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地質調查導論一

103-2 地質調查導論一期末報告 生命科學系 吳亭潔
by

TingJie Wu

on 4 June 2015

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Transcript of 地質調查導論一

行程
Day 1 陰陽海→萊萊→粉鳥林→七星潭
陰陽海
磯崎二十號橋
地點:花蓮縣豐濱鄉磯崎
觀察重點:砂岩岩脈入侵火山岩層

此區露頭岩層主體為都巒山層,為火山岩,其中有來自於八里灣層的砂岩岩脈入侵。砂岩岩脈的入侵形成原因是:八里灣層尚未固結,保有水分;都巒山層岩塊崩落,形成裂隙且八里灣層因液化作用和岩塊崩落所產生的剪切應力,使砂向上噴出填充在岩塊裂隙中。
利吉地質公園
地點:臺東縣卑南鄉
觀察重點:利吉混同層、光滑亮面的鱗片狀葉理

利吉混同層是板塊交界隱沒帶的海溝堆積物,宛若垃圾清倒場,匯集大陸地殼、海洋地殼的各種岩石。因位處於隱沒帶具有強烈壓應力剪切作用,因此可以觀察到岩塊具有光滑亮面的鱗片狀葉理。
大坡國小

花東縱谷是菲律賓海板塊和歐亞大陸板塊的交界處,有相當多地震和斷層,其中池上為具潛移性的逆斷層。池上斷層平均每年位移量為2-3公分,並具有季節性的變化:九月至三月乾季鎖定效應、四月至八月雨季快速潛移。潛移的測量是依靠潛變儀,其利用銦鋼熱膨脹係數小,因此可以精準測量斷層位移量。
2000年開始潛移量降低至1-2公分,而2003年十月發生成功大地震,可能代表2000-2003/10間有許多能量蓄積因此發生大地震,因此部分學者認為可以藉由觀測潛移量預測大地震的發生。
法國學者安朔葉教授在1981-2009將近三十年中,無間斷地來台灣從事地質研究,關於池上斷層的發現和研究尤其貢獻卓著。
瑞北溪
地點:花蓮縣瑞穗鄉
觀察重點:藍閃石片岩(竹葉石)、石榴子石、陽起石

瑞北溪具有相當多的變質岩碎塊,是本次調查的尋寶點!
除了海洋性岩石:藍閃石片岩(竹葉石)、石榴子石、陽起石;也可發現大陸性岩石,如:砂岩、雲母片岩。
竹葉石含有鈉,具有粉紅色的基底;綠色長條礦物是藍閃石,似竹葉。石榴子石硬度6.5-7.5是台灣最硬的礦物,色澤美麗透明可作為寶石,瑞北溪發現的石榴子石呈現紅棕色。陽起石礦物中的錳離子被二價鐵離子置換,呈現深綠色,具有明顯扁平柱狀結晶。
神秘谷──砂卡噹步道
地點:花蓮縣秀林鄉太魯閣國家公園
觀察重點:多重協調褶皺(polyharmonic folds)、尖瓣-圓弧形褶皺(cuspate-lobate folds)、串腸構造(boudinage)、劍鞘褶皺(sheath folds)、夾皺劈理(crenulation cleavages)

太魯閣國家公園位處於大南澳變質岩區,為台灣最古老的變質岩系,具有許多樣貌的褶皺;岩石需在地表下十公里以下溫度大於攝氏三百度才具有塑性,可形成褶皺。此區主要分為三個岩石單位:九曲大理岩(2億5千萬年)、天祥混同層、花崗片麻岩(8-8.5千萬年)
業餘地質學家!
地質調查導論一
生命科學系 吳亭潔
Day 2 磯崎二十號橋→石門→石梯坪→三仙台→小野柳
Day 3 枕狀熔岩→利吉地質公園→大坡國小→瑞北溪
Day 4 神秘谷
Day 1
陰陽海→萊萊→粉鳥林→七星潭
Day 2
地點:新北市瑞芳區水湳洞
觀察重點:陰陽海、南港砂岩、實體化石、生痕化石

岩石中的二價鐵離子經裂隙進入溪水,形成三價鐵離子,進入pH值較高的海水後,因為溶解度不足,形成膠體粒子懸浮於海水中。
砂岩指particle介於2-16mm的岩石,是一種沉積岩;生物本體或生活的痕跡可以透過沉積掩埋保留下來形成化石。
懸浮膠體粒子
陰陽海
海膽實體化石
海膽實體化石
牡蠣實體化石
生痕化石
萊萊
地點:宜蘭縣頭城鎮外澳
觀察重點:海蝕平台、火成岩脈、活火山龜山島

此區露頭沉積岩屬於漸新世大桶山層(三千多萬年前),發生過熱事件──玄武岩脈入侵,後有斷層發生。
台灣有兩處活火山,一為大屯火山群,另一為龜山島。
由泥岩轉為頁岩的沉積岩
入侵的玄武岩脈
右移斷層
鉛筆狀沉積岩
愚人金黃鐵礦
10元
漸新世大桶山層
岩石年代的定年可透過鈾、釷、鉀熱螢光定年法
熱事件入侵的玄武岩脈
中央白色為石英
越中央的岩脈年紀越輕
活火山龜山島
活火山的定義有兩種:

經驗法則→一萬年內有噴發事件
現象法則→具有地震波、地層抬升、溫泉等現象

龜山島透過熱螢光定年法為七千多年前所形成的活火山
磯崎二十號橋→石門→石梯坪→三仙台→小野柳
粉鳥林
地點:宜蘭縣蘇澳鎮東澳
觀察重點:長柱狀角閃岩

粉鳥林屬於中央山脈東翼的變質岩區,是南澳造山運動時形成,年代久遠於一億六千萬年前,比侏儸紀古早。角閃岩屬於變質岩,是雲母等岩石經過溫度壓力作用形成,溫度更高角閃岩會變質成片麻岩。角閃岩是台灣高山主要的岩石種類。
整區露頭都是以角閃岩為主的變質岩
地點:花蓮縣新城鄉
觀察重點:米崙台地、立霧溪與三棧溪礫灘

1951年花東縱谷陣列地震,引發米崙、玉里與池上斷層活動。米崙原為沖積扇,因為地震斷層活動而抬升形成米崙台地;由於菲律賓海板塊仍持續向西北歐亞大陸板塊擠壓,米崙台地仍持續抬升。立霧溪以及三棧溪礫灘的石頭源自於中央山脈,為各種變質岩匯集地。
七星潭
斷層
米崙台地
地震的能量釋放有三種形式:放射能(震動)、破裂能(斷層破裂)、摩擦熱(岩石升溫,不具破壞性)。地震的主要研究有關於能量如何分配至此三種能量形式。



地震是否能夠預測?需要預測三個項目:
1. 規模→和斷層破裂程度成正比
2. 地點→是否具有活動斷層
3. 時間→目前無法掌握短時間尺度,僅能預估幾百年、幾十年為單位的大地震週期
形形色色的變質岩(有外來物)
花崗岩
大理岩
蛇紋岩
矽質片岩
片岩
片岩
片岩
石英脈
石門
小野柳
石梯坪
三仙台
地點:花蓮縣豐濱鄉
觀察重點:海蝕拱門、穿孔貝集體滅絕事件、安山岩柱狀節理

此岩區主體為火山碎屑岩,是火山噴發的產物,顆粒硬、基質軟。岩石受海浪侵蝕鑿穿形成海蝕洞,地殼抬升或是海水面下降使得岩石得以保留形成海蝕拱門。
在海蝕拱門壁上可觀察到一排的穿孔貝類化石,代表此處曾位於海水,因為一次的地震使上盤抬升,造成穿孔貝類於同一時間集體死亡形成化石。
另外此區具有外來火山岩──角閃石兩輝安山岩,具有柱狀節理。依據前後外來火山噴發物大小,推測火山中心位於石門南方,再依據數學計算推測火山中心位於奇美。
地點:花蓮縣豐濱鄉
觀察重點:海階、壺穴、火山彈、撞擊構造、平移斷層

海階上的珊瑚礁化石代表此處曾經是溫暖的海水環境,而因為六千年來全球海水平面變化不大,所以此處是由地殼抬升隆起。利用碳十四放射定年得知珊瑚生存年代,又可以量測此處海拔高位,得出三千八百年來地層上升26000毫米,即此處平均每年以6.8毫米抬升。
壺穴是地表侵蝕的痕跡,小石子隨水流落入岩層表面凹洞,隨漩渦侵蝕岩層,形成更大更深的凹洞,可達直徑兩公尺。
此處露頭是火山凝灰岩,有火山噴發、火山彈撞擊、斷層發生的證據。
地點:臺東縣成功鎮
觀察重點:浮石、斑狀安山岩、玉髓

浮石是一種火山碎屑岩,屬於密度大約2.7的安山岩,因為多氣孔而密度小於1,若受海水填充密度將大於1而沉入海底。此處的浮石來自於菲律賓、蘭嶼以南的海底火山噴發。
此處的斑狀角閃石安山岩並不是含有沸石類礦物的麥飯石,白色的部分是斜長石,黑色則是角閃石。沸石類礦物(鉀、鈉、鈣、鋁矽酸鹽低溫礦物)具有特殊結晶構造,離子交換能力強,像是一個分子篩;可用於化學反應催化、廢水處理、太陽能儲存槽、肥料、養殖、建材。
玉髓來自於都巒山層岩脈,東部海岸都有其蹤跡,是隱晶質石英,遇水呈現半透明極好與其他種礦物區別。礦物會因具有特殊離子而呈現不同顏色:混有銅離子的玉髓為藍玉髓(台灣藍寶)、黃水晶含有二價鐵離子、雞血石含有三價鐵離子、紫水晶含有錳離子。
地點:臺東縣臺東市
觀察重點:富岡砂岩、地層倒轉的沉積構造證據

