宋聖榮Song, Sheng-Rong臺灣大學:地質科學研究所丁禕Ting, IITing2010-05-112018-06-282010-05-112018-06-282008U0001-1905200815460200http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/182868伊萊石結晶度可以作為良好的界定變質帶的指標。透過研究地層中泥岩的伊萊石結晶度，可以回推沉積物來源區所受的變質程度。前人研究海岸山脈馬達吉達溪與秀姑巒溪剖面中伊萊石結晶度，發現具有結晶度向上變佳的現象，且結晶度最佳可達到淺變質帶，因而認為，此現象可用以解釋中央山脈在造山抬升時，表面沉積岩逐漸剝蝕至變質岩的過程。本研究探討上新世到更新世時期，中央山脈剝蝕與弧前盆地沉積兩者之間的相互關係，因此採集海岸山脈由北到南數個剖面泥岩標本，以X光繞射法分析伊萊石結晶度，並整理馬達吉達溪剖面前人研究伊萊石結晶度數據資料，以了解海岸山脈地層中伊萊石結晶度變化的時空關係。結果顯示，海岸山脈地層中伊萊石結晶度與年代關係良好，越年輕的地層中伊萊石結晶度越好。體的侵蝕，從侵蝕初期，一直到侵蝕顛峰，通常會有一段時間間隔，讓侵蝕營力能夠醞釀與累積，而這段時間間隔，可從地層中泥岩與砂岩記錄來推得。本文整理海岸山脈地層砂岩岩象中板岩成分比例變化，與伊萊石結晶度的變化作比較，當伊萊石結晶度開始進入近變質帶(anchizone)，表示此時中央山脈的剝蝕程度，相當於板岩開始出露到地表的階段。而當砂岩岩象中，板岩含量比例開始大量增加時，表示進入了侵蝕作用劇烈的時期。研究結果顯示，從侵蝕初期的碎屑沉積到侵蝕顛峰的碎屑沉積，存在一段時間間隔，這段時間間隔約0.5-1Ma左右。岸山脈北段在沉積時，粗顆粒尺度與細顆粒尺度的沉積物來源時間較為一致，在弧陸碰撞早期，都來自於未變質或是輕度變質的源岩。而海岸山脈南段在沉積時，粗顆粒尺度與細顆粒尺度的沉積物來源時間差異較大，導致會有細顆粒尺度的沉積物比粗顆粒尺度的沉積物變質度要來得高之現象。海岸山脈南段在弧陸碰撞早期，粗顆粒尺度沉積物來自未變質源岩，細顆粒尺度沉積物來自低度變質源岩，弧陸碰撞後期，粗顆粒尺度沉積物來自於低度變質岩，細顆粒尺度沉積物來自變質度更高的源岩。文同時將西部麓山帶地層中伊萊石結晶度資料做比較，相較於海岸山脈地層，西部麓山帶地層中伊萊石結晶度向上變佳的趨勢並不明顯，且最頂部均未達到淺變質帶(epizone)。西部麓山帶南部與北部麓山帶地層變化差異很大，原因為上新世到更新世時，西部前陸盆地的構造演育史相當複雜所致。Illite crystallinity is usually a good indicator to define low grade metamorphic zone for pelitic rocks. In previous studies, the sedimentary rocks in the Madagida-chi and Hsiukuluan-chi sequences of the Coastal Range, eastern Taiwan showed increasing the illite crystallinity from the bottom to the top. It was interpreted to record progressive unroofing of the nearby prograde metamorphic terrane during arc-continent collision. In this study, we collected and analyzed clay mineralogy and illite crystallinity of mudstones from several sequences in the northern and middle sedimentary basins of Coastal Range, and also combined the data having published in southern one. The aims are to understand the spatial and temperal variations of illite crystallinity which recorded the unroofing history of source area, the Central Range of Taiwan.. The results show that the younger formation age was, the better illite crystallinity was in all sedimentary basins of the coastal Range, eastern Taiwan. The anchizone illite crystallinity of sediments suggests that the slate belt of Central Range has been exposed to the surface for erosion. However, the abrupt increase of slate ratio in sandy components is to infer that the slate belt have been uplifted and eroded quickly. From the beginning of slate exposed to the erosion peak, it has time lag in general. The result from illite crystallinity and prtrography in each sections of the Coastal Range showed that the time lag was approximately to 0.5-1.0Ma.he deposited timeof coarse and fine particles in the northern part of Coastal Range, east Taiwan seems to more consistent than southern one due to the oblique