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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    全新世早期遺址貽貝殼體穩定同位素紀錄所反映之馬祖亮島地區古環境
    (2024) 林楷和; Lin, Kai-He
    本研究分析了馬祖亮島11件島尾遺址 Ⅰ (距今約8300 ~ 7400年前)與12件島尾遺址 Ⅱ (距今約7600 ~ 7400年前)遺址貽貝殼體的碳氧同位素成分,馬祖南竿地區的17個不同月份現生貽貝樣本和97個馬祖南竿與北竿地區海水樣品的穩定同位素成分,以重建馬祖地區全新世早期的古環境。  南竿地區水樣品的平均氫、氧同位素數值分別為-2.9 ± 2.6 ‰和-0.8 ± 0.4 ‰(平均值 ± 1σ;N = 49;V-SMOW);北竿地區水樣品的平均氫、氧同位素數值分別為-2.7 ± 2.5 ‰和-0.8 ± 0.4 ‰(N = 48)。根據觀察到的同位素數值和鹽度紀錄,南竿、北竿水體的氧同位素值呈現季節性波動,並與淡水與海水混合的比例變化有關。  現生貽貝殼體的平均碳同位素數值,分別為-0.5 ± 0.4 ‰(N = 473;未水煮過)和-2.1 ± 0.6 ‰(N=31;水煮過);平均氧同位素數值,分別為-1.9 ± 0.5 ‰(V-PDB;未水煮過)和-2.0 ± 0.7 ‰(水煮過)。受到沸水烹煮過後現生貽貝殼體的碳同位素數值比未煮沸貽貝殼體的碳同位素數值低,但沸水烹煮對現生貽貝殼體的氧同位素成分無顯著的影響。而現生貽貝左殼平均碳同位素數值為-0.4 ± 0.4 ‰(N=29),平均氧同位素數值平均值為-1.8 ± 0.4 ‰;現生貽貝右殼平均碳同位素數值為-0.5 ± 0. 3‰(N=29),平均氧同位素數值為-1.7 ± 0.5 ‰,貽貝左、右兩瓣殼體在碳、氧同位素組成上無顯著的差異。  馬祖亮島島尾遺址 Ⅰ 貽貝殼體的平均碳、氧同位素數值,分別為0.5 ± 0.5 ‰和-1.2 ± 0.6 ‰(N = 531);島尾遺址 Ⅱ 遺址貽貝殼體的平均碳、氧同位素數值分別為0.7 ± 0.4 ‰和-1.6 ± 0.6 ‰(N = 394)。馬祖亮島島尾遺址 Ⅰ 與 Ⅱ 之遺址貽貝殼體的平均氧同位素數值有0.4 ‰的差異,扣除掉冰川效應所造成水體氧同位素0.2 ‰的影響,反映亮島於約8300 ~ 7400年前之間與約7600 ~ 7400年前之間的海水溫度可能低約1 ~ 2℃及/或當時的淡水混合量較少。  亮島島尾遺址貽貝殼體的平均碳同位素數值,比現生未煮沸貽貝殼體的平均碳同位素數值大約1%,反映出8300 ~ 7400年前馬祖地區水體的基礎生產力較高。馬祖亮島島尾遺址 Ⅰ 貽貝殼體的平均氧同位素數值,比現生貽貝殼體的平均氧同位素數值大約0.7 ‰,扣除掉冰川效應的影響,顯示當時的海水溫度可能比現在低約2 ~ 3℃及/或當時的淡水混合量較少;馬祖亮島島尾遺址 Ⅱ 貽貝殼體的平均氧同位素數值,比現生貽貝殼體的平均氧同位素數值大約0.3 ‰,扣除掉冰川效應的影響,顯示當時的海水溫度可能比現在低約0 ~ 1℃及/或當時的淡水混合量較少。現生和遺址標本單一殼體都可觀察到氧同位素數值的季節性波動,根據亮島島尾遺址 Ⅰ 最完整的6個與遺址 Ⅱ 最完整的7個貽貝標本,亮島島尾遺址 Ⅰ 採收季節分別為春夏(N = 3)、夏秋(N = 1)和冬季(N = 2);亮島島尾遺址 Ⅱ 採收季節分別為春夏(N = 3)、夏秋(N = 2)和冬季(N = 2),採收季節分布大致平均。
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    早中全新期臺灣南部恆春地區之古環境:微孔珊瑚骨骼之穩定碳氧同位素組成及Sr/Ca比值紀錄
    (2022) 張瑋宸; Chang, Wei-Chen
