構造地質學　申論題歷屆試題與參考架構

參考架構・破題

下雨使坡體孔隙水壓上升，有效應力下降，莫爾圓整體向左平移而逼近甚至觸及破壞包絡線，斜坡因此由穩定轉為剪裂滑動。作答主軸是有效應力原理加莫爾-庫侖破壞準則。

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參考架構・破題

移位構造指原有的層理或早期面狀構造，經強烈變形（特別是緊閉至等斜褶皺與剪切）後被轉動到與新生面理平行，使原始的構造關係被改造而難以辨識。作答重點在定義、特徵與其指示的變形意義。

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參考架構・破題

糜稜岩與磨碎岩皆為斷層帶或剪切帶內經剪切而粒徑縮小的岩石，差別在於變形機制：前者以延性（晶質塑性）為主，後者以脆性破裂為主。作答以比較表述最清楚。

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參考架構・破題

節理是岩石中沒有明顯位移的破裂面，其成因與特徵取決於形成時的應力與環境。本題依四種狀態（深埋、擠壓、抬升、冷卻）分別說明節理的產狀、幾何與成因。

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參考架構・破題

在變質岩區，劈理常為褶皺軸面的平行構造，層理與劈理的夾角及交線可指示褶皺的位置、翼部方向與軸面產狀。作答重點是把幾何關係轉成判讀原則。

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參考架構・破題

大陸岩石圈的強度隨深度呈脆性段線性增加、延性段因溫度上升而指數式下降，最大強度出現在脆-延性轉換附近。岩石圈厚度與年齡改變地溫梯度，應變速率則改變延性段的流變強度，兩者共同決定最大強度。

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參考架構・破題

褶皺-衝斷帶的覆瓦狀逆衝斷層常按由後陸往前陸依序形成（順時序，in-sequence），但也可能因為前緣阻力或滑動增加而在後方再啟動（脫序，out-of-sequence）。判斷準則是斷層之間的截切關係。

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參考架構・破題

差排是晶體內的線狀缺陷，其移動使晶體在低於理論強度的應力下發生塑性變形。差排潛移是中高溫下由差排滑移與攀移配合回復作用形成的變形機制，並產生一組可用來判斷變形條件的微構造。

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參考架構・破題

宜蘭平原為蘭陽溪沖積形成的三角形平原，位於台灣造山帶北端，向東開口於沖繩海槽的西端。其成因是菲律賓海板塊向北隱沒與弧陸碰撞後，造山帶崩塌、沖繩海槽向西張裂所形成的斷陷盆地。

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參考架構・破題

走向滑移斷層系統的幾何取決於應變形態：單剪（非共軸）形成以主位移帶為核心的雷氏剪切組合，純剪（共軸）形成對稱於最大主應力的共軛走滑斷層。作答要先講兩種模式的理論幾何，再對應臺灣斜向聚合與前陸擠壓的地質環境舉例。

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參考架構・破題

正反轉構造是先期伸張形成的正斷層，在後期擠壓下以逆斷層方式再活動。判讀相對位移量的關鍵在於比較同裂谷（syn-rift）地層與裂谷前（pre-rift）、裂谷後（post-rift）地層在斷層兩側的位置，並找出零點（null point）。

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參考架構・破題

剪切帶的變形機制隨深度（溫度、圍壓）由脆性摩擦轉為晶體塑性，產生的斷層岩與微構造也隨之改變。作答以「淺部脆性—過渡帶—深部韌性」分層，再以石英、長石的變形機制溫度範圍串起來。

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參考架構・破題

差排潛變是晶體以差排滑移與爬升累積永久應變的機制，是中下地殼與上部地函韌性變形的主角；作答要講機制、流變律、控制因素，再列出它留下的微構造與組構證據。

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參考架構・破題

求兩面夾角可用兩種赤平投影方法：一是把兩面的極點轉到同一大圓上量極點夾角；二是先求兩面交線，再作與交線垂直的面量兩大圓間的角度。作答須逐步寫出描圖紙操作。

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參考架構・破題

方解石等礦物在低溫低差應力下即可產生機械雙晶，雙晶面的方位、發育與否及形態都與當時的應力場有關，因此可藉由測量雙晶與晶軸方位反推主應力方向，並估算差應力與變形溫度。

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參考架構・破題

在曲滑褶皺中，層厚與層長保持不變、變形前後截面積守恆，因此褶皺抬升到區域層位以上的「超出面積」等於水平縮短量乘以該層到滑離面的深度，據此即可反算滑離面深度，即面積平衡法（excess area method）。

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參考架構・破題

伸張裂縫是張開而無剪移的破裂（第一型），剪切裂縫是沿面發生剪移的破裂（第二、三型）；兩者在面上的表面構造、組合幾何與充填物都不同，並分別以「σ1 位於裂面內」與「σ1 平分共軛銳角」指示應力方向。

