隔離。地層水的鹽度、化學組成及其與岩石、二氧化碳反應後的變化，也會影響封存安全與長期穩定性。

4. 地質構造與水力邊界須可評估 需辨識斷層、褶皺、裂隙及地層尖滅等構造，判斷其是否形成封閉邊界或外洩通道；並了解地下水流場與壓力傳遞範圍，避免注入造成不利的地層壓力升高或流體遷移。

二、地熱資源開發潛勢區的水文地質條件

1. 有可利用的熱儲集層與流體 地下應有足夠溫度及體積的熱儲集層，並具有適當孔隙或裂隙，使熱水或蒸汽能在其中儲存、流動及被抽取。評估需掌握溫度、地層厚度、裂隙分布、滲透性與產能。

2. 有利的補注、循環與回注條件 地熱流體需有補注來源及可辨識的流動路徑；生產後的流體通常須回注，以維持壓力並降低地表排放。場址應有適當的生產井與回注井配置條件，且回注不致造成不利的熱突破、污染遷移或壓力異常。

3. 熱源與地層構造具可行性 熱源可與火成活動、深部熱流或地殼構造環境相關；斷層與裂隙可作為流體通道，也可能造成流體快速散失或與淺層含水層連通。須釐清其深度、延伸性及水力作用。

核心觀念

本題考查三件事：臺灣活動斷層的分類與年代定義、活動斷層地質敏感區的劃設方式，以及「斷層條帶地質圖」與「地質敏感區範圍圖」的用途差異。法規依據為《地質法》及《地質敏感區劃定變更及廢止辦法》；以下以命題當年（民國 114 年）適用的規定與分類用語為準。

解題方法

先依斷層最近一次活動年代區分活動斷層類型；再說明地質敏感區是以斷層跡及易受錯動影響的範圍為標的，依兩側變形特徵劃設；最後比較兩種圖資的調查資料、用途及可確認程度。

一、各類型活動斷層的定義

• 第一類活動斷層：有證據顯示過去一萬年內曾活動的斷層。
• 第二類活動斷層：有證據顯示過去十萬年至一萬年內曾活動的斷層。
• 第三類活動斷層：有可能為活動斷層，但對斷層是否存在、活動年代或未來再活動性仍有疑義者，亦稱存疑性活動斷層。

第一、二類的分類依據是目前可取得的最近一次活動年代證據，不代表地震危險度高低。依民國 114 年修正公布的活動斷層分布圖，已不再區分第一類與第二類；但回答題目所問的「各類型」時，仍應交代此一傳統分類及第三類的意義。該修正不再區分第一、二類，並未改變本題以命題當年分類概念作答的方式。

二、活動斷層地質敏感區的劃設原則

1. 標的斷層：以過去十萬年內有活動證據的斷層為主要劃設對象。
2. 劃設範圍：包括斷層地表位置在學理上可接受的變動範圍，以及斷層錯動可能造成嚴重影響的區域；重點在標示易受地表錯動或破裂影響的範圍。
3. 依兩側變形狀況圈繪：

• 斷層兩側變形大致對稱時，原則上在兩側劃設等寬範圍，各約 150 公尺。
• 兩側變形不對稱時，原則上劃設不等寬範圍。逆斷層主要變形側（上盤）約 200 公尺，非主要變形側（下盤）約 100 公尺。

4. 依地質證據與調查成果調整：劃設需有足夠精度的斷層位置與地表地質證據；依地形、地層錯移及相關調查成果圈繪，並非只沿斷層名稱或概略線位機械地畫出固定寬度。

核心觀念與解題方法

本題考查由地形坡度陰影圖與水系判讀：

1. 坡度陰影：深色代表坡度大、地形起伏強；淺色代表坡度小、谷地、階地或緩坡。
2. 水系型態：可反映地形起伏、岩性差異及構造控制。
3. 地形與水系綜合判釋岩性：利用侵蝕抗力差異、地層走向及節理斷層對河谷的控制。
4. 道路工程地質：區分道路上邊坡的挖方邊坡與下邊坡的填方邊坡，分別判斷其崩塌與養護問題。

