2.2 研究方法
2.2.2 應變分析法
2.2.2.3 應變橢球分析法
以應變分析求得應變率 R 和 φ 值後，進一步欲了解應
變的模式來探討整個區域的板塊構造背景，本研究將所得之
Rs以最小應變軸(Z)為 1 計算出相對之應變橢圓主應變軸(X) 值，經 Mathematica 軟體計算出至少 3 面之最適橢圓 (best-fit ellipse) (Mookerjee and Nickleach, 2011) (圖 2.10)，以此三面 應變橢圓於空間中之型態，並回歸至測量樣本面之位態重建 出三度空間的應變橢球 (圖 2.10)。由此可清楚得知應變三 軸 (X 軸、Y 軸和 Z 軸) 之位態及判斷應變模式，而應變模 式亦可與 Flinn 圖相對應以釐清整個板塊構造之應力分布。
圖 2.10 Mathematica 軟體計算之最適橢圓，藍色為輸入資料之橢圓，紅色為計算 後的最適橢圓。
圖 2.11 應變橢球重建圖。三平面為資料輸入的面：水平、XZ 面和 YZ 面
2.2.3 顯微顯微顯微顯微岩石學分析岩石學分析岩石學分析法岩石學分析法法法
本研究藉由觀察岩石顯微薄片，來了解岩石中的礦物分布、
種類、型態、構造和接觸關係等，更以電子顯微分析礦物之化學 元素，探討其化學關係，定義出不同期葉理之礦物相，依據礦物 於不同溫壓的結晶情況，進而推測變形之條件。
電子顯微可用於分析微米尺度下樣本之化學元素含量與分 布，且其為非破壞性，近年在地質領域應用於礦物成分之分析，
在岩石學的研究上是一有利的工具。本實驗使用中央研究院地球 科學所電子微探儀實驗室鎢絲型掃描式電子顯微鏡（JEOL JSM 6360LV）及能量分散式光譜儀（EDS: Oxford INCA）探測器(圖
2.12)，於低真空 25 Pa 下，電流值 0.3nA，加速電壓 15V，操作 距離(Working Distance； WD)為 10mm。
圖 2.12 鎢絲型掃描式電子顯微鏡（JEOL JSM 6360LV）及能量分散式光譜儀
（EDS: Oxford INCA）探測器。(引自：中央研究院地球科學研究所電子微探儀 室)
2.2.3.1 掃描式電子顯微鏡 (Scanning Electron Microscope；
SEM)
掃描式電子顯微鏡藉由波長較可見光短的高能電子提 高解析度，可將小的樣品放大觀察，其在真空下電子槍發出 電子經透鏡與掃描線圈 (圖 2.13)，電子束對樣品進行掃描，
在樣品表面激發出二次電子和背向散射電子並發出訊號，而 偵測器接收訊號後，透過數位放大呈現影像，掃描範圍越大 則倍率越小，反之掃描範圍越小倍率就越大，若樣品的原子
序越高則背向散射電子越多，背向散射成像也會越亮，掃描 式電子顯微鏡可見的範圍為 10nm，可清楚觀察物體表面的 凹凸差異，常用於觀察物體表面的型態。
圖 2.13 掃描式電子顯微鏡結構示意圖。
2.2.3.2 能量分散式光譜分析(Energy Dispersive System；EDS) 能量分散式光譜分析是測量 X 光的能量(圖 2.14)，當 電子束打在樣品表面後會產生二次電子並在電子軌道上留 下電洞，外層的電子就會躍進內層並將多餘的能量以 X 光 的形式釋放出來，而不同的元素激發出的 X 光能量也不同，
這些 X 光被偵測器接收後，轉換成電流經放大器處理再存 入訊號，而偵測器必須要在低溫下操作，因此利用液態氮冷 卻之，EDS 具有非破壞性、同時偵測不同的光譜和不須對焦
等優點，便於分析物體元素成分。
圖 2.14 能量分散式光譜分析儀結構示意圖。
