地球科學系(含 海洋環境科技研究所)

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本系設立的宗旨,首在養成學生具備地球科學五大學術領域–地質學、大氣科學、海洋科學、天文學和地球物理–充分之本職學能;本系的教育目標,則首重致力培養有志從事地球科學之專精人才,以培育優秀之地球科學研究人才和實務工作的專業人才為主軸,並以培養優良的中學地球科學師資為輔。特別是在國內各地球科學相關系所中,本系是唯一同時涵蓋五大地球科學研究領域,並擁有師範大學在科學教育專業基礎的高等學術機構,此為本系之特色。若志在從事中等學校地科教學,本系亦可提供地科教學知能和教育專業知識,充分培育健全之地球科學師資。

在課程上,為營造更優質的學習與研究環境,本系已適度調整原以師資培育目標為主的舊有課程架構,整合各地球科學次領域之基礎課程,降低本系必、選修課程之比例,大幅減少各次領域之必修課程學分,以增加學生在各次領域課程選修之自由度及彈性,進而充分落實各次領域之專業進階課程。此外本系並積極鼓勵學生,實際參與實驗、撰寫論文、從事專題計畫研究等,以豐富其研究經驗,訓練學生使其具備獨立研究之精神與能力。經由選修本系提供之更多進階專業課程,進而厚植學生之理論基礎、充實其專業背景,並強化其選定目標次領域之學術養成和專業訓練;連同充足的研究經驗,本系學生的未來發展,將更具時代性與面對挑戰時的競爭力,進一步達到「博而精、廣而深」的終極目標。近來本系更積極增聘優秀外籍專任師資,以全英語教學方式授課,期能增加學生之國際觀與國際競爭力。

本系在碩、博士班研究所的教育上,採一系多所之架構,除地球科學研究所外,還包括海洋環境科技研究所。本系研究所的研究重點與發展方向,首在地球科學各領域之深耕與研究發展,並加強各次領域間之跨學門合作,以進一步提升本系之學術研究及國際化,並為本系學生的訓練和學習,提供全面全方位的考量,以訓練學生從容面對多變的世界,因應未來的挑戰。

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    東台灣海岸山脈石梯坪凝灰岩及利吉層之年代學與地球化學研究
    (2022) 卓伃蘊; Cho, Yu-Yun
    海岸山脈地層層序中都鑾山層為島弧火山層序,其最上層為石梯坪凝灰岩,屬於島弧火山演化末期的岩相,此層出露為中性至酸性的中酸性凝灰岩,而利吉層為大陸邊緣沉積物與海洋地殼蛇綠岩系之殘塊所組成,並於弧陸碰撞過程中堆積在海岸山脈地層層序中。本研究於月眉火山嶺頂地區上層的中酸凝灰岩層,以及下層的火山角礫岩層當中採集數個安山岩岩塊;於石梯坪地區的中酸凝灰岩層中採集一個輝長岩質包體,以及夾雜於岩層當中的安山岩岩塊,使用全岩地球化學與鋯石鈾鉛定年法分析,以討論其位於海岸山脈岩漿活動中的角色;在利吉地區以及電光地區利吉層的溪床上採集數顆蛇綠岩岩塊以及一顆沈積岩,透過定年以及地球化學特徵之結果,以討論其形成年代以及物質可能的來源。本研究在嶺頂地區並未獲得來自呂宋島弧的岩漿鋯石年代可做後續討論,而位於石梯坪凝灰岩層中的玄武質安山岩(SiO2 = 55.9 wt.%)以及石門火山角礫岩的安山岩(SiO2 = 60.6 wt.%),兩個樣本皆為低鉀的鈣鹼序列,且呈現大離子半徑元素(如:銫、銣、鈾、釷、鉀、鋇、鍶等)富集以及高場力鍵結元素(如:鈮、鉭、鈦等)虧損,屬於島弧岩漿的訊號。