本研究在苗栗地區採取 S1、S2、S3、S4、S5、Te、kcy、Tl 及 Pl 等九個樣本，
將分選出的碎屑鋯石進行鈾-鉛定年，完整的定年分析資料列於附錄，各樣本的鋯石
年代諧和線圖請見圖 3-1、圖 3-2 及圖 3-3。
各地層分析結果如下：
北寮砂岩
從北寮砂岩層中的碎屑鋯石中，本研究分析了 96 個單顆鋯石，其中分析後得到
85 筆鈾-鉛年齡諧和數據。
其主要年齡峰值區間：200-350 Ma，400-500 Ma，750-850 Ma，1850-1950 Ma，
2400-2500 Ma。
打鹿頁岩
從打鹿頁岩層中的碎屑鋯石中，本研究分析了 96 個單顆鋯石，其中分析後得到
82 筆鈾-鉛年齡諧和數據。
其主要年齡峰值區間：95-165 Ma，200-250 Ma，400-500 Ma，750-850 Ma，
2400-2500 Ma。
26
觀音山砂岩
從觀音山砂岩層中的碎屑鋯石中，本研究分析了 96 個單顆鋯石，其中分析後得
到 86 筆鈾-鉛年齡諧和數據。
其主要年齡峰值區間：100-200 Ma，200-250 Ma，400-500 Ma，800-900 Ma，
1850-1950 Ma，2450-2500 Ma。
東坑層
從東坑層中的碎屑鋯石中，本研究分析了 108 個單顆鋯石，其中分析後得到 96
筆鈾-鉛年齡諧和數據。
其主要年齡峰值區間：95-165 Ma，200-250 Ma，400-450 Ma，750-850 Ma，
1750-1850 Ma，2450-2550 Ma。
上福基砂岩
從上福基砂岩層中的碎屑鋯石中，本研究分析了 112 個單顆鋯石，其中分析後
得到 96 筆鈾-鉛年齡諧和數據。
其主要年齡峰值區間：100-150 Ma，220-250 Ma，400-450 Ma，1800-1900 Ma。
桂竹林層-關刀山砂岩段
27
從桂竹林層-關刀山砂岩段中的碎屑鋯石中，本研究分析了 120 個單顆鋯石，其
中分析後得到 103 筆鈾-鉛年齡諧和數據。
其主要年齡峰值區間：95-150 Ma，1800-1900 Ma。
桂竹林層-十六份頁岩段
從十六份頁岩段中的碎屑鋯石，本研究分析了 117 個單顆鋯石，其中分析後得
到 110 筆鈾-鉛年齡諧和數據。
其主要年齡峰值區間：150-250 Ma，750-850 Ma，1700-1900 Ma，2400-2600 Ma。
桂竹林層-魚藤坪砂岩段
從魚藤坪砂岩段中的碎屑鋯石，本研究分析了 114 個單顆鋯石，其中分析後得
到 102 筆鈾-鉛年齡諧和數據。
其主要年齡峰值區間：150-250 Ma，750-850 Ma，1800-1950 Ma，2400-2600 Ma
錦水頁岩
從關刀山砂岩段中的碎屑鋯石，本研究分析了 108 個單顆鋯石，其中分析後得
到 97 筆鈾-鉛年齡諧和數據。
其主要年齡峰值區間：200-300 Ma，400-450 Ma，750-850 Ma，1850-1950 Ma，
2400-2550 Ma。
28
表 3-1 本研究地層中所包含之各年代鋯石個數
樣本編號 年代
地層 太古代 早元古代 中元古代 晚元古代 寒武系 奧陶系 志留系 泥盆系 石炭系
S13 錦水頁岩 3 27 4 28 3 3 4 4 3
S11
桂竹林層
魚藤坪砂岩段 5 39 3 20 4 2 1 4 4
S7 十六份頁岩段 10 47 1 15 3 1 3 2 3