    本研究分析鑽取自臺灣南部恆春頂潭仔地區之兩口微孔珊瑚(Porites;組成成分為霰石)材料岩芯的穩定碳氧同位素與Sr/Ca比值分析結果來重建早全新世晚期臺灣南部地區之古環境。BH-3(長約25.3 cm;U-Th定年為8051±74~7837±31年前)及BH-2(長約122.4 cm;U-Th定年為7635±24~7436±28年前)兩口岩芯之珊瑚標本並非連續生長,根據X-Ray拍攝珊瑚標本用來辨認其最大生長軸方向,並以電鑽沿著生長軸方向以1mm等間距微取樣,再進行穩定碳氧同位素及Sr/Ca比值分析。BH-3氧同位素數值範圍為-4.86‰~-2.83‰(V-PDB;平均值為-3.87‰±0.53‰;1σ;N=188);BH-2氧同位素數值範圍為-5.32‰~-2.52‰(平均值為-4.26‰±0.57‰;1σ;N=595)。BH-3岩芯碳同位素數值範圍為-3.02‰~1.40‰(平均值為-0.74‰±0.93‰);BH-2岩芯碳同位素數值範圍為-3.85‰~2.05‰(平均值為-1.75‰±1.03‰)。BH-3與BH-2岩芯Sr/Ca比值範圍分別為8.99mmol/mol~10.25mmol/mol之間(平均值為9.64mmol/mol±0.23mmol/mol;N=188)和8.56mmol/mol~10.55mmol/mol之間(平均值為9.60mmol/mol±0.28mmol/mol;N=593)。  根據微孔珊瑚之Sr/Ca比數值範圍共計分為18個區段(BH-3:5段,BH-2:13段),並以線性內差方式計算每一個區間之年代,由老至新這18個區段年代介於8051年前至7432年前之間,其Sr/Ca溫度最低溫和最高溫分別為15.6℃(N=6;7837年前)及28.2℃(N=3;7466年前),而此期間之Sr/Ca比值夏季與冬季溫度(夏季:23.6℃,冬季:17.8℃)則比現今的夏季與冬季溫度(夏季:29.2℃,冬季:23.3℃)低,顯示當時可能是一個較冷的環境。 根據Sr/Ca比值方程式與海水氧同位素方程式(Shen, 1996)估算,8051~7432年前之海水氧同位素數值範圍為-2.66‰~2.29‰(VSMOW)之間,夏季平均值為0.11‰(N=96),冬季平均值為0.44‰(N=93),而估算之海水氧同位素數值則比現今南灣地區之數值來得大(夏季:-0.05‰,冬季:0.10‰)。假設當時之全球海水氧同位素數值為0.4‰,7635~7493年前(δ18Osw=-0.10‰,N=45)夏季降水量較多夏季季風較強,而在7466~7436年前(δ18Osw=0.58‰,N=100)則出現較高的蒸發效應。 BH-3珊瑚岩芯在8051~7837年前亦紀錄到較冷的事件(Sr/Ca年均溫:21.1℃),或許與北大西洋8.2 ka的降溫事件(持續時間約為150~200年左右)有關。此外,BH-2珊瑚岩芯紀錄中於7466~7436年前另有一段海水氧同位素較大之時期,可能反映了臺灣南部的另一起氣候轉變訊號。 本研究珊瑚骨骼碳同位素紀錄在弱季風時期之數值較正常/較強季風時期來得大,可能反映出弱季風期間(降雨量較少),珊瑚共生藻之光合作用較正常/較強季風時期來得更加旺盛。
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    以錐蜷殼體之穩定碳氧同位素及元素成分探討古環境—以斯里蘭卡Bolgoda湖泊為例
    (2019) 張承瑞; Zhang, Chen-Rui
    本研究分析斯里蘭卡Bolgoda湖泊現生及湖泊岩芯(長度410 cm;取樣深度9 cm-253.5 cm)中的霰石質軟體動物殼體,進行穩定碳氧同位素以及微量元素成分分析來探討斯里蘭卡地區近2400年以來的環境特徵。 現生標本氧同位素數值介於-6.6‰和-1.7‰ 之間,(平均值為-3.2 ± 0.9‰,N=74;1σ;V-PDB)。岩芯中標本氧同位素數值介於-6.9‰和-1.8‰ 之間,(平均值為-4.0 ± 1.1‰,N=352;1σ;V-PDB)。將推算後的水體氧同位素數值與可倫坡測站30年平均氣溫資料帶入同位素溫度方程式計算出標本一年間的氧同位素理論平衡值,部分標本氧同位素記錄與理論平衡值呈現相似的季節性震盪變化,標本氧同位素數值約可呈現6個月至2年之季節性震盪記錄。 