沉積岩（

Ch3 Ch3 地質材料 地質材料

Created by 林基源 Modified by 賴俊仁

1.火成岩（

1.

2.

沉積岩（

）

3.

4.

沉積物

（土壤）

沉積岩 變質岩

火成岩

岩漿

岩化作用

熔化作用 變質作用 結晶

風化、侵蝕、搬運、堆積

3.1地質材料之種類及循環 3.1 地質材料之種類及循環

3.2

3.2 火成岩之種類及其工程性質 火成岩之種類及其工程性質

侵入岩（Intrusive Rock）:侵入地殼內部或噴出地表，若 岩漿侵入地殼而冷 凝為火成岩者稱之。

1.岩基（Batholiths）

2.岩株（Stock）

3.岩脈（ Dike ） 4.岩床（Still）

5.岩蓋（Laccoliths）

6.岩盆（Laccoliths）

噴出岩（Extrusive Rock）:岩漿噴出地表，冷凝為火成岩者。

1.溶岩流 2.溶岩被 3.火山錐

岩株︰面積較小的岩株，或為岩基的一部份

3.2.1

3.2.1 火成岩之成因及產狀 火成岩之成因及產狀

岩脈︰岩漿沿裂縫上升的產物，常群體出現岩蓋︰大多發生於酸性岩漿，粘度大不易向兩側流動，所以形成蓋狀 岩盆︰盆狀，由於形成於較深處，因此結晶顆粒較大

岩床︰較常發生於基性岩漿，易向兩側擴展，形成於地底下較淺處 岩基︰為最大的不整合貫入，主要成分為花崗岩

岩漿儲源 層狀火山

溶岩流 火山氣體

火山灰 山體崩潰 火山碎屑流 爆炸性噴火

3.2.2

3.2.2 Bowen 反應系列 Bowen 反應系列

美國岩石學家包溫（Bowen，1922）提出岩漿冷卻後的結晶礦物順序。

鐵鎂礦物不連續序列

鐵鎂礦物不連續序列 斜長石連續序列斜長石連續序列 橄欖石（

橄欖石（OlivineOlivine）） 輝石（

輝石（PyroxenePyroxene）） 角閃石（

角閃石（AmphiboleAmphibole）） 黑雲母（

黑雲母（BiotiteBiotite））

倍長石（

倍長石（AnorthiteAnorthite）） 鈣鈉長石（

鈣鈉長石（LabradoriteLabradorite）） 中性長石（

中性長石（AndesineAndesine）） 鈉鈣長石（

鈉鈣長石（OligoclaseOligoclase）） 鈉長石（

鈉長石（AlbiteAlbite）） 鉀長石（

鉀長石（KK--feldsparfeldspar）） 白雲母（

白雲母（MuscoviteMuscovite）） 最先結晶礦物

最先結晶礦物

（熔點最高）

（熔點最高）

3.2.3

3.2.3 火成岩之特徵 火成岩之特徵

Ch3 地質材料

•通常以二氧化矽（SiO₂）的含量將 火成岩分酸性岩、中性岩、基性岩、

超基性岩等四大類

•由岩石斷面估計深色礦物含量佔全 斷面百分比，是所謂色彩指數

（Color Index）

•礦物的種類及含量是火成岩分類及 命名的主要依據。

1.流紋狀構造 2.氣孔狀構造 3.杏仁狀構造 4.塊狀構造

1.粒狀 2.微晶狀 3.玻璃狀 4.斑狀

5.火山碎屑狀

3.2.4

3.2.4 火成岩之分類 火成岩之分類

1.花崗岩(Granite) 2.安山岩(andesite) 3.玄武岩(Basalt)

4.火山角礫岩(Volcanic Breccia)和集 塊岩(Agglomerate)

5.凝灰岩(Tuff)