S3 關刀山砂岩段 3 13 3 8 1 1 4 4 1
S1 上福基砂岩 1 12 1 5 0 4 5 6 0
01Te 東坑層 5 15 2 29 2 1 6 2 0
04Ky 觀音山砂岩層 5 27 1 17 0 1 2 4 3
02Tl 打鹿頁岩層 2 12 3 9 0 1 2 2 1
03Pl 北寮砂岩層 1 31 1 23 1 2 4 2 2
29
(續上頁)
表 3-2 本研究地層中所包含之各年代鋯石個數（續）
樣本編號 年代
地層 二疊系 三疊系 侏羅系 白堊系 早第三紀
S13 錦水頁岩 7 7 3 4 0
S11
桂竹林層
魚藤坪砂岩段 3 9 3 3 0
S7 十六份頁岩段 5 8 7 5 0
S3 關刀山砂岩段 2 6 2 55 0
S1 上福基砂岩 1 13 10 37 0
01Te 東坑層 4 12 6 10 2
04Ky 觀音山砂岩層 4 9 5 8 0
02Tl 打鹿頁岩層 9 12 13 15 1
03Pl 北寮砂岩層 2 8 3 4 0
30
圖 3-1 鋯石鈾-鉛年齡諧和線圖(北寮砂岩、打鹿頁岩、觀音山砂岩)。左側為各地層 之全部數據，右側為小於 1000 Ma 的鈾-鉛年齡數據。
北寮砂岩 N=85
打鹿頁岩 N=82 觀音山砂岩 N=86
31
東坑層 N=96
上福基砂岩 N=96 桂竹林層- 關刀山砂岩段 N=103
圖 3-2 鋯石鈾-鉛年齡諧和線圖(東坑層、上福基砂岩、桂竹林層關刀山砂岩段)。左 側為各地層之全部數據，右側為小於 1000Ma 鈾-鉛年齡數據。
32
圖 3-3 鋯石鈾-鉛年齡諧和線圖(桂竹林層十六份砂岩段、桂竹林層魚藤坪砂岩段、錦 水頁岩) 。左側為各地層之全部數據，右側為小於 1000 Ma 鈾-鉛年齡數據。
桂竹林層- 十六份頁岩段 N=110
錦水頁岩 N=97
桂竹林層- 魚藤坪砂岩段 N=102
33
第4章 討論
4.1 物源分析
將研究地層之鋯石鈾鉛年齡與鈾含量進行對比(圖 4-１)，可以發現各期岩漿事件
的鋯石鈾含量皆在 50-1000ppm 之間，平均鈾含量隨著鈾-鉛年齡減少而約略有遞增
的趨勢。釷鈾比幾乎皆大於 0.4，晶型長寬軸比約在 2:1 ~ 4:1 之間，這些特徵都跟花
岡岩的鋯石極為相似(Ahrens et al., 1967; Hoskin, 2003)，也代表了這些鋯石年齡峰值
可以用來代表源區的火成事件年代。
將本研究之定年結果，依所採之地層沉積時間分為三段來討論。早中新世-晚中
新世早期之地層具有 95-165 Ma、200-250 Ma，400-500 Ma、750-850 Ma、1750-1850
Ma、2400-2500 Ma 的鋯石年齡峰值，晚中新世晚期之地層以 150-200 Ma、200-250 Ma
的鋯石年齡較為顯著，上新世之地層具有 95-165 Ma、200-250 Ma、400-500 Ma、
750-850 Ma、1750-1850 Ma、2400-2500 Ma 的峰值，且 1750-1850 Ma 的鋯石大量出
現(圖 4-2)。依台灣之地理位置來推論，其大陸邊緣沉積物物源供應區則可能為揚子
陸塊、華夏陸塊(圖 4-2; Zhao et al., 2001)，故本研究引用華北古陸塊、揚子陸塊、華
夏陸塊中的碎屑鋯石研究資料，來進行沉積物物源區鋯石鈾-鉛年齡的分佈及頻率比
對。其中華北古陸塊有顯著的 2.52 Ga、1.85 Ga 的鋯石，揚子陸塊具有顯著的 2.45-2.50