現生標本及岩芯標本的元素分析結果顯示Al/Ca、Fe/Ca、Mn/Ca比值均接近於偵測極限(0.3 mmol/mol),進一步顯示本研究標本的保存度良好,未受成岩作用影響。Bolgoda湖泊水體混和均勻,水體鹽度大致介於2 ppt~ 20 ppt之間,湖水鹽度受到海水及天水影響,理論上水體(殼體)氧同位素數值可以反映淡水注入比例。若殼體Na/Ca 比值的變化主要受到鹽度的影響,標本氧同位素數值較大或較小值時伴隨著較高或低的Na/Ca 比值,進一步反映了乾季及雨季降雨量的差異。 季節性震盪中,現生標本及岩芯標本,於乾季之氧同位素數值多在-2‰左右;而雨季時現生標本約為-4‰;岩芯標本則約為-6‰。假設斯里蘭卡地區近3000年來溫度變化小,因此忽略溫度變化對標本氧同位素數值之影響,則現生標本及岩芯中標本相比可反映2340-190 (cal yr BP)斯里蘭卡西南部雨季降雨較現今強,亦表示較強烈的印度洋西南季風時期;而乾季降雨的降雨量變化不大。
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    全新世早期微孔珊瑚骨骼穩定碳氧同位素組成與Sr/Ca比值反映之臺灣西南部古環境
    (2019) 林重燁; Lin, Chung-Yeh
    本研究分析採自臺灣西南部阿公店珊瑚礁岩芯(長約2.4公尺;U-Th定年8986±28~7870±29 yr BP)中微孔珊瑚(Porites;成分為霰石)生長較為連續之部分,進行穩定碳氧同位素以及Sr/Ca比值成分分析,以重建全新世早期臺灣西南部地區之古環境。 珊瑚標本以X射線照相以確定主要生長軸方向;之後沿生長軸以電鑽微取樣(間距1mm),進行穩定碳氧同位素以及Sr/Ca比值之分析。標本氧同位素數值範圍介於-3.36‰~-6.64‰ (V-PDB),平均值為-5.18‰±0.72‰(1;N=1634)。根據穩定氧同位素數值變化可觀察到106個震盪,其震幅約0.5~1‰。而Sr/Ca比值分析以每1cm為間距取樣,共分析169個標本,為追求數據的完整性,本研究額外挑選2點以每1mm為間距多做取樣(N=18),也以氧同位素震盪之峰值部分去做Sr/Ca比值分析(N=50)以了解季節之最高及最低溫度,其數值介於8.27mmol/mol~9.79mmol/mol之間,平均值為9.09mmol/mol±0.39mmol/mol(1;N=237),發現主要共可分為九個區段。而碳同位素數值範圍為0.79~-4.75‰,平均值為-1.40‰±0.82‰(1 ;N=1634),與氧同位素並無明顯的相關性。 年代由老至年輕,若根據微孔珊瑚之Sr/Ca比值溫度轉換公式,其溫度的震盪可分為九個階段:第一段(8700 yr BP),平均溫為32.3℃(N=8);第二段(8640 yr BP),平均溫為22.3℃(N=22);第三段(8595 yr BP),平均溫25℃(N=30);第四段(8525 yr BP),平均溫為21.3(N=40);第五段(8400 yr BP),平均溫為24.4℃(N=19);第六段(8350 yr BP),平均溫為20.9℃(N=58);第七段(8220 yr BP),平均溫為30℃(N=20);第八段(8200 yr BP),平均溫21.4℃(N=17);第九段(8090 yr BP),平均溫為29.6℃(N=23)。將所得溫度代入 Shen(1996)之海溫與海水氧同位素轉換公式,便可推得該時期之海水氧同位素數值範圍介於-2.0~2.0‰,夏季與冬季平均值分別為-0.3(N=71)及0.4‰ (N=44),比現今臺灣西南部實測之冬、夏海水氧同位素數值大。而若假設當時海水氧同位素值為0.5‰,則整體海水氧同位素反映出全新世早期臺灣西南部沿海地區當時夏季季風較現今強,降水量較現今為多的現象。 本研究之碳同位素與氧同位素數值並無明顯的相關性,但整體來看碳同位素數值自8700 yr BP至8090 yr BP有逐漸變大的趨勢,或許顯示出當時日照量逐漸變強,使珊瑚之光合作用更旺盛的現象。而整體珊瑚碳同位素的低值逐漸變大,振幅則逐漸變小,可能表示冬季日照量有增加的趨勢。