arc-continent collision which the coarse and fine sediments eroded and deposited in the forearc basin of the north almost simultaneously.. However, there was a time lag for the fine and coarseparticles which the former eroded and deposited in forearc basin of southern one was earlier than the latter during the early stage of collision, Furthermore, the coarse particles abruptly increased when the slate terrane uplift to the peak. . e also compiled the data from the Western Foothills and found that the illite crystallinity increasing upward were not significant comparing with the Coastal Range, eastern Taiwan. This result suggests that it may due to the complicated foreland basin tectonic processes in the Western Foothills of Taiwan.口試委員審定書謝 I文摘要 II文摘要 IV錄.................................................................................................................................VI目錄 IX目錄 X一章 緒論 1. 1 前言 1. 2 研究目的 4二章 地質背景 5. 1 海岸山脈之地理位置與交通 5. 2 海岸山脈之地質背景與前人研究 5. 2. 1 海岸山脈之岩性地層 8. 2. 1. 1 都巒山層 9. 2. 1. 2 濁流岩相沉積岩─蕃薯寮層與八里灣層 9. 2. 1. 3 利吉層 14. 2. 1. 4 卑南山、舞鶴、米崙礫岩與全新世海階沉積物 14. 2. 2 海岸山脈之生物地層 15. 2. 3 海岸山脈之磁性地層 16. 2. 4海岸山脈黏土礦物學之前人研究 17三章 黏土礦物 19. 1 黏土礦物 19. 1. 1 伊萊石 19. 1. 2 綠泥石 20. 1. 3 膨潤石 21. 1. 4 高嶺石 22. 1. 5 混層黏土礦物 23. 2 伊萊石化作用 23. 3 伊萊石之同質異型(疊晶型) 25. 4 伊萊石結晶度的地質意義 27. 5 伊萊石結晶度的表示法 29四章 研究方法 30. 1 標本採樣 30. 2 實驗方法 34. 2. 1 黏土礦物順向試片 35. 2. 2 黏土礦物亂向試片 37. 3 X光粉末繞射分析 38. 4 黏土礦物試片製作之檢討 38五章 資料收集與分析 41. 1 馬達吉達溪剖面前人研究資料 41. 1. 1 結晶度單位─mm與°Δ2θ 41. 1. 2 馬達吉達溪剖面的低度變質帶範圍值 43. 2臺灣西部麓山帶伊萊石結晶度 45. 2. 1 鑽井資料整理 46. 2. 2 地層剖面資料整理 49六章 實驗結果 51. 1 海岸山脈黏土礦物分析結果 51. 1. 1 黏土礦物成分 51. 1. 2 伊萊石結晶度 51. 1. 3 計算低度變質帶的伊萊石結晶度值範圍 55. 1. 4 海岸山脈泥岩中碎屑伊萊石的結晶度 60. 1. 5 伊萊石同質異型之含量 67. 2 中央山脈東部板岩帶變質泥岩中黏土礦物分析結果 69. 2. 1 黏土礦物成分 69. 2. 2 伊萊石結晶度 71. 2. 3 伊萊石同質異型 72七章 討論 76. 1 沉積地層中伊萊石結晶度與年代之關係 76. 1. 1 海岸山脈地層之年代與伊萊石結晶度關係 76. 1. 2海岸山脈與西部麓山帶年代與伊萊石結晶度差異之討論 78. 2 地層中伊萊石結晶度變化與砂岩岩象之關係 79. 2. 1 細顆粒與粗顆粒的剝蝕 79. 2. 2 海岸山脈伊萊石結晶度與岩性地層之關係 85. 2. 3 海岸山脈山脈地層沉積演化模式 88八章 結論 94錄A 95錄B 99考文獻 101目錄一：樂合剖面泥岩中伊萊石結晶度值 53二：豐濱剖面泥岩中伊萊石結晶度 54三：十五號橋剖面以及蕃薯寮坑之蕃薯寮層泥岩中伊萊石結晶度 54四：Kisch(1990)標準試片於成大地球科學系X光實驗室依萊石結晶度測量值 56五：曹恕中(1996)中央山脈變質泥岩試片分別於成功大學、地質調查所、台大奈米中心伊萊石結晶度測量值 57六：中央山脈東側板岩帶變質泥岩伊萊石結晶度 71七：中央山脈東側變質泥岩2M1型伊萊石含量表 74八：馬達吉達溪剖面地層厚度前人研究整理...........................................................98九：海岸山脈標本採樣記錄表...................................................................................99目錄一：臺灣地區板塊架構示意圖.....................................................................................2二：海岸山脈地質圖...................................................................................................10三：沉積地層中伊萊石化的主要途徑示意圖...........................................................24四：伊萊石三種同質異型...........................................................................................26五：採樣研究區域位置圖