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研究生: 衣德成
Yi, Techeng
論文名稱: 車籠埔斷層帶組構特性與膨潤石-伊利石礦物相轉變之研究
The Study of the Fault Zone Fabric and Smectite-Illite Transition in the Chelungpu Fault Zone
指導教授: 林慶偉
Lin, Ching-weei
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 理學院 - 地球科學系
Department of Earth Sciences
論文出版年: 2004
畢業學年度: 92
語文別: 中文
論文頁數: 118
中文關鍵詞: 礦物相轉變伊利石膨潤石組構斷層帶
外文關鍵詞: fault zone, smectite, illite, fabric
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  • 本研究的目的在於探討膨潤石-伊利石礦物相轉變與觸發斷層活動之機制的關係,我們選擇大尖山斷層(即車籠埔斷層南段)的兩處露頭—桶頭剖面與加走寮溪剖面,透過中視尺度斷層帶調查與測繪,配合中視及微視尺度斷層帶組構之觀察及利用X光繞射分析量測斷層帶內黏土礦物含量之變化。
    研究結果顯示,大尖山斷層造成斷層上盤的地形高聳而陡峭,斷層上盤的線型分佈的範圍約2公里寬,其間發育眾多的崩塌地,提供大量鬆散的土石材料。在370公尺寬的桶頭剖面以及350公尺寬的加走寮溪剖面中,各辨識出14條及4條剪裂帶分佈於斷層帶中,部分剪裂帶之核心存在類似軟質沈積物變形之脫水構造。本研究在桶頭剖面共採取了68個標本,加走寮溪剖面共採取22個標本,黏土礦物組成及膨潤石╱伊利石混層礦物之混層比分析結果顯示,隨著岩體剪裂程度的提高,伊利石含量提高,膨潤石含量降低,綠泥石含量略微提高。
    將含脫水構造及斷層泥之標本與黏土礦物X光繞射分析結果比對後,發現其黏土礦物組成與膨潤石-伊利石礦物相轉變之趨勢一致,顯示斷層作用有助於膨潤石-伊利石礦物相之轉變,因此提出斷層帶發育模式:斷層活動使膨潤石脫水產生超額孔隙壓,斷層活動後,新生成的伊利石使斷層帶岩體強度增加,因此下一次斷層活動便在它處產生新剪裂帶,如此週而復始,便形成目前所見剪裂帶遍佈的斷層帶。

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    目錄 摘要 誌謝 目錄 Ⅰ 表目錄 Ⅳ 圖目錄 Ⅴ 照片目錄 Ⅶ 第一章 緒論 1 1 1 前言 1 1 2 研究區域概況 1 1 3 本文架構 2 第二章 前人研究 4 2 1 斷層帶組構 4 2 2 膨潤石-伊利石礦物相轉變 4 第三章 研究方法 9 3 1 研究架構與流程 9 3 2 斷層帶沿線地形判釋 9 3 3 中視尺度地質構造之觀察 9 3 3 1 地質剖面繪製 9 3 3 2 破裂面分析 12 3 3 3 斷層擦痕分析 12 3 4 顯微尺度斷層帶與圍岩之組構分析 12 3 5 黏土礦物X光繞射分析 12 3 5 1 採樣方式與位置 12 3 5 2 黏土礦物順向試片製作步驟 13 3 5 3 X光繞射實驗設定之參數 13 3 5 4 X光繞射圖譜分析方法 14 3 5 4 1 黏土礦物組成之半定量分析 14 3 5 4 1 1 經驗公式法 15 3 5 4 1 2 無權重因子法 16 3 5 4 2 伊利石/膨潤石混層礦物的混層比 19 第四章 研究結果 21 4 1 斷層帶沿線地形判釋 21 4 2 中視尺度地質構造 23 4 2 1 剪裂帶的野外辨識方法 23 4 2 2 桶頭剖面測繪結果 24 4 2 3 加走寮溪剖面測繪結果 37 4 2 4 剪裂帶組構 42 4 3 黏土礦物X光繞射分析 44 4 3 1 黏土礦物組成 47 4 3 1 1 經驗公式法計算結果 47 4 3 1 2 無權重因子法計算結果 51 4 3 2 計算結果的比較 55 4 3 3 伊利石/膨潤石混層礦物的混層比 56 4 4 顯微尺度之斷層帶組構 58 第五章 討論 61 5 1 斷層帶發育對地形的影響 61 5 2 斷層帶岩體的變形特性 61 5 2 1 剪裂帶的辨識 61 5 2 2 斷層帶岩體變形的相似性 61 5 3 膨潤石-伊利石礦物相轉變與斷層作用 62 5 3 1 影響膨潤石-伊利石礦物相轉變的因素 62 5 3 2 膨潤石-伊利石礦物相轉變與斷層作用的關係 63 5 3 3 脫水構造與膨潤石-伊利石礦物相轉變的關係 66 5 4 斷層帶發育模式 66 第六章 結論 69 參考文獻 70 照片 75 附錄(一) X光繞射圖譜 93 附錄(二) 黏土礦物組成計算結果 103 附錄(三) 伊利石/膨潤石混層礦物之混層比計算結果 106 表目錄 表3 1 剪裂岩體之分類 11 表3 2 經驗公式法與無權重因子法之比較 