石梯坪地區共存於中酸性凝灰岩當中的輝長岩包體與安山岩的年代皆為4百萬年,輝長岩質包體為低鉀的鈣鹼序列,二氧化矽含量為48.3 wt.%,四個安山岩岩塊為中鉀的鈣鹼序列,二氧化矽含量為53.0至58.0 wt.%,所有的微量元素皆呈現大離子半徑元素富集以及高場力元素虧損。利吉層當中的蛇綠岩套年代為18百萬年,蛇綠岩套二氧化矽含量36.4至63.6 wt.%,岩性從基性到酸性都有,且微量元素含量變異很大,包括有銪正異常(18CWC01-1B)與負異常(18CWC01-2B)、MORB類型(18LC01-1B)以及E-MORB類型(18LC03-1B、18NSC01-1B)。而砂岩的年代結果呈現多峰值頻譜,包含火山活動期間所形成的岩漿鋯石年代,以及與華夏陸塊沈積物相似的訊號。全岩釹同位素的結果,在嶺頂地區釹值為+9.5及+9.8、石梯坪地區的安山岩質釹值為+1.3至+2.2,而輝長岩包體釹值為+0.8,利吉層的蛇綠岩套釹值為+8.7至+11.1。綜合實驗結果,本研究在嶺頂地區的結果為與前人研究相同,都屬於島弧岩漿的產物,但無法在年代部分給予新的討論。石梯坪地區所發現之安山岩岩塊以及輝長岩包體,與前人研究中北呂宋島弧岩漿末期噴發之地球化學特性與年代相近,本輝長岩為同時期之岩漿侵入所形成,本研究並提出在奇美火山4百萬年以來的岩漿活動模式應為三個階段:第一階段經較高程度部分熔融產生的基性岩漿上升至淺層的儲存庫,並發生地殼混染作用;第二階段經較低程度部分熔融產生的岩漿再次注入先前形成的路徑,結晶分異後形成中性岩漿;第三階段因再次注入的岩漿引發原儲存庫中的安山岩質岩漿上湧噴發,並捕獲了已形成圍岩的輝長岩,噴發後形成中酸性凝灰岩當中共存著輝長岩包體以及安山岩質的角礫岩。本研究分析的利吉層樣本,其中包含了東台灣蛇綠岩套以及沈積岩,蛇綠岩套中的岩石種類,地球化學數據因不同岩石來源而有差異,其年代分析結果指出,東台灣蛇綠岩年代為18-16百萬年,相較前人年代偏老,而在沈積岩中碎屑鋯石年代頻譜結果,則顯示其具有北呂宋島弧與華夏陸塊主要岩漿活動年代峰值的訊號。
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    台灣東部海岸山脈熔積岩產狀與年代學之研究
    (2020) 李東翰; Dung-Han Lee
    熔積岩為熱的岩漿物質與未固結的沉積物交互作用所形成的產狀,為一個良好的定年材料。前人文獻指出在海岸山脈中的熔積岩只存在於陸上環境,且為火山碎屑流所形成,但經由重新檢視熔積岩之定義,只要火山產物能保存其熱能,在水下環境也能產生熔積岩,大部分的國外文獻所判視的熔積岩是於含水環境形成。因此本研究利用沉積物流體化、岩象學等其他熔積岩的證據,在海岸山脈中有七個區域發現熔積岩,分別為:嶺頂、砂脈橋、月洞遊憩區、膽曼海岸、泰源隧道、馬武窟溪及七里溪等剖面,對各區域熔積岩的組合、種類與形成機制進行相關的探討,並針對馬武窟溪與七里溪區域熔積岩中的火山碎屑進行鋯石鈾鉛定年,藉此找尋海岸山脈南段火山頂層的噴發年代。 研究結果顯示熔積岩由白色或黑色火山碎屑與凝灰質或鈣質的沉積岩所組成,這些組合中具有凝灰質砂岩的熔積岩可以視為火山島弧已成長至水面上的指標。熔積岩的種類除了砂脈橋與泰源隧道區域為流體狀熔積岩,其餘皆為塊狀與流體狀熔積岩同時出現,流體狀熔積岩的出現表示熔積岩的生成環境為含水環境,由此可知海岸山脈熔積岩形成於任意含水環境。