...........................................................................................31六：豐濱剖面地質圖與標本採樣位置圖...................................................................32七：樂合剖面地質圖與標本採樣位置圖...................................................................33八：馬達吉達溪剖面伊萊石結晶度前人研究資料...................................................41九：馬達吉達溪剖面低度變質帶界限比較圖...........................................................44十：西部麓山帶鑽井中伊萊石結晶度資料...............................................................48十一：西部麓山帶地層中伊萊石結晶度資料...........................................................50十二：海岸山脈泥岩順向試片X光繞射形..............................................................52十三：Kisch(1990)標準試片於國立成功大學地球科學系X光實驗室依萊石結晶度測量值與Kisch之測量值定義變質帶之回歸曲線.......................................56十四：曹恕中(1996)中央山脈變質泥岩試片於成大與中央地調所測試之變質帶回歸曲線.................................................................................................................58十五：曹恕中(1996)中央山脈變質泥岩試片於中央地調所與台大奈米中心所測試之變質帶回歸曲線.............................................................................................58十六：伊萊石結晶度作為低度變質帶指標之研究整理(含本研究) ........................59十七：十五號橋剖面地層柱狀圖與伊萊石結晶度...................................................63十八：豐濱(丁子漏溪)剖面地層柱狀圖與伊萊石結晶度.........................................64十九：樂合溪剖面地層柱狀圖與伊萊石結晶度.......................................................65二十：馬達吉達溪剖面地層柱狀圖與伊萊石結晶度...............................................66二十一：海岸山脈泥質中伊萊石亂向試片繞射圖形..........................................67-68二十二：中央山脈東側板岩帶變質泥岩黏土礦物順向試片X光繞射圖形......69-70二十三：由2.8Å與2.58Å繞射鋒面積強度比以估計伊萊石中2M1型所佔之百分比.........................................................................................................................72二十四：中央山脈東側板岩帶變質泥岩黏土礦物X光亂向繞射圖形...................73二十五：中央山脈東側變質泥岩2M1型伊萊石含量比例圖...................................75二十六：海岸山脈各剖面伊萊石結晶度隨年代變化關係圖...................................77二十七：岩體侵蝕過程示意圖...................................................................................80二十八：馬達吉達溪剖面中伊萊石結晶度與砂岩岩象板岩佔所有岩屑比例與石英成分比例比較圖.............................................................................................82二十九：樂合溪剖面中伊萊石結晶度與砂岩岩象板岩佔所有岩屑比例與石英成分比例比較圖.....................................................................................................83三十：豐濱剖面中伊萊石結晶度與砂岩岩象板岩佔所有岩屑比例與石英成分比例比較圖.............................................................................................................84三十一：豐濱剖面、樂合剖面與馬達吉達溪剖面地層中伊萊石結晶度比較圖.....87三十二：海岸山脈地層沉積演化模式..................................................................90-92三十三：中央山脈剝蝕與呂宋弧前盆地內沉積物對應情形示意圖....................93application/pdf4625064 bytesapplication/pdfen-US海岸山脈伊萊石結晶度黏土礦物the Coastal Rangeillite crystallinityclay mineralsthesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/182868/1/ntu-97-R92224203-1.pdf