此區露頭為富岡砂岩,坐落在利吉混同層(泥岩、海溝堆積物,俗稱垃圾場)上。由沉積構造可以判定富岡砂岩層發生過地層倒轉。地層倒轉的原因有三種:不對稱的褶皺、斷層錯動(老的岩層覆蓋至年輕的岩層)、整塊岩層被翻轉(例如位處於海溝、大陸斜坡的岩層因為角度太大而滑移翻轉)。
枕狀熔岩→利吉地質公園→大坡國小→瑞北溪
Day 3
神秘谷
Day 4
砂岩岩脈
凝灰岩
砂岩
凝灰岩
海蝕拱門
穿孔貝集體滅絕事件
兩輝安山岩
柱狀節理是一種冷卻構造,為岩漿噴出以後,因為在地表降溫體積改變造成破裂,具有多邊角。在岩漿材質均勻且受溫度平均時,多為六邊形蜂窩狀、裂縫多為120度夾角(triple junction),這是一種消耗最少能量的的破裂方式。此作用在大尺度的大陸板塊之間裂縫亦可見,如現今仍在作用的紅海、亞丁灣、東非地塹。
石礫隨漩渦侵蝕而成的壺穴
剛噴發出的岩漿尚未冷卻還具有塑性,就已經撞擊到地上的深灰色凝灰岩,因此被拉長成橢圓形形狀。
火山彈
火山噴發也會將周圍岩塊炸出,因為當時地面的火山灰尚未凝固,因此有明顯撞擊構造。另外由大石塊上的裂縫可得知當初撞擊力道之大;且裂縫並沒有延續至地上凝灰岩,表示裂縫並非大石塊落上後,才發生地質事件(如地震)才形成。
撞擊構造
斷層線

斷層線
斷層線
平移斷層
流槽鑄型(flute cast)
沉積時,最上方的表面應被沉積為水平面,有凸起表示沉積時下方的岩層(像是模具的角色)具有凹洞,而現在在上方看到凸起,表示此處岩層倒轉。
波痕(ripple mark)
沉積物沉積時因為重力,大顆粒的會沉積在下方,小顆粒沉積在大顆粒上方,而且隨水流會有波痕、彎曲的沉積線條構造,曲線凹口指向上方。此處我們看到大顆粒在上方、小顆粒在大顆粒下方且曲線凹口朝下,表示此處岩層倒轉。
沉積岩脫水時,細小顆粒因為重量小可能隨水向上蒸發流失而被往上帶起,形成火焰狀構造,火焰的尖端會朝向上方。此處所看到的火焰尖端朝向下方,因此此處岩層發生倒轉。
脫水構造(dewatering structure)
交錯層(cross-bedding)
沉積物隨著水流沉積時,上方沉積物方向與水流方向角度會大於下方沉積物方向與水流方向的角度,形成上陡下緩的交錯層。此處觀察到上方的夾角小於下方的夾角,上緩下陡,表示此處岩層倒轉。
β
α
α>β
枕狀熔岩
地點:臺東縣臺東市松江路一段
觀察重點:枕狀熔岩、紅色頁岩

海底火山噴發後,岩漿遇海水形成枕狀熔岩。此處枕狀熔岩來自於南海海板塊上的海底火山噴發,周圍有紅色頁岩,因為玄武岩含有鐵(10-12%),而依據海水循環,當時深層海水來自於北冰洋表面海水因此富含氧,將二價鐵離子氧化成紅色三價鐵離子。
此處枕狀熔岩具有以下特徵:外圍較白的玻璃質外殼(易風化而顯露出外圍綠色礫泥石)、上半部的杏仁狀孔洞、同心圓分層(表示冷卻方向由外至內)、放射狀節理。
地點:臺東縣池上鄉
觀察重點:池上潛移斷層
陽起石
竹葉石
石榴子石
較厚、較具有剛性的岩層主導褶皺,波長較大;反之較薄、較軟的岩層褶皺波長較小。
多重協調褶皺(polyharmonic folds)
尖瓣是由於軟岩插入硬岩之中,於內弧形成尖瓣;若是硬岩岩層上下都是軟岩,則內弧形成尖瓣;而相對的另一邊外弧則為圓弧形。
尖瓣-圓弧形褶皺(cuspate-lobate folds)
尖瓣
圓弧
尖瓣
軟硬不同的岩層相互夾層,同時受到變形作用時,軟的岩層具有柔性,變形而延展;然而硬的岩層因為脆性變形而斷裂成一節一節的,有如香腸狀,稱為串腸構造。
串腸構造(boudinage)
串腸
串腸
串腸
岩層所受到的應力非常不均勻,褶皺軸(hinge line curvature)傾伏角(plunge)極大,將近180度;岩層為3D立體構造,不同切面會有不同的形貌,若切面正好裸露出同心圓的褶皺,宛若劍鞘,則稱為劍鞘褶皺。
劍鞘褶皺(sheath folds)
劍鞘褶皺
不同軟硬度的岩層互相交錯,受到上方的壓力會發展葉理(diagenetic foliation),礦物橫向排列;隨後受到左右相夾的應力形成摺皺,而礦物逐漸轉為直向排列,稱為優勢排列。
夾皺劈理(crenulation cleavages)
斑狀安山岩
玉髓
浮石
10元
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