Ga、2.00-2.05 Ga、750-900 Ma 的鋯石，而華夏陸塊則具有顯著的 2560-2450 Ma、
1750-1850 Ma、750-850 Ma、200-250 Ma 的鋯石(圖 4-2; Wan et al., 2011; Wang et al.,
34
2010; Wang et al., 2013)。由年齡頻譜對比來看，華北陸塊明顯缺少加里東期及晉寧期
的鋯石，而揚子陸塊亦缺少加里東期的鋯石，但具有古元古代 2.00-2.05 Ga 峰值，與
本研究中普遍之晉寧期所形成之峰值並不相同，故無法提供本研究中新世到上新世
地層中加里東期及晉寧期的鋯石。相較於華北陸塊及揚子陸塊，華夏陸塊則有有著
明顯加里東期、晉寧期峰值，基於年齡頻譜之相似性，可推論華夏陸塊為臺灣西部
前陸盆地主要的沉積物物源。
35
圖 4-1 鋯石鉛含量與鈾-鉛年齡圖。
36
Number
Age(Ma)
37
圖 4-2 碎屑鋯石年齡頻譜分析圖。(A)位於華北古陸塊，中-新元古代沉積岩(Wan et al., 2011)；(B)位於揚子陸塊，新元古代沉積岩(Wang et al., 2013)；(C)位於華夏陸 塊，古生代沉積岩(Wang et al., 2010)；(D)、(E)、(F)本研究綜合臺灣苗栗地區中新 世-上新世地層分析結果。
38
前人文獻中，華南地區主要大地構造活動可分為(1)五臺運動(小於 2.4 Ga)、(2)
呂梁運動(1.9-1.7 Ga) 、(3)晉寧運動(850-750 Ma，晚元古代)、(4)加里東造山運動
(450-400 Ma，中古生代)(Zhou et al., 2002)、(5)印支運動(270-200 Ma，早中生代)(陳
正宏, 2004) 、(6)燕山運動(200-90 Ma，晚中生代)(Chen et al., 2002)。此六個運動均
為岩漿活動的重要時期，故本研究再將碎屑鋯石鈾-鉛年齡依此六構造活動期來進行
分析統計(圖 4-3、圖 4-4 及表 4-1)。
早中新世-晚中新世早期的地層
早中新世的北寮砂岩層中以燕山運動(佔 18.2%)、印支運動(12.9%)、晉寧運動
(15.2%)、呂梁運動(15.2%)所形成的鋯石為主，中中新世的打鹿頁岩層中則以燕山運
動(佔 29.2%)、印支運動(25.6%)所形成的鋯石為主，中中新世的觀音砂岩層中以燕山
運動(佔 12.7%)、印支運動(16.2%)、晉寧運動(12.7%)、呂梁運動(13.9%)所形成的鋯
石為主，晚中新世早期的東坑層中以燕山運動(佔 16.6%)、印支運動(16.6%)、加里東
造山運動(10.4%)、晉寧運動(16.6%)所形成的鋯石為主。
晚中新世晚期的地層
晚中新世晚期上福基層中以燕山運動(佔 48.9%)、印支運動(14.5%)、加里東造山
運動(16.6%)、呂梁運動(10.4%)所形成的鋯石為主，晚中新世晚期關刀山砂岩段中以
燕山運動(佔 55.3%)所形成的鋯石為主。
39
上新世的地層
上新世早期十六份頁岩段中以燕山運動(佔 10%)、印支運動(12.7%)、呂梁運動
(22.7%)所形成的鋯石為主，上新世魚藤坪砂岩段中以以印支運動(11.7%)、加里東造
山運動(11.7%)、呂梁運動(21.3%)、所形成的鋯石為主，上新世錦水頁岩中以以印支
運動(14.4%)、加里東造山運動(13.4%)、晉寧運動(11.3%)、呂梁運動(13.4%)所形成