海岸山脈熔積岩形成機制,不只是前人所述火山碎屑流,岩漿淺層侵入、熔岩流所形成的熔積岩也都有出露。 成廣澳火山與都蘭山火山的範圍內的熔積岩位在石梯坪凝灰岩層與八里灣層的交界處,熔積岩鋯石鈾鉛定年結果為:成廣澳火山頂層噴發年代為6.3± 0.4 Ma、都蘭山火山頂層噴發年代為6.3± 0.3 Ma及6.8± 0.3 Ma,表示說這兩座火山島約在6 Ma時就已經成長超出水面了。成廣澳火山的樣本中發現大量的繼承鋯石,年代統計為214± 3 Ma,呼應前人所提出的在東台灣火山噴發時有抓取到古老陸塊的鋯石。都蘭山火山頂層噴發年代相較於前人的年代結果年輕了約2 Ma,透過分別計算鋯石核心與邊緣年代,發現有數顆鋯石有顯著的年代變化,鋯石邊緣的年代落在5-7 Ma,其中年代5 Ma的鋯石不在少數,可能表示有更年輕的噴發年代。
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    臺灣海岸山脈奇美村地區奇美斷層帶磁性組構之研究
    (2016) 褚穎蓉; Chu, Ying-Rong
    臺灣為一活動造山帶,受控於歐亞板塊及菲律賓海板塊的斜向聚合作用以及弧後張裂作用,使得地質構造變化多樣。為了解岩層受斷層錯動作用的變形行為,因此本研究以海岸山脈奇美村附近的奇美斷層帶作為研究區域,應用磁性礦物組構與古地磁分析方法調查奇美斷層帶,以了解奇美斷層帶的應變演化史。 奇美斷層為中新統火成岩體的都巒山層逆衝至上新統沉積岩體的八里灣層之上,為典型的岩性差異斷層;其分佈從玉里的東北方一路向東北延伸,經過秀姑巒溪的中游奇美村後,延伸至豐濱,為唯一橫貫海岸山脈之高角度逆斷層。為深入瞭解奇美斷層各分帶的變形狀態,進而推論奇美斷層應變演化史,本研究於花蓮縣秀姑巒溪中段奇美村附近野外露頭採集定向岩芯樣本,將斷層下盤區分為I至V等五個分帶,斷層上盤分為A,B與C三個分帶,進行磁性組構分析。 磁感率橢球體及磁感率異向性分析結果顯示,離奇美斷層最遠的分帶Ⅴ,其磁性組構屬Type 2的似圓盤狀橢球體,呈東西向擠壓。於分帶Ⅳ,K1開始轉為鉛直方向,屬Type 2的似圓盤狀橢球體,呈南北向擠壓,且因受到斷層作用影響,岩體應變程度增加。到分帶Ⅱ時,呈Type 2-3的似圓盤橢球體及雪茄狀橢球體,磁性線理程度明顯。分帶Ⅰ時,主要呈Type 5的似圓盤狀橢球體,且為五個分帶中應變程度最大。而分帶Ⅲ,部分應變程度較高的橢球體為奇美斷層發育後的次要斷層變形的結果。 透過遲滯曲線與溫度─磁感率實驗,得知本研究區域斷層上下盤的磁性礦物以鐵磁性物質為主,並以磁鐵礦為主要磁性礦物,進一步由遲滯曲線實驗分析結果顯示斷層上下盤樣本中磁性礦物的磁域壁大小以偽單磁域壁(PSD)為主,且磁性礦物及磁域壁並不影響磁感率橢球體的分布。 本研究磁感率異向性及磁性組構的變化顯示整個奇美村附近之奇美斷層下盤的磁性組構演化過程,受到大地構造聚合作用影響,依據Lee et al., 1991的結果指出呂宋島弧順時鐘旋轉約30度,碰撞後導致分帶Ⅴ呈東西向擠壓,而分帶Ⅳ到分帶Ⅰ以南北向擠壓為主,而後奇美斷層作用過程中,在分帶Ⅲ又產生一個次要斷層。而斷層上盤因岩性屬火成岩,磁性組構無法顯示其變形趨勢。 本研究結果顯示磁感率橢球體於奇美斷層的變化是由於斷層作用造成岩體變形的結果,此變形演化結果可以提供奇美斷層大地構造發育的新思考方向。