圖中未提供地質圖、地層產狀及節理資料，因此岩性與崩塌型式須依地形、水系所顯示的合理地質假設判釋。

（一）地形及水系特徵

1. 地形特徵

圖中深色區分布廣，顯示本區以山地、陡坡及狹窄稜谷地形為主，地形起伏大。山稜大致呈長條狀延伸，谷地多狹長且切割明顯，局部形成陡峭谷壁與深切的 V 形谷。

道路沿山坡盤繞，部分路段沿谷地或坡腰通過；道路附近坡度變化大，顯示施工時須反覆進行挖方、填方及跨越溪溝工程。右側橋梁附近可能位於溪谷匯流或河谷較寬處，具有河岸沖刷與橋台基礎受水流影響的問題。

2. 水系特徵

水系整體呈現受地形控制的樹枝狀至平行、次平行水系：

• 支流數量多，顯示地表切割程度高、集水區坡度較大。
• 河流多沿山谷發育，具有明顯的谷地控制。
• 部分河段較直且方向集中，可能受到地層走向、節理或斷層控制。
• 山坡上的支流短而陡，降雨時逕流集中，具有高洪峰、強侵蝕及土石流發生潛勢。
• 支流匯入主流處可能形成沖積扇、堆積帶或局部谷地拓寬。
• 道路跨越溪流及沿溪行經的路段，容易受到河岸沖刷、溪溝下切及洪水淘刷影響。

因此，本區可概括為「陡峻山地、狹長谷地、河流切割強烈、局部構造控制明顯」的地形水系環境。

（二）可能的地層岩性及判釋依據

1. 可能岩性

合理判釋本區為沉積岩地層，較可能是砂岩、頁岩或泥岩互層，且地層具有一定傾斜及構造控制；局部亦可能夾有較厚砂岩層或硬質岩層。

2. 判釋依據

（1）差異侵蝕

深色陡坡與淺色緩坡交替分布，顯示不同岩層的抗侵蝕能力不同：

• 砂岩較硬，容易形成陡坡、山稜及突出地形。
• 頁岩、泥岩較軟，容易形成凹坡、鞍部及谷地。
• 砂岩與頁岩互層可形成長條狀平行山稜與谷地。

（2）水系具方向性

水系部分呈平行或次平行排列，且部分河段較直，顯示河流受到地層走向、層面、節理或斷層控制。此種水系不完全符合均質岩體中自由發育的典型樹枝狀水系。

（3）地形呈條帶狀

山稜與谷地呈長條狀延伸，反映地層或構造具有方向性。若存在厚薄相間、軟硬相間的傾斜沉積岩層，便容易形成脊谷相間的地形。

故本題最適合的判釋是：具構造控制的傾斜沉積岩，主要由砂岩與頁岩、泥岩互層組成。

（三）道路邊坡工程地質特性

1. 道路整體工程地質環境

道路由左上方盤繞至右下方，長距離沿等高線或谷地通過，將穿越陡坡、坡腳、溪溝及局部河谷。此種道路通常具有下列特性：

• 挖方與填方邊坡交替出現。
• 邊坡高度及坡度變化大。
• 地層面、節理及斷層可能控制邊坡破壞方向。
• 降雨入滲後，頁岩、泥岩及風化層強度降低。
• 溪流下切或沖刷坡腳時，會削弱道路及邊坡穩定性。
• 道路截水使上方集水集中，若排水不良，容易造成邊坡滑動及路基破壞。

2. 道路上邊坡可能發生的崩塌

道路上邊坡是山側的挖方邊坡，主要可能發生：

（1）落石及崩落

若砂岩形成陡峭岩壁，岩體受到節理切割、風化或地震作用，可能發生個別岩塊掉落、岩塊崩落或小型岩崩。

（2）平面滑動