地球科學系(含 海洋環境科技研究所)

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本系設立的宗旨,首在養成學生具備地球科學五大學術領域–地質學、大氣科學、海洋科學、天文學和地球物理–充分之本職學能;本系的教育目標,則首重致力培養有志從事地球科學之專精人才,以培育優秀之地球科學研究人才和實務工作的專業人才為主軸,並以培養優良的中學地球科學師資為輔。特別是在國內各地球科學相關系所中,本系是唯一同時涵蓋五大地球科學研究領域,並擁有師範大學在科學教育專業基礎的高等學術機構,此為本系之特色。若志在從事中等學校地科教學,本系亦可提供地科教學知能和教育專業知識,充分培育健全之地球科學師資。

在課程上,為營造更優質的學習與研究環境,本系已適度調整原以師資培育目標為主的舊有課程架構,整合各地球科學次領域之基礎課程,降低本系必、選修課程之比例,大幅減少各次領域之必修課程學分,以增加學生在各次領域課程選修之自由度及彈性,進而充分落實各次領域之專業進階課程。此外本系並積極鼓勵學生,實際參與實驗、撰寫論文、從事專題計畫研究等,以豐富其研究經驗,訓練學生使其具備獨立研究之精神與能力。經由選修本系提供之更多進階專業課程,進而厚植學生之理論基礎、充實其專業背景,並強化其選定目標次領域之學術養成和專業訓練;連同充足的研究經驗,本系學生的未來發展,將更具時代性與面對挑戰時的競爭力,進一步達到「博而精、廣而深」的終極目標。近來本系更積極增聘優秀外籍專任師資,以全英語教學方式授課,期能增加學生之國際觀與國際競爭力。

本系在碩、博士班研究所的教育上,採一系多所之架構,除地球科學研究所外,還包括海洋環境科技研究所。本系研究所的研究重點與發展方向,首在地球科學各領域之深耕與研究發展,並加強各次領域間之跨學門合作,以進一步提升本系之學術研究及國際化,並為本系學生的訓練和學習,提供全面全方位的考量,以訓練學生從容面對多變的世界,因應未來的挑戰。

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    貴州雅水剖面石炭紀腕足動物碳氧同位素紀錄之環境意義
    (2013) 林易芳; Yi-Fang Lin
    本研究採集了395個中國貴州省雅水剖面的腕足動物殼體化石殼體,分析其中139個化石標本之穩定碳氧同位素成分來探討華南地塊於石炭紀時期熱帶地區的環境變化。 雅水剖面在早石炭紀地層分為舊司階(早Visean)、上司階(晚Visean)和德塢階(Serpukhovian),本研究自這139個殼體中共取了369個標本點進行碳氧同位素分析,但僅有89個標本點的數據取自保存良好的部分。舊司階的殼體皆保存不理想;上司階(晚Visean)保存良好殼體的δ18O和δ13C平均值分別為-3.8±0.7‰(1σ,N=52)和2.3±2.4‰;德塢階(Serpukhovian) 保存良好殼體的δ18O和δ13C平均值分別為-3.0±0.5‰(1σ,N=37)和4.1±2.0‰,從上司階到德塢階的δ13C平均值增加1.8‰,可能與碳埋藏量增加有關。 假設早石炭紀海水的δ18O數值為-1‰ (SMOW)。上司階的氧同位素溫度為24~30°C平均(平均值28°C),而在德塢階的氧同位素溫度範圍介於23~26°C之間(平均值25℃),由上司階(晚期Visean)至德塢階(Serpukhovian)平均溫度呈現約下降3°C的現象,與Mg/Ca比值所計算之溫度變化大致相同。上司階(晚期Visean)至德塢階(Serpukhovian)的降溫與碳同位素數值所呈現的碳埋藏量增加,二氧化碳含量降低的紀錄一致。雅水剖面所呈現之平均值28°C至25°C的溫暖溫度範圍反映出華南地區於石炭紀位於熱帶地區海水溫度較高的特性,類似現今西太平洋暖池的溫度特徵。  
