民國112年 高考三級 地質 地層學考古題
民國112年 高考三級 地質 地層學收錄考選部官方試題，共 4 題可線上瀏覽，考選部未公告本科目答案。
題目與答案
在地球的歷史中，顯生元共有五次主要的生物大滅絕（Mass extinction）
事件；請列出這五次大滅絕事件發生在那些地質年代中（以「紀
（Period）」來說明）？（10分）
規模最大的一次，是其中的那一個？請說明該次大滅絕事件最可能的
成因及地層紀錄為何？（20分）
參考解答（AI 生成，非官方）
- 一、五次大滅絕事件發生於下列「紀（Period）」，依先後順序為：奧陶紀末期（End-Ordovician，約445 Ma）、泥盆紀晚期（Late Devonian，約372 Ma）、二疊紀末期（End-Permian，約252 Ma）、三疊紀末期（End-Triassic，約201 Ma）與白堊紀末期（End-Cretaceous，約66 Ma）；可記為「奧、泥、二、三、白」。
- 二、規模最大者為二疊紀末期（P–Tr）事件，海洋物種滅絕率約81–96%，珊瑚、腕足類與䗴類幾近全滅，陸生四足類與昆蟲亦大幅衰退，生態系復原耗時數百萬年，故有「大死亡（The Great Dying）」之稱。
- 三、成因以西伯利亞玄武岩（Siberian Traps）大規模噴發為主：岩漿釋出SO2、CO2與鹵素，造成短期冷卻後之劇烈溫室效應、海洋酸化、缺氧（anoxia）與富硫化氫（euxinia），並可能破壞臭氧層；甲烷水合物釋放則形成正回饋。隕石撞擊說之證據相對較弱。
- 四、地層紀錄方面，浙江長興煤山（Meishan）為P–Tr界線之GSSP，界線以牙形石Hindeodus parvus首現為標誌；界線黏土層（bed 25、26）含火山灰鋯石U–Pb定年約251.9 Ma、碳酸鹽δ13C明顯負異常、汞（Hg）異常與多層火山灰，並可見滅絕面上下生物擾動與化石豐度驟變。
- 五、限制：單一剖面難以涵蓋全球，須以多指標（multiproxy）交叉驗證；年代解析度、區域岩相差異及滅絕屬脈衝式或漸進式仍有爭議，作答宜並陳各項證據，避免斷言單一機制。
第五級的地層層序（Fifth-order sequence）的週期約在1萬年到20萬年間，
請說明這種第五級地層層序最可能之成因為何？並請說明要如何建立這
種第五級的地層層序？（30分）
參考解答（AI 生成，非官方）
- 一、定義與尺度：層序（sequence）依週期分級，第五級層序（fifth-order sequence）週期約10–200 kyr，大致對應準層序（parasequence）與高頻層序，介於第四級（0.2–2 Myr）與第六級（<10 kyr）之間，須以高解析度資料方能辨識。
- 二、異旋迴（allocyclic）成因：主因為米蘭科維奇旋回（Milankovitch cycles）中的歲差（precession，約19–23 kyr）、黃赤交角（obliquity，約41 kyr）與短偏心率（short eccentricity，約100 kyr；405 kyr為長偏心率）。冰室期表現為冰河型海平面升降（glacio-eustasy），溫室期則以氣候驅動之沉積物供給與地下水水位變化為主。
- 三、自旋迴（autocyclic）因素：河道遷移、三角洲朵體（delta lobe）切換、潮口遷移等亦會產生同尺度界面，須以橫向連續性與區域對比性區別，避免誤判為軌道驅動。
- 四、建立步驟：選擇沉積連續、露頭良好之剖面，進行高解析度實測與岩相描述；辨識海泛面（flooding surface）與準層序邊界，分析疊置樣式（stacking pattern）；輔以伽馬射線（GR）測井、岩心與電阻率曲線，震測因解析度不足多僅供架構參考。
