114 專技高考高等考試 應用地質技師 普通地質學（包括環境地質學） 考古題詳解

核心觀念

本題考查地球的成分分層，也就是依主要化學組成區分地球內部為地殼、地函與地核。這種分層方式與依物理性質區分的岩石圈、軟流圈、下部地函及外核、內核不同；回答時應以各層的深度範圍、主要組成與物理狀態為主。

地球平均半徑約為 $6,371\ \text{km}$。以下深度均由地表向下量，數值為近似值；地殼厚度會隨大陸或海洋位置而變化。

解題方法

依地球內部由外向內，逐層說明其界面深度、主要物質與物理性質，並特別區分外核與內核的液態、固態差異。地殼與地函的界線是莫霍面；地函與地核的界線約在 $2,900\ \text{km}$ 深處；外核與內核的界線約在 $5,150\ \text{km}$ 深處。

核心觀念

本題考查海洋岩石圈的典型垂向組成，以及蛇綠岩系（ophiolite）如何從海底移置到大陸地表。蛇綠岩系是保存於陸地上的海洋岩石圈剖面，典型組成由上而下包括深海沉積物、洋殼火山岩與岩脈、深成岩，以及上部地函的超基性岩。

解題方法

依標準海洋地殼的垂向層序，由海底往下描述沉積物、洋殼與上部地函，再說明原在海底的岩石如何經構造作用移置到大陸上。

1. 上覆沉積物：海底表面常覆蓋深海沉積物，包括遠洋黏土、矽質軟泥及鈣質軟泥；接近大陸或島弧處，也可見陸源碎屑沉積物。
2. 洋殼上部：以玄武岩為主，常呈枕狀熔岩，代表玄武質岩漿在海水中噴發、快速冷卻的產物。
3. 洋殼中部：以輝綠岩岩脈群為典型，為玄武質岩漿上升至海底、供應火山噴發時形成的垂直岩脈。
4. 洋殼下部：以輝長岩為主，為玄武質岩漿在地殼深處緩慢冷卻結晶形成的深成岩。
5. 上部地函：以橄欖岩為主，常見方輝橄欖岩及純橄欖岩；經海水或熱液交代、含水蝕變後，可形成蛇紋岩。

典型層序可概括為：

核心觀念

本題考查地震的物理成因，以及隱沒帶為何能孕育規模 $M_w \geq 8$ 的巨型地震。作答主軸是「板塊持續運動、斷層受阻而累積應變、斷層突然滑動並釋放能量」，再說明隱沒帶的幾何形態與構造如何提供大規模破裂的條件。

地震是岩石受力後，在斷層面或岩體內突然破裂、滑動，釋放彈性能量並產生地震波的現象。板塊運動持續施力，但斷層面因摩擦等作用暫時鎖固；周圍岩石因而逐漸變形並累積彈性應變。當應力超過岩石或斷層面的強度，斷層便快速滑動，形成地震。這種「鎖固累積應變、破裂釋放能量」的模式稱為彈性回彈說（elastic rebound theory）；反覆發生的破裂與應變累積，構成地震循環。

地震規模 $M_w$ 是矩震級，根據地震矩 $M_0$ 計算。地震矩與斷層破裂面積、平均滑移量及岩石剛性相關：

其中 $\mu$ 為岩石剪切模數，$A$ 為破裂面積，$D$ 為平均滑移量。若 $M_0$ 以牛頓・公尺表示，矩震級可近似寫為：

因此，能使大面積斷層同步破裂並產生大滑移的構造環境，較容易發生巨型地震。

解題方法

先概述地震的一般成因，再聚焦於聚合型板塊邊界。隱沒帶中，海洋板塊向另一板塊之下俯衝，兩板塊接觸界面受到壓縮與剪切；若界面一段時間維持鎖固，板塊持續匯聚便會累積應變。當破裂沿界面大範圍擴展時，形成隱沒帶巨型逆衝地震，也稱巨型逆衝地震（megathrust earthquake）。

隱沒帶容易發生巨型地震，主要原因是板塊界面可延伸很長距離，並沿傾斜方向涵蓋廣大範圍。若界面有寬廣的鎖固區，破裂面積 $A$ 可以很大；若破裂時滑移量 $D$ 也大，地震矩 $M_0$ 隨之增大，便可能達到 $M_w \geq 8$。

巨型地震好發於壓縮隱沒帶的原因

1. 板塊持續匯聚，應變可長期累積：隱沒板塊推擠上覆板塊，斷層界面若受摩擦鎖固，兩板塊的相對運動會轉化為岩石變形與應變累積。

2. 板塊接觸界面廣大：隱沒帶的板塊界面可能延伸數百至上千公里，破裂可沿走向與傾向擴展，破裂面積遠大於多數陸內斷層。

核心觀念

層狀火山（stratovolcano，又稱複式火山）是由多次噴發形成的錐形火山，火山體通常由熔岩流與火山碎屑物交互堆積而成。本題重點是將層狀火山的典型特徵連成一條因果鏈：

