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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    印尼西爪哇新生代火山岩之年代學與地球化學特徵研究
    (2022) 梁瑋琪; Leung, Wai-Ki
    西爪哇位在爪哇島西部,為印度-澳洲板塊隱沒至歐亞板塊下所產生的新生代巽他-班達隱沒帶之一部分,其基盤岩石為巽他古陸大陸基盤,由板塊間的相互運動隨著時空演化,展現了不同的地體構造與演化階段,使得岩漿活動沿著平行與垂直島弧方向,在年代或地球化學上都有系統性的變化。過去研究工作都以巽他島弧東段整體討論,但針對局部地區相關研究顯少,特別是自中新世以來持續有岩漿活動的西爪哇西部。因此,本研究在西爪哇西部5個火山岩體(Danau火山群、Gede火山群、Bayah Dome地區的北部、南部,以及Ciemas地區)採集了58個火山岩樣本,藉由鋯石鈾鉛定年結合全岩地球化學數據,以了解此區域火山岩漿的地球化學特徵、來源與成因機制,以及其地體構造與演化階段。西爪哇西部新生代以來岩漿活動隨時間區分為三期,依序為中新世中期(17.0-11.4百萬年)、中新世晚期(9.8-5.4百萬年)及更新世(2.4-0.7百萬年),當中捕獲了白堊紀(145-140百萬年)與漸新世(26.0-22.1百萬年)的繼承鋯石,隨空間分布,中新世兩期出露在Bayah Dome地區,而更新世為西爪哇最年輕的火山岩體,並且遍布於整個西爪哇西部。在全岩地球化學上,三期岩漿皆為鈣鹼性序列的岩漿活動,由基性的玄武岩至中酸性的石英安山岩所構成(SiO2=50-69 wt.%),礦物組成有斜長石、角閃石、輝石類斑晶,部分酸性樣本含有少量的石英,並且都具有輕微的輕稀土元素相對富集(LREE/HREE=1.56-2.77)、微銪負異常(δEu=0.73-0.97),以及高場力鍵結元素虧損的現象,呈現典型的島弧岩漿地球化學特徵,代表在西爪哇西部三期岩漿的地球化學特徵大致相似。在全岩鍶釹同位素的比值上,中新世中期岩石具有εNd(0)值為+2.04至+3.78及87Sr/86Sr為0.7042至0.7057,中新世晚期岩石具有εNd(0)值為-0.80至+2.82及87Sr/86Sr為0.7043至0.7059,而更新世岩石具有εNd(0)值為-2.01至+3.61及87Sr/86Sr為0.7044至0.7069。本研究的實驗結果,發現印度-澳洲板塊在西爪哇西部呈現多階段的隱沒作用,並可將島弧火山的空間分布與噴發時間相聯結,由Bayah Dome南部往北的Bayah Dome北部與Danau火山群,以垂直島弧方向有遠離海溝年代從17至2.4百萬年逐漸年輕的現象,並且推論三期的岩漿皆為地函楔和隱沒沉積物發生不同程度的部分熔融後形成的岩漿,混和後經結晶分異作用而噴發,繼而重建西爪哇西部新生代的地體演育過程與模擬圖。隨著巽他-班達島弧由東至西的地體構造演化,西爪哇西部源區早已在17百萬年前受到混染(εNd(0)值為+1.6至+3.8),並形成了中新世中期至更新世(17-2.4百萬年)岩漿,後來因中-東爪哇有斷裂的板塊隱沒至島弧下方過程中,以及隨著巽他海峽開始擴張,使得中-東爪哇與東蘇門答臘的岩漿活動停止,反映由東蘇門答臘至中-東爪哇(含西爪哇)的隱沒板塊相對較難隱沒,且其隱沒角度逐漸平緩,西爪哇西部岩漿活動以垂直島弧方向,由南往北的年代有逐漸年輕的現象。直到在2.4百萬年後,因中-東爪哇的斷裂板塊已隱沒至島弧下方,與從地球物理中發現東蘇門答臘-西爪哇隱沒板塊存有一個間隙,反映西爪哇西部曾發生隱沒板塊回捲,且角度再次變徒峭,從而有大量來自軟流圈的熱流上湧至源區,且在隱沒板塊上方有更多的沉積物熔體熔融,形成不同岩漿來源的特徵(εNd(0)值為+0.81至-2.01),以及更新世火山活動遍及整個西爪哇西部(由南部往北部)。
