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地質學野外實習

圖、文/碩士生林思圩、傅子恩

緣起:
  為使大學部必修課程「地質學」修課同學能藉由實地物教學,強化對地質現象與觀測方法的學習,並培育其地質學學科相關學能,本課程授課教授吳泓昱規劃了野外實地探勘教學,使授課同學能對於地質學科有進一步的認識與興趣。

實習過程:
  本年度的實習地點以太麻里、電光、紅葉、小野柳、池上等地為主進行教學。東部因為板塊擠壓,形成多樣化的地質景觀及岩石特性,藉由帶領學生實地探勘,助其對於當地地質構造進一步了解,以學習相關地質現象、災害及土地利用等情形,並以實作加強現地觀測之能力,以下將逐一敘述。

一、 紅葉村——舊鹿鳴橋

  這個地方存在相當明顯的河階構造,河道的左岸與右岸堆積環境不同,但上游左岸和下游左側具有一致性,並且沿岸山坡有崩落情形,因此可以研判河岸中間可能會有不連續面出現。
遠方下游有第一個河階,共計三個河階,河階高度可由等高線圖估算(註:此句話請確認估算的是寬度還是高度),第二河階與第三河階高度差為約100公尺。若不計河流下切速度、地震,每年台灣地殼約以0.5 cm的速度抬升,12000cm/0.5cm × 每年 = 約2.4萬年,此值為兩河階時間差。同學可在此處實地感受地層受抬升作用所形成的景觀。

老師說明河階位置與河流侵蝕

二、 電光溪

這個溪的兩岸充滿各式各樣沉積岩、火成岩及變質岩,從山壁腳下的沉積岩可以推斷,河床上的火成及變質岩均不是原生,而是由河川沖刷帶下來的。學生到此地可以直接用肉眼觀察書上教到的岩石樣貌,以及河床被水沖刷形成的現象,並體驗溯溪與大自然的鬼斧神工。

帶領同學體驗野外實察溯溪行程,並觀察沿途岩石

三、 池上大坡國小

  池上斷層是臺灣東部的地震斷層,具左移性質之逆移斷層,位於花蓮縣和臺東縣,長約65 公里,歸為第一類活動斷層。斷層由瑞穗東南方一帶向南南西延伸至池上東南方、錦園南方萬安附近,斷層面呈現上陡下緩的向東傾斜曲面,接近地表傾斜約60 度,至深度約25-30 公里處則轉為接近水平。此斷層的滑移速率,遠比美國聖安德列斯大斷層快。親眼目睹斷層坐落的證據,能讓大家印象深刻,也同時對這領域更感興趣。此次有幸能遇到中研院的觀察員,為我們詳細解說測量儀的功用與他對地震周期的看法。他推測近期一周會有4到5級地震,沒想到5月5日真的發生,也讓我們感嘆他對地震的熟悉。

介紹儀器如何測量斷層位移情形
老師解說池上斷層及地表變形地質理論知識

四、烏石鼻

  烏石鼻為全台灣最大面積的柱狀火山岩體,位於長濱鄉南方寧埔村一片伸入海中的岬角。岬角是指突出於海中的黝黑岩體,是火山活動熔岩噴發的產物。除了烏石鼻以外,全台灣只有石梯坪以北的石門有柱狀火山岩體,但規模遠比不上烏石鼻。  

請同學實地觀柴柱狀火山岩體並使用地質槌採集樣本
全體合照

五、 小野柳

   富岡海岸是由厚層砂岩構成的礁岩海岸,其砂岩的地質背景較為複雜,約1000萬年前沉積在東側的深海環境,因碰撞作用造成沉積在大陸邊緣的岩層受擠壓而捲入板塊的碰撞帶(斷層帶),地質學家稱這種在碰撞帶中被擠碎的斷層泥與斷層角礫岩塊為「混同層」。菲律賓海板塊與歐亞大陸碰撞帶中的岩石則稱為利吉層(或利吉混同層)。板塊碰撞帶如同巨大的斷層帶,具有剪碎的斷層泥,並夾有大小不一、各種不同岩性的斷層角礫岩(直徑較大的斷層角礫岩又稱為外來岩塊)。富岡砂岩就是被捲入碰撞帶的岩塊,其中最大的岩塊就屬富岡砂岩岩塊,長約4公里。這些被捲入的岩塊來自兩個板塊,因此各式各樣以及不同時代的岩石都成為混同層的物質。富岡砂岩是包夾在利吉混同層中的外來岩塊,當被捲入其中時,地層被倒轉,所以砂岩表面沉積構造已呈現倒轉的現象。約1,000萬年前沉積於深海環境,砂岩的沉積構造呈現由濁流作用形成的構造(濁流岩)。

  書上學到的地層翻轉聽起來很不可思議,而實地走訪看到存在的證據,會使大家更信服,同時也感受到板塊作用的結果。

老師解說如何利用波紋與沉積層觀察翻轉的岩層
同學用手機紀錄並使用傾斜儀測量岩層

五、 太麻里溪南岸

  南迴公路由金崙往北至太麻里河口沖積扇之間,是沿山腰緩慢迂迴前進的路段。本露頭即位於公路出山腰、接往沖積扇平原的第一個靠海岸插路口旁,需沿水泥產業道路向東行至海灘,再順海岸南行,直至沙灘盡頭即是露頭,南側山壁有舊南迴公路隧道出口的遺跡。 本露頭可見一背斜的軸部,但再仔細由節理與地層的角度關係及岩層內部的沉積特徵判斷,此應為倒轉向斜。向斜內部有發達的節理發育,在軸部的南翼,有明顯因為擠壓而在褶皺內部形成的逆斷層。觀察一旁的緊密褶皺及海灘上偶爾出露的岩塊或散落卵石上的石英脈,可見受應力作用所產生的雁形排列或S形彎曲。

清楚裸露的節理與褶皺構造
老師隨時依據地上可見的岩石進行地質學理論說明

結論及心得:
  前幾年受新冠疫情的影響,野外實習暫停了幾屆,因此沒有學長姊的傳承。這次到台東地區進行野外實習,學生對於這件事比較沒有概念,在衣物攜帶與一些行前通知方面,由於沒有太詳盡的資訊,導致學生攜帶的配備不完善。不過老師、助教與隨隊研究室學長們沿路跟隨,提供大家突發狀況的協助,最後全體平安歸來。
  過程中,除了訓練學生於現地的觀測與實作能力,也讓修課同學對於台灣東部山區的地質背景與開發情形有相當程度的了解。實習過程中學生們皆積極參與,問答反應亦十分踴躍,相信對於教學也有相當程度的幫助。於報告中可看出,學生認為野外實習能加深課堂知識的理解,同時更了解就讀資源系的意義。最後他們也在報告中指出一些可以改進與值得保留的部分,相信日後若再舉行野外實習活動,能帶給師生更多的學習與更好的體驗。
  最後要感謝財團法人成大礦冶資源科技文教基金會提供學生補助,讓我們順利完成這次的野外實習。