114 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

本題要說明風暴浪如何控制淺海陸棚的侵蝕、搬運與沉積，以及沉積物由岸向外海的分帶。陸棚上風暴沉積常以事件層保存，稱為風暴沉積層（tempestite）。辨識重點是底部侵蝕面、由粗至細的粒度遞變、波浪作用形成的構造，以及風暴間期較安靜的泥質沉積。

風暴時，強烈波浪與風暴流使正常浪基面以下的海床也受到擾動；風暴浪基面通常深於正常浪基面。風暴消退後，水流能量降低，懸浮沉積物逐漸沉降，形成由砂質到泥質的事件層。

解題方法

以「由岸向外海的陸棚剖面」繪圖，再補上「單一風暴事件層的垂向變化」，可同時交代沉積環境分帶與地層記錄。

由岸向外海的沉積分帶：

陸地／海岸 內陸棚 中陸棚 外陸棚
 │ │ │ │
海面┼──────────────────────────────────────────────────────────────
 │ 正常浪基面 ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─
 │ 風暴浪基面 ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─
海床╲＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
 砂、礫質為主 砂質事件層常見 薄層風暴砂／粉砂 泥質沉降為主
 波痕、交錯層理 基底侵蝕、丘狀交錯層理 遠端風暴層、波狀層理 生物擾動泥岩
 搬運能量較強 風暴浪可攪動海床 風暴時短暫搬運砂粉砂 風暴間期安靜沉降
 ←────風暴浪與風暴流作用範圍延伸至正常浪基面以下────→

核心觀念

生物地層單位（biostratigraphic unit）的基本單元是生物化石帶（biozone），依岩層內化石的分類組成、出現範圍、演化關係或相對豐度來劃分。常用的主要種類有五類：延限帶、間隔帶、系譜帶、組合帶、豐度帶。這五類是不同的劃分準則，彼此沒有高低階層關係；同一段地層也可以依不同準則劃出不同的生物化石帶。

判讀圖示時，縱軸代表地層由老至新，橫向的化石分布代表各分類群在地層中的出現範圍。最低出現（LO, lowest occurrence）與最高出現（HO, highest occurrence）是常用的生物地層界線。

解題方法與分類準則

作答時先列出五種主要帶，再逐一說明各自依據何種化石特徵定界。延限帶還須區分單一分類群的延限與兩分類群延限重疊的部分；間隔帶則著眼於指定生物地層面之間的地層，不必等同於任何一個分類群的完整延限。

1. 延限帶（range zone）

代表指定分類群在地層剖面中已知的出現範圍。

• 分類群延限帶（taxon-range zone）：依單一分類群的最低出現（LO）至最高出現（HO）劃定。
• 共延限帶（concurrent-range zone）：依兩個指定分類群延限的重疊部分劃定；界線由兩者各自的出現界線決定。

地層較新
 ↑
 │ X ─────────── HO(X) 單一分類群延限帶：LO(X) 至 HO(X)
 │ X ───────────
 │ X ─────────── LO(X)
 │
 │ A ─────────────── HO(A)
 │ B ─────────────── HO(B)
 │ └──────────┘ 共延限帶：A、B 延限重疊部分
 │
地層較老

2. 間隔帶（interval zone）

由兩個指定的生物地層面（biohorizons）所夾的地層體。界線可依化石的最低出現、最高出現或其他明確的生物地層變化界定；區帶本身不必是某一分類群的完整延限。

地層較新
 ↑
 │ 上界：指定生物地層面（如 B 的 LO）
 ├────────────────────
 │ 間隔帶
 │
 ├────────────────────
 │ 下界：指定生物地層面（如 A 的 LO）
 │
地層較老

3. 系譜帶（lineage zone）

包含某一演化系譜特定階段化石的地層體，界線依系譜中連續演化階段的生物地層面劃定，常以相鄰演化類群的最低出現為準。

核心觀念

本題考查卓蘭層內的次生沉積構造，重點是辨認沉積物尚未固結或僅部分固結時形成的變形構造，並說明其形成條件、變形機制與可能成因。卓蘭層由砂岩、粉砂岩、頁岩及泥岩互層組成；砂、泥層在含水量、粒徑、密度與強度上的差異，使未固結沉積物容易受重力、快速堆積、坡面滑動及地震震動影響而變形。

答題時要區分沉積構造與次生沉積構造：平行層理、交錯層理、波痕等主要記錄沉積水流與搬運作用；荷重鑄型、火焰構造、球枕構造、偽結核及崩移構造，則反映沉積後、岩層固結前的變形。

解題方法

依變形現象及成因分類作答：

1. 先交代卓蘭層砂泥互層及未固結、富水的形成背景。
2. 逐項說明代表性構造的外形、形成條件及形成機制。
3. 最後綜合判斷：這些構造記錄了重力不穩定、沉積物液化或塑性變形；地震震動是重要觸發因素，但僅憑單一構造不宜直接斷定地震成因。