3.2.5

3.2.5 常見之 常見之火成岩 火成岩

Ch3 地質材料

3.2.6

3.2.6 火成岩之工程性質 火成岩之工程性質

一般岩石材料的工程性質受成岩作用的品質、礦物成分、構 造、水和風化等因素影響。 火成岩的工程性質之主要影響如 下說明：

1.岩石的構造 2.岩石的礦物成分 3.水

4.風化

3.2.6

3.2.6 火成岩之工程性質 火成岩之工程性質

Ch3 地質材料 1.岩石的構造

1.噴出岩：常有流紋構造和氣孔構造，使岩石強度降低。

2.侵入岩：常為塊狀的構造，工程性質佳。

3.2.6

3.2.6 火成岩之工程性質 火成岩之工程性質

2.岩石的礦物成分

1.礦物種類：

•低溫、低壓與地表附近較不穩定，抗風化能力低

•酸性火成岩則多為低溫礦物，抗風化能力強。

2.礦物種類多寡：

•火成岩大多由多種礦物所組成，普遍抗風化能力較差。

•受高溫的時後，會因為礦物種類較多、差異的熱膨脹使岩石 易脹裂。

3.2.6

3.2.6 火成岩之工程性質 火成岩之工程性質

Ch3 地質材料 3.水

4.風化

深成岩受水的影響較小，噴出的細 粒火成岩如凝灰岩，則受水的影響 較大。

風化度越高，工程性質越差。 凝灰岩

3.3 3.3 沉積岩之種類及其工程性質 沉積岩之種類及其工程性質

3.3.1

3.3.1 沉積岩之成因 沉積岩之成因

Ch3 地質材料 1.膠結作用(Cementation)

2.壓密作用(Consolidation)

乾化作用(Desiccation)

3.結晶作用(Crystallization)

岩化作用(Lithification)是將鬆散的沉積物（土壤）變為緊 密的岩石之作用，可細分下列三種作用：

3.3.1

3.3.1 沉積岩之成因 沉積岩之成因

1.膠結作用(Cementation)

膠結作用是以膠結物質 將鬆散的土壤顆粒黏結 在一起，猶如混凝土中 的水泥為膠結物質，將 粗骨材（礫石）及細骨 材（砂）粘結成抗壓強 度高的材料。

3.3.1

3.3.1 沉積岩之成因 沉積岩之成因

Ch3 地質材料 1.膠結作用(Cementation)

此類岩石之工程性質受膠結物質的影響甚大，因此，介紹 常見的膠結物質之性質如下。

矽質 鈣質 鐵質 泥質 石膏質

岩石抗壓強度高，抗水性及抗風性能力強

岩石抗壓強度中等，具可溶性，可利用「冷稀鹽酸」分辨。

岩石抗壓強度高。

岩石抗壓強度低，遇水極易軟化。

強度低，硬度也低，極具可溶性。

3.3.1

3.3.1 沉積岩之成因 沉積岩之成因

1.膠結作用(Cementation)

由膠結作用形成的沉積岩，其工程性質除了受膠結物質種 類影響外，亦受膠結類型影響。

(a)基底膠結 (b)孔隙膠結 (c)接觸膠結

強度

3.3.1

3.3.1 沉積岩之成因 沉積岩之成因

Ch3 地質材料 2.壓密作用(Consolidation)和 乾化作用(Desiccation)

土壤受載重後，經過主要壓密(Primary Consolidation)或稱工程壓密

(Engineering Consolidation)使超額孔隙水壓完全排除，其有效應力開

始保持不變，但沉陷仍持續進行，此乃因次要壓密(Secondary

Consolidation)或稱二次壓縮、土壤的潛變、地質壓密(Geologic

Consolidation)之作用所致。

3.3.1

3.3.1 沉積岩之成因 沉積岩之成因

3.結晶作用(Crystallization)

化學的沉積物和生物的沉積物，從溶液中析出或結晶而成 新的礦物。

霰石 方解石 石灰岩

3.3.1

3.3.1 沉積岩之特徵 沉積岩之特徵

Ch3 地質材料

(1)碎屑物質 (2)粘土礦物 (3)化學沉積礦物 (4)有機礦物

(1)層理構造 (2)其他構造 (1)碎屑物質 (2)泥質結構 (3)結晶結構 (4)生物結構

3.3.1

3.3.1 沉積岩之分類 沉積岩之分類

3.3.2

3.3.2 常見之 常見之沉積岩 沉積岩

Ch3 地質材料 1.礫岩(Conglomerate)及

角礫岩(Breccia) 2.砂岩(Sandstone) 3.粉砂岩(siltstone) 4.粘土岩(Clay stone)