由顯微薄片觀察初步了解礦物間的置換及接觸關係，因此以 電子顯微分析更微觀化學元素之角度來確立這些判斷，故多針對 礦物置換之邊緣、礦物中包裹其他結晶、斑晶的核和邊緣、樣本 中不同分區及其交界如角閃石帶與長石帶、糜稜岩區與超糜稜岩 區等來進行分析。
第
圖 3.1 TBSZ Dn-1構造示意及野外葉理和線理的赤平投影圖。 (a)赤平投影圖。 (b) Dn-1偃臥褶皺示意圖。 (c) 10CC01 露頭照片與構造描繪圖，Sn-1使早期 Sn-2葉理 變形而被後期 Sn葉理截切，並可觀察到長石串腸構造。 (d)10CC02 露頭照片與 構造描繪圖，偃臥褶皺被壓碎岩帶和 Sn切過。
圖 3.2 TBSZ Dn構造示意及野外葉理和線理的赤平投影圖。 (a)葉理及線理的赤 平投影圖。 (b) Dn直立褶皺示意圖。 (c)、(d)和(e)10CC02 露頭照片與構造描繪 圖，Sn 使早期 Sn-2/Sn-1葉理被褶，直立褶皺中仍可觀察到 Dn-1之偃臥褶皺。
圖 3.3 TBSZ Dn+1露頭及斷層照片。
本研究於 TBSZ 同一露頭中採集了不同區域與岩性之樣本 (圖
3.4)，分別為 Sn葉理為主之角閃片麻岩 (10CC02C)、截切偃臥褶皺 之壓碎岩區 (10CC02B) 及位於偃臥褶皺之含石榴子石角閃片麻 岩 (10CC02D)，角閃片麻岩 10CC02C 與壓碎岩 10CC02B 之顆粒 大小明顯不均勻，而含石榴石的角閃片麻岩 10CC02D 中顆粒大小 雖然亦為非均質，但其大小差異較小，角閃石與長石在 10CC02D 中受到強烈變形而形成魚狀或斷裂於葉理中 (圖 3.4)，在 10CC02C 和 10CC02B 中只有部分角閃石與長石受到變形，顯示 10CC02D 所 受到的變形大於 10CC02B 與 10CC02C (圖 3.4 )。
圖 3.4 不同區域之樣本與其顯微薄片影像。
表 3.1 變形事件葉理、礦物組成和運動方向統整表
3.1.2 糜稜岩帶糜稜岩帶糜稜岩帶糜稜岩帶
糜稜岩帶僅可觀察到 Dn一期事件，因其受糜稜化強烈變形使 早期的構造皆被抹去，Dn形成東北-西南走向平行剪切帶的直立褶 皺 (圖 3.5a、b)，亦為此區域最主要的構造 (圖 3.5e)，近垂直的 Sn同樣截切早期的 Sn-1葉理及岩脈並有左移紀錄 (圖 3.5c、d)。從 顯微薄片觀察期構造，葉理 Sn於糜稜岩中由黑雲母、長石與榍石 所組成。
圖 3.5 糜稜岩帶 Dn構造示意及野外葉理和線理的赤平投影圖。 (a)葉理及線理 的赤平投影圖。 (b) Dn直立褶皺示意圖。 (c)、(d)和(e)10CC03 露頭照片與構造 描繪圖，Sn 使早期 Sn-1葉理被褶，也使岩脈 V1和 V2變形伴隨左移剪切指標。
(a)
(b)
圖 3.6 10CC03B 顯微薄片影像。
3.2 應變分析應變分析應變分析應變分析 3.2.1 TBSZ
測量顯微影像中長石與石顆粒的長軸、短軸與長軸位態 φ 得其 長短軸比 Rf 對 φ 圖與應變率 Rs 值 (表 3.2)，其中長軸位態 φ 在水 平面上 0 度為北方，順時針為正、逆時針為負，XZ 面、YZ 面上 0 度為此面與水平面交線之方向，同樣順時針為正逆時針為負，結果 顯示 TBSZ 角閃片麻岩 (10CC02A、10CC02C) 中最大的應變率 Rs
為 1.24 與 1.2，最小應變率為 1.24 與 1.18，其 XZ 面與 YZ 面之應
變率差異不大，壓碎岩最大 Rs為 1.26 最小 1.12，石榴子石角閃片 麻岩 (10CC02D) 應變率 Rs最大為 1.42 最小為 1.2，而糜稜岩
