113 專技高考高等考試 應用地質技師 地層學與構造地質學 考古題詳解

核心觀念

Walther 定律（相序列定律、相對比定律）說明連續且整合的垂向地層相序列，反映沉積環境在水平方向上彼此相鄰的排列。因此，垂向相接的沉積相，原先應曾在沉積盆地中側向鄰接；隨著沉積環境移動，原本側向相鄰的相便可能在同一地點先後沉積，形成上下疊置的地層。

此定律不是單靠岩性相似與否判定地層年代的法則；它是以地層連續、相序列具有沉積上的連繫為前提，運用垂向相序來推論側向沉積環境關係。

解題方法

作答時抓住兩個關鍵：一是垂向的相變如何對應側向相鄰的沉積環境；二是有無沉積間斷。若垂向相序連續，環境界線可以側向遷移，使不同沉積相依序出現在同一地點；若地層紀錄中有間斷，垂向相鄰便不必然代表原先側向相鄰，不能直接套用定律。

（一）何謂 Walther’s Law？（5 分）

Walther 定律指出：在連續、整合的沉積地層中，垂向上相互接續的沉積相，代表沉積時曾在水平方向上彼此鄰接的沉積環境；這些環境因側向遷移，才在地層紀錄中呈現上下疊置。

例如，海岸向海方向依序有潮坪、海灘、近濱與外海等沉積環境。若海岸線向陸遷移，固定地點會依序接受較靠海的環境沉積，垂向上便可記錄由潮坪或海灘相轉為近濱、外海相的變化。

（二）為何 Walther’s Law 可以解釋「相變」？（5 分）

不同沉積環境會形成不同沉積相；沉積環境的界線若因海進、海退、三角洲前積等作用而側向移動，固定地點便會先後處在不同環境中。於是，原本在空間上相鄰的沉積相，會隨環境遷移而先後沉積，形成垂向上的相變。

核心觀念

生物地層是依據地層中的化石種類、組合、豐度或化石延限所劃分的地層單位；時間地層（chronostratigraphy）則依地層形成的時間範圍劃分，單位的上下界在定義上代表全球同一時間面。

因此，兩者的劃分依據不同：生物地層看化石紀錄，時間地層看形成時間。

解題方法與判斷

生物地層的界線通常不保證等時。化石首次出現或末次出現的位置，可能受生物遷徙與擴散速度、環境適應範圍、沉積相變化、化石保存條件及採樣完整度影響。同一生物可能先後抵達不同地區，因此同一生物帶的界線在不同地點未必代表同一時間。

時間地層的界線則依定義為等時面，其目的在表示特定時間區間內形成的岩層。

生物地層對比仍是判定相對年代及建立時間對比的重要工具；若化石演化快速、分布廣泛且受環境限制較小，生物帶界線可接近等時面，但不能因此將生物地層單位本身視為必然等時。

解題技巧

記住判斷關鍵：依化石出現與分布定義的單位，不必然等時；依形成時間定義的時間地層，界線才是等時的。

（二）沉積岩磁地層學為何選細顆粒泥岩或石灰岩，不選砂岩？

核心觀念

磁地層學測量岩石的剩餘磁化方向，藉此判定沉積時地磁場的極性，並建立正、反磁極性帶。沉積岩中的細小磁性顆粒在沉降、沉積與埋藏過程中，較能記錄當時地磁場方向。

解題方法與理由

泥岩及細粒石灰岩通常含有細小磁性顆粒，沉積時顆粒受到流體擾動的影響較小，也較容易在沉積後穩定固定。這有助於保存較具代表性的沉積剩磁。

砂岩顆粒較粗，容易受水流搬運、翻滾、分選及再搬運影響；其中的磁性顆粒較難在沉積時穩定排列並保留當時地磁方向。砂岩也可能含有由較老岩石侵蝕而來的磁性顆粒，保存的是源岩既有磁化，而非沉積時的地磁方向，造成剩磁訊號混雜。