15 表3 3 經驗公式法與無權重因子法之計算方程式及圖解 18 表4 1 桶頭剖面分區特性 25 表4 2 加走寮溪剖面分區特性 37 表5 1 斷層泥與破裂岩石在黏土礦物組成的比較 65 圖目錄 圖1 1 研究區域地質圖 3 圖2 1 斷層帶內部分帶的現象 5 圖2 2 膨潤石的水化狀態 7 圖3 1 研究架構與流程圖 10 圖3 2 左移剪裂帶中發育的Riedel剪裂面 11 圖3 3 黏土礦物分析方法及流程 14 圖3 4 無權重因子法計算流程圖 17 圖3 5 saddle/001繞射峰強度量取方法示意圖 20 圖3 6 saddle/17A對混層比的工作曲線 20 圖4 1 研究區域斷層地形判釋結果 22 圖4 2 桶頭斷層帶地質剖面圖 26 圖4 3 桶頭剖面0~70公尺露頭照片與地質剖面 27 圖4 4 斷層泥組構照片與剪切強烈的斷層泥剖面 29 圖4 5 桶頭剖面80~120公尺露頭照片與地質剖面 30 圖4 6 桶頭剖面120~180公尺露頭照片與地質剖面 32 圖4 7 桶頭剖面180~260公尺露頭照片與地質剖面 33 圖4 8 剪裂帶中的砂岩塊尾端被拉長並有旋轉的現象 34 圖4 9 桶頭剖面260~370公尺露頭照片與地質剖面 36 圖4 10 加走寮溪斷層帶地質剖面圖 38 圖4 11 加走寮溪剖面0~60公尺露頭照片與地質剖面 40 圖4 12 加走寮溪剖面60~140公尺露頭照片與地質剖面 41 圖4 13 加走寮溪剖面140~350公尺露頭照片與地質剖面 43 圖4 14 剪裂帶組構剖面圖 45 圖4 15 桶頭剖面與加走寮溪剖面黏土礦物採樣點 46 圖4 16 五種剪裂岩體的圖譜特性 48 圖4 17 黏土礦物組成與泥質剪裂岩體關係圖-利用經驗公式法的計算結果 49 圖4 18 黏土礦物組成與砂質剪裂岩體關係圖-利用經驗公式法的計算結果 50 圖4 19 黏土礦物組成與泥質剪裂岩體關係圖-利用無權重因子法的計算結果 52 圖4 20 黏土礦物組成與砂質剪裂岩體關係圖-利用無權重因子法的計算結果 53 圖4 21 黏土礦物半腰寬與剪裂岩體關係圖 54 圖4 22 混層比與剪裂岩體關係圖 57 圖4 23 混層比與剪裂岩體柱狀圖 57 圖4 24 桶頭剖面與加走寮溪剖面定向採樣點 59 圖5 1 中油震測測線位置圖與平衡剖面地下構造形貌 64 圖5 2 斷層帶發育模式示意圖 68 照片目錄 照片4 1 研究區域航照立體對 75 照片4 2 研究區域全景照 75 照片4 3 剪裂帶截切岩層,岩層不連續的位置即是剪裂帶的位置 76 照片4 4 剪裂程度較高的岩體,其風化表面發育短而密集排列的小蝕溝 76 照片4 5 葉理面垂直的斷層泥因差異侵蝕的緣故,明顯地較兩側的泥岩突出 77 照片4 6 S7斷層泥中的角礫岩塊發育R1及P剪裂面 77 照片4 7 極薄層斷層泥切穿岩體,造成層面錯動 78 照片4 8 由多條斷層泥組成寬散的剪裂帶 78 照片4 9 剪裂帶的核心,乾燥的斷層泥相當緻密堅硬 79 照片4 10 剪裂帶含有15公分厚的夾層,岩性脆而易碎 79 照片4 11 未知的斷層岩石標本照相 80 照片4 12 發育密集蝕溝的剪裂帶,核心由數條薄層斷層泥所組成 80 照片4 13 剪裂帶兩側岩層由完整漸變為破碎 81 照片4 14 剪裂帶與地形面一致 81 照片4 15 剪裂帶發育良好的R1、R2、P、Y剪裂面 82 照片4 16 S12剪裂帶截切厚砂岩層及泥岩,由岩性可辨別其位置 82 照片4 17 剪裂帶向上方開始分支,造成不整合面上的礫石破裂 83 照片4 18 疏鬆砂岩發育R1、R2、P、Y破裂面 83 照片4 19 A、B、C分別為微斷層帶、層間滑動帶及小規模斷層 84 照片4 20 蝕溝頂部可觀察到礫石與青灰色泥質基質混雜 85 照片4 21 斷層下盤出露之厚層粗砂至礫岩層 85 照片4 22 加走寮溪剖面S1剪裂帶含厚達1 2公尺黑色斷層泥 86 照片4 23 棕色的粉砂質岩體,岩性脆而易碎 87 照片4 24 S2剪裂帶由寬散的極薄層斷層泥所組成,可對比至不整合面的錯動 87 照片4 25 數條低角度的剪裂帶截切厚層砂岩 88 照片4 26 剪裂帶核心的砂岩碎塊表現出類似糜嶺岩的眼球狀構造 88 照片4 27 斷層上盤之圍岩 89 照片4 28 斷層下盤之圍岩 89 照片4 29 可見發育穿透晶體的裂隙,破裂作用使晶體碎裂成多塊 90 照片4 30 微斷層核心由帶狀黏土礦物及磨碎的石英所組成 90 照片4 31 碎裂的岩塊主要由石英組成,呈眼球狀,長軸方向與葉理平行 91 照片4 32 岩塊呈不對稱的眼球狀組構 91 照片4 33 岩塊呈平行四邊形組構 92

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    下載圖示 校內:立即公開
    校外:2004-02-13公開
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