(10CC02E) 最大 Rs為 1.34 最小 Rs是 1.22。比較不同岩性之 Rs結 果 (圖 3.7)，石榴子石角閃片麻岩的應變率大於其他岩性，指出 10CC02D 受到之應變較大，而糜稜岩之最大應變率 Rs亦顯著高於 角閃片麻岩與壓碎岩，角閃片麻岩之應變率 Rs最小，且其 XZ 面與
YZ 面 Rs值亦很相近。
以 XZ 面、YZ 面與水平面應變分析所得之應變率 Rs 與 φ 經運 算重建出應變橢球之形態(圖 3.8)，最大應變軸方向皆為東北-西南 走向，只在 10CC02A 為近南-北向，應變橢球指出最大應變軸為東 北-西南至南-北向並傾向南，而最小應變軸為北北西-南南東至西北 -東南向，因此推測其應力場方向為北北西-南南東至西北-東南向的 壓縮。Flinn k 值於 10CC02A 與 10CC02D 均大於 1，顯示應變模式 為扁長 (prolate)，其他則小於 1 為扁圓之應變，而 10CC02A 之應 變橢球和福林圖皆與同岩性之樣本不同，可能是其位於褶皺軸所紀 錄之葉理面位態不同因此應變分析結果也與其他樣本不一致。
42
表 3.2 應變分析結果統整表。φ：應變橢圓長軸伸張方向，水平面上 0 度為北方，XZ 面、YZ 面 0 度為水平面的方向，順時針為正 逆時針為負。
水平面 XZ 面 YZ 面
φ Rs N 傾向 傾角 φ Rs N 傾向 傾角 φ Rs N
10CC02A -15.5 1.18 4113 90 74 42.5 1.24 4225 251 58 -43.2 1.24 3239 10CC02B 25.4 1.22 5013 214 30 3.1 1.26 4831 55 65 -8.6 1.12 3432 10CC02C 54.5 1.24 3362 297 27 -65.5 1.2 1693 250 70 4.5 1.18 5078 10CC02D 70.5 1.34 1896 221 34 8 1.42 2590 55 68 7.5 1.2 2015 10CC02E 76.4 1.2 657 260 40 -21.7 1.34 1730 99 47 -12.1 1.22 1421 10CC03B -1.7 1.18 658 237 26 -7.7 1.48 741 75 63 4.4 1.26 889 10CC03C 35.2 1.18 434 202 48 22.4 1.36 617 50 50 -66.2 1.04 665
43
10CC02A 10CC02B 10CC02C 10CC02D
水平面
XZ 面
YZ 面
續下頁
44
10CC02E 10CC03B 10CC03C
水平面 垂直面
XZ 面
YZ 面
圖 3.7 Rf/φ 分析結果計算所得之應變變形網圖。由上至下分別為水平面、XZ 面和 YZ 面之結果。只 10CC03B 為垂直面、XZ 面與 YZ 面。
圖 3.8 (上) 應變橢球分析結果 (中)應變三軸之赤平投影圖 (下)Flinn 圖。紅：
最大應變軸，藍：次大應變軸，綠：最小應變軸。
圖 3.9 應變橢球長軸、短軸與 k 值資料表
長軸 (σ3) 短軸(σ1)
長度 傾向 傾角 長度 傾向 傾角 k