的鋯石為主。
將本研究之碎屑鋯石的鈾-鉛定年結果，以年齡做為橫軸繪製成年代頻譜分析
圖，其中於早中新世的北寮砂岩、中中新世的打鹿頁岩及觀音砂岩、晚中新世早期
的東坑層顯示其鋯石年齡峰值主要在 95-250 Ma、750-850 Ma、1850-1950 Ma。而到
了晚中新世晚期上福基砂岩沉積時峰值出現了很明顯的變化，100-150 Ma、220-250
Ma 峰值年齡的鋯石大量出現(圖 4-3)，故當時以燕山期及印支期的沉積物供應為主。
而到上新世早期桂竹林層-十六份頁岩段沉積時，1750-1850 Ma 峰值年齡的鋯石增加
了許多(圖 4-4)。所以可推論自中新世至上新世，苗栗地區的地層記錄下兩次沉積物
源的改變，第一次為晚中新世早期的東坑層至晚中新世晚期上福基砂岩；而另一次
為晚中新世晚期桂竹林層-關刀山砂岩段到新世早期桂竹林層-十六份頁岩段沉積時。
40
圖 4-3 苗栗地區早中新世-晚中新世早期碎屑鋯石鈾-鉛年齡頻譜分析圖。於上福基砂 岩沉積時，燕山期年齡的鋯石所佔百分比大量增加。
Number
北寮砂岩 N=85 打鹿頁岩 N=82 觀音山砂岩 N=86
東坑層 N=96 上福基砂岩 N=96
Age(Ma)
41
Age(Ma)
圖 4-4 苗栗地區晚中新世晚期-上新世地層碎屑鋯石鈾-鉛年齡頻譜分析圖。桂竹林層 -十六份頁岩段之後的魚藤坪砂岩段與錦水頁岩之鈾-鉛年齡中，小於 250 Ma 的鋯石 數目明顯減少許多。
Number
關刀山砂岩段 N=103
十六份頁岩段 N=110
錦水頁岩 N=97
魚藤坪砂岩段 N=102
42
43
為了利用碎屑鋯石來討論前陸盆地沉積物源的變化，首先必須釐清沉積物的來
源有哪幾種可能性。就臺灣的位置來說，沉積物的來源可能為大陸邊緣沉積物，亦
有可能為臺灣造山帶沉積物再堆積(圖 4-5; 鄧屬予, 1997)。
將本研究之定年結果與華夏陸塊之定年文獻(Wang et al., 2010 ; Xu et al., 2007;
Yang et al., 2012; 王果勝 et al., 2009) 進行比較(圖 4-6)，結果顯示早中新世-晚中新
世早期地層之鋯石鈾-鉛定年結果與閩江及福建西南晚三疊紀所沉積的砂岩中之鋯石
年齡有相似的年齡峰值，可能有著相同的沉積物來源，且皆富含早元古代(~1.8 Ga)
的鋯石年齡；早中新世-晚中新世地層中鋯石年齡亦含有大量燕山期鋯石年齡，甌江
的河砂鋯石也具有明顯的燕山期年齡峰值，顯示當時沉積物供應可能是經由閩江、
甌江搬運輸而來。再與華南的火成岩分佈範圍(圖 4-7、4-8; Li and Li, 2007; Wang et al.,
2013)進行分析，其古元古代鋯石年齡，與大陸福建地區出露的岩盤相當一致，符合
自中新世以來主要沉積物源供應為華夏地塊的推論。晚中新世晚期鋯石鈾-鉛定年結
果則與甌江沉積的砂岩中之鋯石年齡有相似的年齡峰值，推論當時臺灣沉積物供應
主要受控於甌江水系，根據華南的火成岩分佈範圍可以推論晚中新世晚期西部地層
沉積來源則可能為中國東南沿海燕山期花崗岩。上新世早期鋯石鈾-鉛定年結果顯示
與早中新世沉積的砂岩中之鋯石年齡有相似的年齡峰值，相較於晚中新世晚期時的
沉積物鋯石年齡分佈較為分散，而顯現出與早中新世沉積的砂岩中之鋯石年齡相似
的年齡峰值，可能由於造山作用的影響，大陸邊緣受到碰撞而抬升，沉積層露出水
面後受風化侵蝕向西再堆積到前陸盆地中，致使沉積物的供應自上新世早期開始發