聚合型板塊邊界 → 含水岩漿生成 → 岩漿較黏稠、含氣體 → 爆炸式噴發 → 熔岩與火山碎屑交互堆積成陡峭火山錐。

大屯火山群位於臺灣北部，常作為島弧火山作用的例子；作答時應說明一般層狀火山的典型成因與特徵，再列出噴發可引發的災害。

解題方法

依「構造環境、岩漿成因與性質、噴發型態、岩石種類、火山形狀、災害」的順序作答，並說明各項之間的因果關係：

1. 先指出典型層狀火山與聚合型板塊邊界、隱沒作用的關係。
2. 再由含水岩漿及其黏滯度，說明氣體不易逸散，因而容易爆炸式噴發。
3. 接著列出常見的中性至中酸性火山岩與火山碎屑岩。
4. 最後描述熔岩與碎屑物交互堆積形成的陡峭錐狀火山，並列舉直接及間接災害。

各項特徵與成因

1. 地體構造環境

一般層狀火山主要形成於聚合型板塊邊界的火山弧，包括大陸弧與島弧；其典型背景是海洋板塊向另一板塊之下隱沒。

隱沒板塊及其上覆含水沉積物、地殼物質釋出水分與揮發性成分，進入上覆地函楔，使地函物質較容易部分熔融，進而生成岩漿。岩漿上升、分異與地殼物質混染，也會影響其最終成分。

2. 岩漿成因與性質

隱沒作用帶入的水分可降低地函岩石的熔融溫度，促成含水的鈣鹼性岩漿生成。此類岩漿常由玄武質成分演化為安山質、英安質，甚至流紋質成分。

層狀火山常見的岩漿相較於盾狀火山的玄武質岩漿黏滯度較高，且富含水氣等揮發性成分。高黏滯度使氣體較不易逸出，岩漿內壓力累積後，便容易發生爆炸式噴發。岩漿成分與黏滯度會隨不同火山及不同噴發期而變化，不能視為每座層狀火山都具有完全相同的組成。

3. 噴發型態

層狀火山常發生爆炸式噴發，可噴出火山灰、火山礫、火山彈與浮石等火山碎屑物，也可能伴隨熔岩流。噴發強度依岩漿黏滯度、氣體含量、供漿速率與火山通道狀態而異；同一火山也可能在不同時期出現不同型態的噴發。

4. 噴發岩石種類

核心觀念

本題評估的是相對海平面上升如何改變海岸線、地形與地質災害風險，並比較臺灣西部砂質海岸與東部岩石海岸的差異，再提出避災與減災措施。題目給定「100 年後上升 3 公尺且持續上升」，應將它視為情境條件，不需另行推算海平面上升速率。

「相對海平面」是海面相對於陸地的高度變化，除全球海水升溫膨脹與冰陸融化造成的全球海平面上升外，也受區域海流、地殼升降、沉積物壓密與地下水抽取等影響。因此，同一海平面上升量在各地造成的淹水與海岸退縮程度並不相同。

解題方法

依序掌握三個切入點：

1. 先辨識海岸類型與地質條件：西部以低平沖積平原、河口、潟湖與砂岸為主；東部多山地近海，基岩海岸、海崖與狹窄海岸平原較常見。
2. 再推演海平面上升與極端氣候的作用：海水向陸側推進，風暴潮、波浪與暴潮淹水的影響範圍擴大；豪雨與洪水又會加重河口及沿岸低地的淹水、侵蝕與土砂災害。
3. 最後提出分區的避災減災策略：砂岸重點在留設海岸緩衝空間、管理沉積物與降低低地暴露；岩岸重點在監測海崖與坡地、管理落石崩塌風險。兩者都須納入國土規劃、預警與撤離。

地形與環境變化及地質災害

西部砂質海岸

西部海岸地勢平緩、地形低平，沿岸常見砂洲、沙灘、河口與潟湖，部分地區亦有廣大沖積平原與濕地。海平面上升 3 公尺且持續上升，會使低窪海岸及河口更容易受到潮水與風暴潮侵入，海岸線向陸側退縮；若海岸有堤防或道路等硬質設施阻隔，沙灘與濕地可能缺乏向陸遷移空間，造成海岸侵蝕、海灘變窄與濕地縮減。

極端降雨與颱風可能同時帶來強浪、暴潮與河川洪水，使河口排水受阻，擴大沿海低地的複合型淹水。地下水鹽化、土壤鹽化與淡水濕地生態變化，也會影響農地、水資源及沿海生態系。地層下陷區因地面降低，承受相同海面上升時的相對淹水風險更高；海岸侵蝕與堤防破損則可能危及聚落、道路、港區及農漁業設施。

東部岩石海岸

東部海岸山地近海，沿岸常見基岩海岸、海崖及狹窄海岸平原。海平面上升會使波浪作用帶向陸側移動，海崖基部受波浪侵蝕與淘刷的機會增加，可能造成海崖後退、岩塊崩落及海岸道路或設施受損。岩石海岸整體不如低平砂岸容易形成大範圍淹水，但狹窄海岸平原、河口與低窪聚落仍會受到暴潮、波浪越頂與河川洪水影響。

極端降雨會使坡體含水量與孔隙水壓上升，增加山區崩塌、土石流及坡地沖蝕風險；河川挾帶的土砂也可能在河口堆積或改變出海通道。