10CC02A 1.24 172.90 51.14 0.90 75.0 6.3 2.27 10CC02B 1.14 212.67 47.72 0.87 117.0 5.1 0.95 10CC02C 1.13 50.40 36.02 0.85 145.1 6.4 0.72 10CC02D 1.24 236.19 42.69 0.83 338.3 12.8 1.16 10CC02E 1.05 206.61 67.10 0.79 339.2 15.9 0.18 10CC03B 1.14 231.68 26.41 0.81 326.4 9.4 0.61 10CC03C 1.30 225.52 35.73 0.94 91.9 43.8 4.57
3.2.1 糜稜岩帶糜稜岩帶糜稜岩帶糜稜岩帶
糜稜岩帶中兩個糜稜岩樣本 XZ 面之 Rs為 1.48、1.36，YZ 面 Rs為 1.26、1.04，糜稜岩帶之最大應變率高於 TBSZ 地區，也顯示 其變形強烈。應變橢球於糜稜岩帶之重建顯示最大應變軸為東北-西南走向傾向南，此位態亦與 TBSZ 一致，最小應變軸一為東西向 傾向東傾角較大，而另一為西北東南向傾向西且緩，兩者之主應力 方向不大相同。福林氏分析法 k 值之結果分別為 0.61 和 4.57，k 值介於 0 到 1 應變型態為扁圓狀(圖 2.9)，k 值大於 1 則為長柱狀，
糜稜岩帶中兩個樣本顯示出不同之應變模式。
圖 3.10 糜稜岩帶 (上) 應變橢球分析結果 (中)應變三軸之赤平投影圖 (下) Flinn 圖。紅：最大應變軸，藍：次大應變軸，綠：最小應變軸。
3.3 岩石學分析岩石學分析岩石學分析岩石學分析
種則以長條狀出現在綠泥石中(圖 3.13)，並平行綠泥石的礦物節理。
石榴子石只在 10CC02D 樣本中有觀察到，其顆粒直徑約 1.3 至 4.5 公釐，晶形完整晶體內無包裹物，但都被壓碎或有裂隙分布於其中 且填充綠泥石(圖 3.11 e、i)，石英有重結晶的現象並排列於葉理。
49
(a) (b) (c)
(d) (e) (f)
續下頁
50
(g) (h)
(i) (j)
圖 3.11 顯微薄片影像: (a) (c)角閃片麻岩石 (b)石榴子石角閃片麻岩。掃描式電子顯微影像: (f) (j)角閃片麻岩 (d) (g)壓碎岩 (e) (h) (i) 含石榴子石角閃片麻岩
3.3.1 TBSZ
從顯微薄片與掃描式電子顯微鏡影像中可觀察到葉理面 Sn-1由 黑雲母及左移的角閃石所定義 (圖 3.12)，黑雲母常長在角閃石旁 或鑲入其中，由此礦物接觸關係可推知角閃石顆粒邊緣常被置換為 黑雲母 (圖 3.12)，推測其化學關係為：
Ca2Mg3FeAl3Si6O22(OH)2 + 3Mg2+ + 2Fe2+ + 3K+ + 3SiO2 + 6H2O Hbl
→ 3KMg2FeAlSi3O10(OH)2 + 2Ca2+ + 8H+ (式一) Bt
角閃石加上鐵或鎂離子與鉀離子產生黑雲母與鈣離子，電子顯 微分析觀察到部分區域有鉀長石存在，因此鉀離子可能源於鉀長石，
又以角閃片麻岩最多，但在含石榴子石之角閃片麻岩 (10CC02D) 中只有很少量的鉀長石殘留，顯示此反應的發生活躍而使鉀長石均 被消耗完，角閃石也形成串腸構造 (圖 3.12)，斷裂的空隙被鉀長 石和石英所填充；黑雲母與綠泥石分布於葉理 Sn中，而黑雲母常 被置換為綠泥石，其化學關係為：
5KMg2FeAlSi3O10(OH)2 + 26H+ Bt
→Mg5Fe2 Al5Si8O20(OH)16 + 5K+ + 5Mg2+ + 3Fe2+ + 7SiO2 +10H2O Chl (式二) 黑雲母失去鉀離子形成綠泥石，並伴隨有鉀離子與鈦離子，電 子顯微分析觀察，於角閃石和黑雲母區域常有榍石 (Sphene；
CaTiSiO5) 存在，可能鈦離子與角閃石形成黑雲母產生的鈣離子可
CaTiSiO5) 存在，可能鈦離子與角閃石形成黑雲母產生的鈣離子可