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    以腕足動物化石殼體穩定碳氧同位素紀錄探究西澳洲二疊紀古環境
    (2012) 王金安; Chin-An Wang
    本研究分析了112個採自西澳洲Carnarvon盆地與Canning盆地二疊紀腕足動物殼體,來重建二疊紀中緯度地區的古環境。殼體均沿著喙部至腹部切割製成薄片,並以岩石薄片顯微鏡觀察其微細構造的保存狀況,同時也觀察薄片在陰極射線的照射下是否有因成岩作用而產生的發光現象,檢查殼體保存狀況。本研究共有249筆數據取自保存良好,不發光(non-luminescent; NL)的部份可供古環境之重建。 保存良好之平均碳同位素分布在由老到輕的地層分別為Callytharra Fm. (CF:4.4±0.5‰, N=28),Jimba Jimba Calcarenite (JJM:4.5±0.8‰, N=4),Coyrie/Madeline Fm. (C&MF:4.7±0.8‰, N=10),Quinnanie Shale/Cundlego Fm. (Qsh:4.9±0.6‰, N=5),Wandagee Fm. (WF:4.2±0.7‰, N=9);Noonkanbah Fm. (NF:5.1±1.1‰, N=6),Lightjack Fm. (LF:5.4±0.2‰, N=2),Hardman Fm. (HF:4.8±0.3‰, N=3),與同時期低緯度的盤古東邊副熱帶地區烏拉爾山的數值較為接近,碳同位素趨勢相當,較不同於美國大陸的數值,低於東澳洲的數值,顯示盤古大陸東邊副熱帶地區與古特提斯海地區有著相似的海水循環條件。 氧同位素數值根據地層排列依序為Callytharra Fm. (-0.1±0.5‰, N=28),Jimba Jimba Calcarenite (-0.1±0.5, N=4),Coyrie/Madeline Fm. (-0.2±0.4‰, N=10),Quinnanie Shale/Cundlego Fm. (-0.1±0.4‰, N=5),Wandagee Fm. (-0.5±0.7‰, N=9);Noonkanbah Fm. (0.1±0.5‰, N=6),Lightjack Fm. (-0.6±0.9‰, N=2),Hardman Fm. (-0.0±0.3‰, N=3)。西澳洲腕足動物殼體的氧同位素數值均大於同時期低緯度及東澳洲的紀錄,顯示西澳洲於二疊紀時期的蒸發效應較為強烈。
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    中國保山地區晚古生代腕足動物化石穩定碳氧同位素成分及其古環境意義
    (2005) 葉昭松; Jhao-song Ye
    中國大陸雲南省保山地塊在晚古生代時位於南半球溫帶地區,本研究採集此地區晚古生代地層中的腕足動物化石,期藉由分析保存良好的腕足化石殼體碳氧同位素成分以重建此地區的古海洋環境。本研究共分析27個早石炭紀及43個二疊紀腕足標本,將所有標本灌膠固定後,自喙部往前端依最長殼長方向切開製成薄片,以透射光及陰極射線顯微鏡分別觀察腕足殼體微細構造及發光分佈情形;另外也挑選7個早石炭紀的腕足標本以電子微探針分析殼體的元素含量(包括Si、Al、Fe、Mn、Na、S、Sr、Mg、Ca等)以進一步確認標本保存狀態。 我們根據陰極射線下不發光且殼體Si、Al、Fe、Mn等元素含量低於偵測極限(0.3 mmol/mol Ca)的標準辨別出未受成岩作用影響而保存良好的早石炭紀腕足殼體,其Na、S、Sr、Mg的含量則分別為0.1~10.8、0.2~15.0、0.1~1.9、0.6~8.2 mmol/mol Ca(N=17),與前人分析古生代或現生腕足的殼體數值範圍大致相符。