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參考架構・破題

既有斷層面的摩擦強度低於完整岩石，因此在莫耳圖上，凡落在莫耳圓上且位於摩擦滑動線（無凝聚力的摩擦包絡線）之上的面向都能再活動；這段圓弧對應的角度就是可再活動斷層面與 σ1 夾角的範圍。

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參考架構・破題

臺灣西部麓山帶是弧陸碰撞形成的薄皮褶皺逆衝帶，由北到南受碰撞時序、前陸基盤高區、地層岩性厚度差異影響，構造樣式、走向與褶皺斷層比例都有系統變化。作答以北、中、南三段比較，並說明控制因素。

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參考架構・破題

脆性與韌性是岩石巨觀的變形行為：脆性以破裂、失去凝聚力為特徵，韌性以應變分散、保持連續性的流動為特徵。何者發生取決於溫度、圍壓、應變速率、流體與岩性等條件，地殼中由淺到深形成脆韌性轉換帶。

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參考架構・破題

原生斷層（主斷層、一階斷層）是直接由區域應力場產生的斷層，其方位符合安德森（Anderson）斷層理論；次生斷層是在原生斷層活動後，因局部應力重新分布或應變調節而衍生的斷層。兩者分別反映區域與局部的應力及運動學。

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參考架構・破題

本題要先定義劈理是「變形造成的次生面狀組構」，再由生成機制（壓溶、顆粒旋轉、再結晶）需要顆粒間有接觸應力與化學傳輸的條件，判斷未固結沉積物原則上難形成真正的劈理，並補充例外情形。

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參考架構・破題

Navier-Coulomb 準則描述岩石在壓應力狀態下，當某一面上的剪應力克服內聚力與與正應力成比例的內摩擦阻力時即發生剪切破壞；作答需寫出公式、莫爾圓圖示、破裂面方位與適用限制。

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參考架構・破題

剪動方向指標（shear-sense indicators）是判斷剪切帶或斷層相對運動方向的依據，本題要列滿 10 種，並每種配一張簡圖標出剪切箭頭與判讀方式。

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參考架構・破題

有限應變莫爾圓一般畫在倒數二次伸長量 λ' 與 γ' 的莫爾空間中。題目給的 S1、S3 應理解為主伸長比（stretch，S = 1 + e），先換算 λ = S²、λ' = 1/λ，再求圓心與半徑作圖並標出主應變位置。

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參考架構・破題

以庫倫破壞準則與摩擦滑動行為說明：造山帶變形前緣淺部有效正應力低、孔隙水壓高，斷層容易達到破壞或滑動條件；加上楔形體維持臨界錐角的需要，使前緣斷層持續累積並釋放變形，成為活動性高的活動斷層。

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參考架構・破題

單一岩層受層向擠壓撓曲時，應變分布以切向縱應變（外弧伸張、內弧壓縮、中間中性面）及翼部的層面平行剪切（曲滑）為主；作答要畫出褶皺剖面上不同位置的應變橢圓，並對應各處的次生構造。

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參考架構・破題

雁行排列的走向滑移斷層在斷層段的錯接處（stepover），局部是拉張或壓縮取決於「錯接方向」與「斷層滑移方向」的組合：同向為拉張（釋壓），反向為壓縮（受壓）。

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參考架構・破題

以花崗岩（石英控制流變）地殼的強度剖面說明：淺部強度受摩擦滑動控制、隨深度線性增加；深部受溫度控制的塑性潛變、隨深度指數遞減；兩線交會處即脆性-塑性轉換，大約在 10～15 公里、溫度約 300℃附近，並分段說明各區變形機制。

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參考架構・破題

五個名詞分屬兩套判斷標準：背斜／向斜依「岩層新老關係」定義，背形／向形依「褶皺幾何閉合方向」定義；複背斜則是大尺度的複合褶皺。作答要逐一定義、配圖，並說明兩套概念的差異與組合。

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參考架構・破題

斷層岩依「是否具內聚力」與「是否具葉理（組構）」為主要分類軸，再以基質（細粒部分）所占比例細分；常引用 Sibson 的分類架構，並可連結形成深度與變形機制（脆性或塑性）。

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參考架構・破題

將褶皺各處層面的極點投影在下半球等面積網（Schmidt net）上，再畫成等密度圖（contour diagram），由極點分布型態（大圓帶、小圓帶、極大值數目與位置）可判斷褶皺軸、軸面、翼間角、是否圓柱狀及褶皺形態。