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    泰國西北部湄平剪切帶之熱定年學研究
    (2020) 林郁伶; Lin, Yu-Ling
    湄平剪切帶位於泰國西北部,呈現西北-東南走向,於前人文獻中曾被稱作王朝斷裂帶或藍山片麻岩。在新生代東亞碰撞-脫逸地體運動中,湄平剪切帶被認為是印支與滇緬馬蘇地塊往東南方向脫逸的南方邊界。為了驗證此脫逸模式的正確性,已有許多研究試著去釐清該剪切帶的起始年代與結束年代,但還是沒有確切的同剪切運動的年代,也缺乏詳細的構造分析以及跟年代的連結。因此本研究利用了鋯石鈾-鉛定年與鉿同位素分析、雲母氬-氬定點定年、鉀長石氬-氬階段加溫等定年法,結合了岩石學與構造分析以釐清所獲得年代與剪切事件的關係。為了釐清在剪切運動之前發生的地質事件,也研究了明顯遭湄平剪切帶錯移的清邁-臨滄火成/變質岩帶。 幸運地,本研究在清邁-臨滄帶的南端,即泰國半島的華欣-攀武里地區發現了兩處片麻岩與糜稜岩露頭,其含有502-498 Ma的岩漿鋯石,應是目前滇緬馬蘇地塊上最古老的變質基岩。經由比對其他辛梅利亞陸塊之鋯石鈾-鉛年代、鋯石鉿同位素、與古地理位置,顯示寒武紀時滇緬馬蘇地塊可能為岡瓦納大陸邊緣岩漿弧的一部分。 根據野外構造與顯微構造之觀察推論,湄平剪切帶應經歷了兩期左移塑性變形事件。由同剪切形成的淡色花岡岩白雲母氬-氬定點定年結果推測,第一期高角度左移剪切事件可能發生於白雲母紀錄的42 Ma之前。根據受第二期低角度左移運動剪切的眼球狀片麻岩之岩相觀察,顯示第二期左移剪切事件應發生在300-400 ℃之間,剛好與黑雲母的封存溫度相近,因此其黑雲母的氬-氬年代35-30 Ma應代表湄平剪切帶第二次左移剪切變形的年代。鋯石鈾-鉛定年結果顯示同一樣本以及鄰近的糜稜岩皆含有36-33 Ma的鋯石,其平均釷-鈾比值為0.5、鉿同位素為正值,可能跟清邁-臨滄帶北部的素帖山變質雜岩體中的糜稜岩40 Ma的鋯石一樣形成於張裂的環境。此外,剪切帶剖面西半側的副片麻岩樣本中都含有約500 Ma的碎屑鋯石,具有滇緬馬蘇地塊的特徵,並有約199 Ma的變質鋯石增生環。但剖面東半側的糜稜岩與受剪切的片麻岩則缺乏約500 Ma的鋯石,卻有220-200 Ma的火成鋯石,則顯示了素可泰島弧的特徵。故推測湄平剪切帶,至少在藍山片麻岩這個剖面上,應是個縫合帶,其構造演化史應比前人研究所認知的更為複雜。而在泰國東南地區格靈剪切帶與周邊火成岩的氬-氬定年研究中,利用單礦物雷射燒熔技術發現格靈剪切帶中有跟湄平剪切帶類似的黑雲母年代(35 Ma),比周邊火成岩體年輕,值得利用氬-氬定點定年技術進一步研究其剪切年代。
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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。