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moea_joint_essay 104年 [地質] 石油地質學、沉積學

第 二 題

📖 題組:
四、請簡答下列問題:(各小題 3 分,共 15 分)
📝 此題為申論題,共 5 小題

小題 (二)

請說明流槽鑄型(Flute Cast)如何形成,保留下來的沉積構造是岩層的哪個部分(頂部或底部)?

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說明水流掏刷泥質底床產生凹槽,其後被砂質填入形成鑄型,保存在砂岩層的底部。

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  1. 形成機制:流槽鑄型是當強烈且具方向性的紊流(如濁流)流經尚未固結的泥質底床時,產生局部掏刷作用,在泥床上形成拉長且一端陡、一端緩的勺狀凹槽。隨後水流流速減緩,上方沉積了較粗的砂質沉積物,填滿了這些凹槽。
  2. 保留位置:因底部的泥岩較易風化剝落,保留下來的流槽鑄型是凸出於上覆砂岩層的「底部」(Sole / 底面)。

小題 (一)

ϕ(phi scale)是粒徑單位,公式為何?砂岩粒徑的 ϕ 值範圍通常為何?

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寫出 phi 與直徑 D 的轉換對數公式。寫出砂岩粒徑標準範圍並換算成 phi 值。

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  1. 公式:ϕ = -log₂ (D / D₀),其中 D 為顆粒直徑(單位為 mm),D₀ 為參考粒徑(1 mm)。
  2. 砂岩粒徑範圍:砂的粒徑範圍定義為 1/16 mm 至 2 mm。轉換為 ϕ 值:當 D = 2 mm 時,ϕ = -1;當 D = 1/16 mm 時,ϕ = 4。因此砂岩的 ϕ 值範圍通常為 -1 到 +4。

小題 (三)

反粒級層(Reverse Grading)的成因及產狀?

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描述反粒級層(下細上粗)的產狀,並解釋因動力篩選或碎屑流等導致大顆粒向上的機制。

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  1. 產狀:岩層中的顆粒大小在垂直方向上呈現「下部較細、向上逐漸變粗」的排列特徵。
  2. 成因:主要發生在高濃度的重力流(如碎屑流 Debris Flow 或顆粒流 Grain Flow)中。在流動過程中,因「動力篩選效應(Kinetic Sieving)」,小顆粒受重力影響掉入大顆粒之間的孔隙而沉積於底部;同時因顆粒碰撞產生的「消散壓力(Dispersive Pressure,Bagnold 效應)」,較大的顆粒會被推擠向剪切力較小的流體上層,最終形成大顆粒在上的反粒級層。

小題 (四)

若岩石含有 60 % 岩石質岩屑(Lithic Clasts)、10 %長石質岩屑(Feldspar Clasts)及 30 % 石英質岩屑(Quartz Clasts),岩屑粒徑平均為 0.5 mm、基質占全岩比例為 17 %,應如何命名?

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根據粒徑判斷為砂岩。根據基質大於15%判斷為雜砂岩(Wacke)。根據骨架成分中岩屑佔最大宗,進行分類命名。

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  1. 粒徑平均 0.5 mm,屬於砂岩範圍。
  2. 依據 Pettijohn 的砂岩分類法,由於細粒的泥質「基質(Matrix)」佔全岩比例為 17 %(介於 15 % ~ 75 % 之間),岩石大分類屬於雜砂岩(Wacke)。
  3. 在粗粒骨架(Framework)成分中:石英(Q)佔 30 %,長石(F)佔 10 %,岩屑(L)佔 60 %。因為岩屑成分(L)> 長石成分(F),且岩屑比例佔極大多數。

小題 (五)

在地層柱中描述有 5 公尺長含貧饑波狀層理(Starved Ripples)的泥岩與含雙向(Bimodal)水流構造及薄泥層(Mud Drape)的砂岩形成的交錯層,最可能是何種沉積環境下的產物?

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分析特徵:雙向水流表示潮汐漲退,薄泥層代表平潮期,貧饑波狀層理代表泥沙交替但泥多沙少的潮灘帶。結論為潮汐環境。

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最可能是「潮汐環境(Tidal Environment)」下的產物,特別是潮汐灘地(Tidal Flat)或潮下帶。原因如下:

  1. 雙向(Bimodal)水流構造:強烈指示了漲潮與退潮水流方向交替相反的特徵。
  2. 薄泥層(Mud Drape):代表潮汐交替間的高潮或低潮平潮期(Slack Water),水流靜止使懸浮泥質沉降。

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