- 五、定年與對比：結合生物地層、磁地層與火山灰鋯石U–Pb定年，並以旋迴地層學（cyclostratigraphy）進行頻譜分析（spectral analysis、MTM）與天文調諧（astronomical tuning），以405 kyr長偏心率為時間錨點，建立高解析度年代模型（age model）。
- 六、限制：生物擾動、沉積速率突變、層序缺失（hiatus）與區域差異均降低對比性；建議以多剖面、多指標交叉檢核，並清楚標示不確定性。
利用層序地層學（Sequence stratigraphy）原理探勘煤層時，請說明在層序
發育的那些時期，可以找到分布較廣的煤層？而在那些時期，可以找到沉
積較厚的煤層？（20分）
參考解答（AI 生成，非官方）
- 一、基本原理：煤層發育需植物供給、排水不良之沼澤環境與可容空間（accommodation）。層序地層學以相對海平面變化控制可容空間與堆積樣式，故煤層之厚度與分布可對應至體系域（systems tract）。
- 二、分布較廣之煤層：見於海侵體系域（TST）及最大海泛面（MFS）附近。海侵使海岸平原與三角洲平原向陸退覆（backstepping），沼澤面廣布且橫向連續，形成薄而廣、灰分較高之煤層；海侵面上之「海侵煤（transgressive coal）」常可區域對比。
- 三、沉積較厚之煤層：見於高水位體系域（HST）早期至中期，此時可容空間增加速率與泥炭堆積速率接近平衡，三角洲平原長期穩定發育、同沉積沉降持續，可形成厚煤；低位體系域（LST）之切谷充填（incised valley fill）亦可見厚煤，但分布局限。
- 四、探勘應用與限制：應以震測、鑽井與測井建立等時層架構，將煤層置於體系域中預測其厚度與延伸；並注意煤層多為穿時（diachronous）面，不宜逕作等時對比，同時須考量後期侵蝕與構造改造。
近年來學者倡議要在全新統（Holocene Epoch）上面增加一個新的「人類
統（Anthropocene Epoch）」，請說明若要製定人類統，則其下界之全球標
準地層界線（Global Boundary Stratotype Section and Point, GSSP），又稱
「金釘子（Golden Spike）」，要如何選定？（20分）
參考解答（AI 生成，非官方）
- 一、GSSP之基本要求：全球標準地層界線（GSSP）須選在沉積連續、未變形、化石或標誌豐富、易於全球對比、交通可達且可永久保護之剖面，並以明確之標誌層（marker horizon）定義界線，經國際地層委員會（ICS）與IUGS核定。
- 二、下界標誌之選擇：人類統（Anthropocene）下界一般以1950年代「大加速（Great Acceleration）」為準，標誌包括大氣核試產生之239/240Pu、137Cs與碳–14炸彈訊號（bomb spike）、飛灰（fly ash）與球狀玻璃微粒、微塑膠、人工礦物與混凝土、黑碳，以及化石燃料燃燒造成之δ13C負異常。
- 三、候選剖面：須具年紋層（varve）或高沉積速率以保存訊號，如加拿大克勞福湖（Crawford Lake）、中國四海龍灣（Sihailongwan）、日本別府灣（Beppu Bay）、義大利Ernesto洞穴與舊金山灣等；其中克勞福湖因年紋層完整、訊號清晰而獲工作小組提名。
- 四、程序與現況：人類世工作小組（AWG）於2023年提出克勞福湖方案，惟2024年3月IUGS未予通過，主因包括人類統是否已結束、標誌之等時性（diachronous）不足、與現行全新統劃分之競合等；目前人類統尚未正式核定，仍屬非正式單位。
- 五、限制與建議：核種訊號雖具全球性，但強度隨地點衰減，湖泊、珊瑚與洞穴等檔案之保存潛力不一；建議採多重指標、多剖面交叉驗證，並以輔助層型（GSSA）或事件層（event horizon）作為替代方案，兼顧科學嚴謹與社會溝通。