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參考架構・破題

Anderson 認為地表是無剪應力的自由面，因此近地表三個主應力之一必為垂直；依垂直者是σ1、σ2 或σ3，結合庫倫破壞準則，可推得正斷層、走向滑移斷層、逆斷層三類及其預期傾角。

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參考架構・破題

四個名詞分屬褶皺幾何、斷層位移、構造量測與岩石力學，每小題 5 分，每題都要有「定義＋示意圖或公式＋用途」，以圖輔助最能拿分。

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參考架構・破題

重褶皺（superposed folding）時，前期褶皺被後期褶皺再摺曲，在侵蝕面上出露特定幾何圖像。Ramsay（1967）依兩期褶皺的幾何關係，將干涉圖像分成四型，作答要同時交代「分類依據」與「各型圖像」。

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參考架構・破題

題目要求「十種」判別斷層的依據，而且來源分野外、地形圖、地質圖三方面。分類條列、每項一句說明成因，數量寧可多列一兩項。

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參考架構・破題

劈理（cleavage）是變形岩石中使岩石易沿特定平面裂開的面狀構造。形態分類以「顯微下是否可分出劈理域（cleavage domain）與微石（microlithon）」為主軸，即連續劈理與間隔劈理兩大類，再往下細分。

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參考架構・破題

三者都是赤平投影（stereographic projection）處理面狀資料的方法：π 圖與 β 圖用來求褶皺軸，等密度圖（contour diagram）用來統計大量方位資料的優選方位。作答要說明作法、判讀與用途。

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參考架構・破題

節理是沒有明顯平行位移的破裂面。作答先依幾何或成因分類，再用應力與破裂準則說明張節理、剪節理與三個主應力軸的方位關係，最好配合褶皺中的節理系統說明。

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參考架構・破題

四個名詞都與大型逆衝斷層（推覆體 nappe）有關：原地岩與異地岩是斷層上下盤岩體的區分，飛來峰與構造窗則是侵蝕作用切割推覆體後的出露形式。題目要求「繪圖」，一張剖面加一張平面圖即可涵蓋四項。

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參考架構・破題

變形帶（deformation band）是高孔隙率岩層（尤其孔隙砂岩）中常見的毫米至公分級板狀應變局部化構造。答題要寫出它與一般斷層、節理的差異（沒有連續的滑移面），再依運動學與變形機制說明成因。

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參考架構・破題

題目要把岩石力學實驗（三軸壓縮與三軸伸張試驗、莫耳包絡線）連結到 Anderson 斷層理論：張裂環境中垂直應力為 σ1，擠壓環境中垂直應力為 σ3，同一深度下造成破壞所需的差應力不同，結論是地殼在伸張環境下脆性強度明顯較低。

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參考架構・破題

斷層彎曲褶皺（fault-bend fold）是上盤沿階梯狀斷層（下斷坪－斷坡－上斷坪）滑動時，被斷層彎曲處迫使形成的褶皺（Suppe, 1983）。作答重點是以扭褶帶（kink band）模式，說明軸面成對出現、活動軸面固定在斷層彎折處，以及隨滑移量增加的三個演化階段。

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參考架構・破題

泥岩從沉積、埋藏壓密到受水平擠壓，面狀組構會由「平行層面的壓密組構」逐步轉變為「垂直縮短方向的構造劈理」，中間經過鉛筆狀構造等過渡階段。依應變漸增的順序分階段描述，並說明各階段的變形機制。

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參考架構・破題

五個名詞涵蓋應變量度、褶皺逆衝帶構造型式與斷層岩、變形岩分類，每小題 5 分，各寫定義、特徵、意義並配簡圖或公式。

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參考架構・破題

變質岩區原生沉積構造多被破壞，可利用與褶皺同期形成的軸面劈理（axial planar cleavage）與層面的交角關係，判斷所在褶皺翼部為正常翼或倒轉翼，進而推定地層上下（面向，facing）。作答要講清楚判斷法則、幾何理由與適用限制三部分。

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參考架構・破題

東北—西南水平擠壓代表最大主應力 σ1 水平、方向 NE-SW；σ3 與 σ2 極接近，表示二者容易互換（應力比近 0），逆斷層與平移斷層可能並存。答題要先定應力與應變主軸，再在應變橢圓上依方位標出各類構造。

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參考架構・破題

交角不整合是侵蝕面，斷層接觸是剪切面；露頭上區分兩者，要從接觸面本身的性質、接觸面附近岩石的變形，以及上下岩層與接觸面的幾何關係三方面比較。

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參考架構・破題

本題含兩小題：（一）複堆疊構造（duplex）的形態由每片斷夾塊（horse）的長度與其上斷層滑移量的相對大小決定；（二）區域褶皺的褶皺軸位態，以層面位態的立體投影統計求得。兩題都要附圖。

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