構造種類、形成條件、機制及成因

一、荷重構造與荷重鑄型（load structure / load cast）

**外形與位置：**常見於砂岩覆在較軟泥岩或頁岩之上的砂泥互層。砂層底面向下呈舌狀或圓弧狀突出，嵌入下伏泥層；若突出部分在後續變形中脫離母層，可成為偽結核。

**形成條件：**上覆砂層較密、較重，下伏泥層含水量高且強度低；沉積物尚未固結，並有足以造成失穩的荷重增加或外力擾動。

**機制與成因：**砂層負荷使軟泥發生塑性變形，砂體向下陷入泥層，形成荷重構造。快速沉積造成的差異荷重可觸發變形；地震震動也能促使原本不穩定的砂泥界面失穩。

二、火焰構造（flame structure）

**外形與位置：**下伏泥質物向上擠入上覆砂層，形成向上的尖舌狀或火焰狀突起，常與荷重構造伴生。

**形成條件：**泥層柔軟、富水，上覆砂層較重；砂層下陷時，泥質物須能向上流動或被擠壓。

**機制與成因：**砂層向下負載、泥層受壓後向較低壓處向上擠入砂層，形成火焰狀突起。它常與荷重鑄型共同記錄砂泥層間的差異負載與塑性變形；火焰尖端通常指向地層上方。

三、球枕構造（ball-and-pillow structure）

**外形與位置：**砂層分裂成球狀、枕狀或腎狀砂體，常仍與原砂層相連，或僅部分脫離；內部層理可隨球枕形體彎曲。

**形成條件：**砂層與泥層互層，砂質沉積物富水且未固結；砂、泥的密度與強度差異造成界面不穩定，並受到震動或其他擾動。

核心觀念

急折帶（kink band）是岩層或具有片理、層理等平面構造的岩體中，局部形成的狹長帶狀變形區。帶內的層面或片理近似平行地旋轉，與帶外未變形或較少變形的部分呈明顯角度差；兩者交界通常是銳利、近乎平面的剪切面。因此，急折帶常呈現「兩側較平直、中央帶內整體轉向」的幾何外觀。

本題重點是說明急折帶的幾何特徵、常見形成條件，以及使帶內岩層旋轉的變形機制。急折帶不是單一裂縫，也不是一般平滑褶皺；它是集中於狹窄區域的分布式剪切與旋轉變形。

解題方法

作答時依序交代「看起來如何、在什麼條件下形成、怎麼形成」：

1. 以帶內與帶外的層面或片理產狀差，描述其幾何特徵。
2. 說明其常見於具明顯各向異性或平面弱面的岩體，並受應力方向、層面方位及岩石強度影響。
3. 以帶界剪切、帶內層面旋轉及局部縮短或伸長，解釋其形成過程；再依層面相對轉動方向區分正向與反向急折帶。

特徵

• **狹長帶狀且集中變形：**變形集中在一條窄帶內，帶外岩層或片理的姿態相對一致。
• **帶內近似整體旋轉：**帶內的層面或片理通常大致平行，並相對帶外轉動一個明顯角度；帶內仍可伴隨細微褶皺、劈理或剪切變形。
• **邊界清楚、呈銳角轉折：**帶與帶外的交界常由兩個較平直的剪切面界定，造成急折的外觀。
• **具方向性與共軛性：**在同一變形區可形成不同方向的急折帶；其組合方位可反映主應力方向及岩體的層面構造。
• **常與褶皺、劈理及斷層構造伴生：**急折帶可出現在褶皺翼部、層面或片理發生滑移的位置，也可能形成於較大尺度的剪切帶內。

形成條件

• **岩體具有明顯的平面弱面或各向異性：**例如薄層岩、具片理的變質岩，以及具有密集層理或劈理的岩體。弱面提供容易滑移或旋轉的方向。
• **受到差異應力作用：**壓縮或剪切使層面產生差動位移；層面與主應力方向的相對方位，會影響急折帶的方位、旋轉方向與形態。

核心觀念

本題考查的是臺灣北部中新世沉積地層、蓬萊造山運動形成的褶皺與逆斷層，以及更新世火山活動的時空關係。作答重點是把地層排列、構造線方向、剖面方向與地質演化整合為一張概念剖面。

題目未提供指定地質圖與剖面線座標，因此以下採區域尺度的示意剖面：以富貴角至基隆為西向東的沿岸方向，標出代表性地層與主要構造；此圖不代表精確比例、地層厚度或每一處露頭位置。作圖時應另註「示意剖面」，並說明褶皺軸及主要構造線大致呈東北—西南走向，剖面方向須盡量與之正交，以呈現地層傾斜和斷層位移。

解題方法

先依地層年代排出基本層序，再依露頭分布與構造關係安排剖面，最後用沉積、擠壓造山、張裂與火山活動、侵蝕及海岸作用串成演化史。

臺灣北部常見的中新世沉積地層，由老至新可概括為：

北海岸至基隆一帶的局部出露與延伸不完全相同，圖中以區域性地層帶表示即可。木山層、石底層屬含煤的陸相至濱海沉積；大寮層、南港層等以海相沉積為主。這些地層後來受蓬萊造山運動影響，形成褶皺及逆斷層。

西—東向沿岸剖面示意

西 東
富貴角 石門／金山—萬里 野柳 基隆
 ────────海岸───────海岸──────────────────海岸────────海岸──
 火山岩及 中新世沉積岩帶 大寮層 大寮層、
 火山碎屑岩 （局部受斷層切割） 砂岩、頁岩 石底層、
 南港層等
 ╲ 褶皺、逆斷層帶 ╱ ╲褶皺、斷層╱
 大屯火山群及相關火山作用區域（北部陸域；圖示為區域位置）
 基隆斷層等構造

剖面標示方式：

• 地層：標出中新世砂岩、頁岩互層及含煤層；在基隆一帶可標示大寮層、石底層、南港層等代表性地層。野柳海岸可標示大寮層砂岩、頁岩露頭。
• 褶皺與斷層：以背斜、向斜符號表示褶皺；逆斷層以鋸齒或箭頭註明上盤與擠壓方向。構造名稱可標出金山斷層、崁腳斷層及基隆一帶的基隆斷層等區域構造。
• 火山岩：富貴角及大屯火山群所在區域標示安山岩質火山岩、火山碎屑岩及火山頸或岩脈等火成岩體；若圖面寬度不足，將大屯火山群以側上方區域註記表示，避免把其主體位置誤畫成沿海連續火山層。
• 地表沉積物：河谷及低地可標示第四紀沖積層；局部海階或台地標示階地堆積層。