石灰岩可由細粒碳酸鹽物質沉積或成岩形成，若其磁性載體能記錄並保存沉積或早期成岩時的地磁訊號，也適合作為研究材料。

解題技巧

磁地層採樣的重點是找出能可靠記錄沉積時地磁方向的磁性載體，並避免粗粒搬運與再搬運造成的方向偏差。考題所述「不可以挑選砂岩」是指一般研究材料的選擇原則；實際上砂岩並非絕對不能研究，但須確認其剩磁來源與保存品質可靠。

（三）如何在震測剖面中建立沉積層序？

核心觀念

核心觀念

本題考查臺灣西部麓山帶的地質分區，以及區域造山作用如何影響地層的年代、厚度、岩性與構造。作答時要分清兩個比較方向：

• 內、外麓山帶：比較由東向西的地層年代、地形與褶皺逆衝構造差異。
• 北、南部麓山帶：比較以北港高區為界的地層發育、沉積環境與沉積物來源差異。

解題方法

先用「位置—年代—岩性—構造」整理內、外麓山帶，再用「地層時代—厚度—岩性／沉積相—構造演化」比較北、南麓山帶。尤其要指出北港高區是區域性基盤高區，會影響沉積空間、沉積中心及南北地層對比；它不是單純的地形分界線。

（一）內麓山帶與外麓山帶的地質及構造差異

兩者大致以一系列逆斷層及相關構造為界，內麓山帶位於東側、較靠近造山帶內部；外麓山帶位於西側、較靠近前陸盆地與海岸平原。

**地質意義：**臺灣造山作用形成的褶皺逆衝帶會向西遷移，較早變形的岩層位於較東側，較晚變形的前緣構造則出現在西側。因此，內麓山帶一般呈現較老地層與較強變形，外麓山帶則呈現較年輕地層與較開闊的構造。外麓山帶的部分構造形成時間較晚，部分構造仍具活動性。

（二）北部麓山帶與南部麓山帶的組成地層特徵差異

北港高區以北與以南的地層發育史不同。北部較早進入造山及前陸盆地發育階段；北港高區以南在部分時期仍保有被動式大陸邊緣的沉積特徵，兩區因此出現年代、厚度與沉積相的差異。

核心觀念 斷層彎曲褶皺由逆衝斷層的滑脫面沿著斷層階梯移動所形成。斷層面由較平緩的斷坪（ramp）轉入較陡的斷坡（flat），上覆岩層沿斷層滑動時，因通過幾何轉折而發生旋轉，形成褶皺。典型幾何為平行褶皺（平行層褶皺）：地層厚度大致維持不變，層面在斷坡上、下方產生轉折。

解題方法與示意圖 繪圖時先畫出具斷坪—斷坡—斷坪幾何的逆衝斷層，再畫上覆岩層沿斷層移動後形成的褶皺。下圖為概念剖面，向右為逆衝運動方向；斷層上下盤與地層幾何應在圖中清楚標示。

 背斜
 ／‾‾‾＼
上覆岩層 ___________／ ＼____________
 ↑ ＼
 │ ＼ 斷坡（ramp）
斷層面 ______________／ ＼____________
 斷坪（flat） 斷坪（flat）
 → 逆衝運動方向

岩層沿下方斷層面向右移動，通過斷坡時隨斷層面轉折而旋轉，於斷坡上方形成背斜；斷層位移與斷層幾何共同控制褶皺的形狀及幅度。此模型的判斷重點是：褶皺與斷層的斷坪—斷坡幾何相對應，褶皺形成於岩層通過斷層彎折處。

（二）斷層擴展褶皺（fault-propagation fold）

核心觀念 斷層擴展褶皺形成於逆衝斷層向前端傳播、但尚未貫穿上覆地層的階段。斷層位移集中在斷層尖端附近，尖端前方的岩層因受擠壓而彎曲、變形，形成褶皺；斷層之後可繼續向前延伸，並切穿褶皺的某一翼。典型幾何常呈不對稱，褶皺幅度與斷層位移及尖端傳播相互關聯。