保存良好的早石炭紀Tournaisian腕足殼體δ18O及δ13C平均值分別為-1.8 ± 0.7‰、3.3 ± 0.4‰(1σ,N = 35);而Visean的δ18O及δ13C平均值則分別為-1.8 ± 1.1‰、2.7 ± 0.6‰(1σ,N = 12)。由於早石炭紀地球應處於兩極無大規模冰川發育的環境,故假設全球海水氧同位素數值約-1.0‰,配合保山地區氧同位素記錄換算南緯30度附近冬季海水溫度約為15~17℃左右;與前人研究赤道地區δ18O紀錄比較也呈現約2~8℃的溫差,反映出保山地區於晚古生代位於南半球較高緯度的低溫特性。 保山地區二疊紀的腕足化石殼體則普遍保存較不理想,故僅討論較不受成岩作用影響的碳同位素紀錄,早二疊紀Sakmarine的δ13C平均值為3.5 ± 0.4‰(1σ,N = 6);二疊紀中期Wordian為4.9 ± 0.7‰(1σ,N = 18)。保山地區晚古生代腕足殼體的碳同位素數值範圍與其他地區的數值大致符合,且有相似的變化趨勢。同時保山地區早二疊紀腕足δ13C值較早石炭紀Visean時期重約1‰,亦可反映出如前人推測之石炭紀中期全球有機碳大量埋藏的事件。
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    台灣南部晚更新世恆春西臺地腕足動物化石殼體化學成份反映之環境變遷
    (2005) 黃志遠; Chih-Yuan Huang
    本研究採集恆春地區頭溝剖面及貓鼻頭剖面一系列的腕足動物化石,分析其殼體穩定碳氧同位素及微量元素成份,以提供本地區的海洋性同位素地層記錄,並進一步的解析台灣南部恆春西臺地恆春石灰岩及四溝層的古環境變遷。 我們根據殼體之發光性及不發光殼體中Mn、Fe、Al、Si等微量元素超過最低偵測值的特性來找出受到成岩作用影響的標本點,排除了受到成岩作用影響的數據後,保存良好的殼體穩定碳氧同位素數值均明顯大於保存度不佳之殼體及圍岩之數值,其δ18O值落在-0.61~1.07之間(平均值為0.15 ± 0.31;1σ),δ13C值落在-0.15~2.62之間(平均值為1.44 ± 0.56),保存良好殼體的Mg/Ca比值介於2.2~6.4mmol/mol之間(平均值為3.9 ± 0.9mmol/mol)。保存良好單一殼體氧同位素數值呈現週期性振盪變化,反映出腕足化石殼體記錄了季節性之變化,這更加證明腕足動物碳酸鈣殼體並無受到成岩作用的影響。同一腕足動物化石腕殼及莖殼的氧同位素數值差異不大,因此腕殼及莖殼應該均能與生長當時周圍海水達到同位素平衡,同層位Pictothyris picta、Lequeus orbicularis、Kikaithyris hanzawai平均δ18O值亦相近,故這三個種屬氧同位素數值均能反映出當時的海洋環境。 恆春石灰岩平均氧同位素數值比四溝層重約0.4,若該地區的溫度變化不大,則恆春石灰岩較偏向形成於冰期時期之環境狀態。當由恆春石灰岩進入四溝層粉砂質泥岩沉積環境時,顯示著一個海進記錄,但氧同位素數值卻不變,故此時的海進主要應是受到構造運動所造成,冰川效應所導致之全球海水面變化可能沒有或只佔極小部份的影響。四溝層下部至上部的腕足動物殼體δ18O值由0.3逐漸變輕至-0.4,但Mg/Ca比值卻只由4.3變輕至4.0 mmol/mol,若腕足動物Mg/Ca比值可類似有孔蟲應用於Mg/Ca比值溫度方程式,則此0.3 mmol/mol之變化僅相當約0.8℃(δ18O約為0.2)之變化,故四溝層沉積時期應處於一融冰的時期。此外,四溝層中期氧同位素數值有一變大0.3 的變化,若溫度及鹽度效應可略,則數值可能反映出全球海水面下降約30公尺,由於此時期恆春半島還是處於一構造活動較劇烈的區域,因此構造活動抬升加上全球海水面下降的雙重影響,造成此時期於四溝層出現一富含生活於半淡水環境下貝類殼體所組成的生物碎屑石灰岩。