頁岩(Shale)及泥岩(Mudstone) 5.石灰岩(Limestone)

6.白雲岩(Dolostone) 7.泥炭(Peat)及煤(Coal)

3.3.3

3.3.3 沉積岩之工程性質 沉積岩之工程性質

沉積岩的工程性質語言畫作用的品質、礦物成分、構造、水和 風化等因素有關，分述如下：

1.岩化作用的品質 2. 礦物成分

3.構造 4.水 5.風化

3.3.3

3.3.3 沉積岩之工程性質 沉積岩之工程性質

(1)粗粒碎屑狀沉積岩

•包括礫岩、砂岩及粉砂岩，主要由膠結作用 而形成岩石，因此受膠結物質的種類和膠結 類型影響。

Ch3 地質材料 1.岩化作用的品質

(2)粘土的沉積岩

•包括粘土岩和頁岩，壓密作用越久，其工程 性質越佳。

(3)生物化學沉積岩

•結晶作用越佳，其工程性質越好。

3.3.3

3.3.3 沉積岩之工程性質 沉積岩之工程性質

(1)粗粒碎屑狀沉積岩

•主要成分為碎岩、石英、長石等，其工程 品質較佳。

2.礦物成份

(2)粘土的沉積岩

•主要成份為粘土，所以各種工程性質較差，若 含蒙脫土類的粘土礦物，則其吸水膨脹性大。

(3)生物化學沉積岩

•普遍具有可溶性，尤其是石灰岩及白雲岩。

3.3.3

3.3.3 沉積岩之工程性質 沉積岩之工程性質

沉積岩大都具有成層理，因此其工程性質具有 異向性，這也表示相同的岩石，在不同方向的 強度、變形性及滲透性也不同。

Ch3 地質材料 3.構造

3.3.3

3.3.3 沉積岩之工程性質 沉積岩之工程性質

沉積岩受水分的影響頗大，尤其是泥質膠結的 泥質沙岩及泥質組成的粘土岩、頁岩和泥岩，

若含水量越高，其強度越低，變形性越大。

4.水

3.3.1

3.3.1 沉積岩之工程性質 沉積岩之工程性質

風化度越高，則強度越低，變形性越大。

Ch3 地質材料 5.風化

Ch3 地質材料

含有貝殼化石的沉積岩

3.4 3.4 變質岩之種類及其工程性質 變質岩之種類及其工程性質

3.4.1

3.4.1 變質岩之成因 變質岩之成因

(1)岩漿熱

(2)板塊碰撞的摩擦熱 (3)地熱

(4)地溫梯度

岩石受到高溫會發生三種變化：

(1)礦物重新結晶。

(2)促進礦物的化學反應。

(3)塑性增加

1.接觸變質作用(Contact Metamorphism)

2.區域變質作用(Regional Metamorphism)

3.壓碎變質作用 (Cataclastic Metamorphism) (1)密度變大

(2)塑性增加，岩石易變形 (3)礦物定向性排列

3.4.2

3.4.2 變質岩之特徵 變質岩之特徵

Ch3 地質材料 變質岩的礦物種類很多，

除了包括火成岩和沉積岩 所擁有的礦物之外，尚包 含變質作用特有的礦物，

均可作為鑑定變質岩的重 要指標，此種礦物稱為指 準礦物(Index Minerals)。

(1)葉理構造 (2)塊狀構造

(1)殘留結構或稱 變餘結構

(2)變晶結構 (3)碎裂結構

3.4.3

3.4.3 變質岩之分類— 變質岩之分類 —分類方式 分類方式

Ch3 地質材料

3.4.3

3.4.3 變質岩之分類— 變質岩之分類 —變質程度 變質程度

1葉理狀變質岩

葉理狀變質言依據變質程度的差異，由低度變質至高 度變質排序，分別為硬頁岩、板岩、千枚岩、片岩及 片麻岩，其粒度由細變粗，葉理由平順漸趨呈波狀。

2.塊狀變質岩 1.石英岩 2.大理岩 3.角頁岩

3.4.4

3.4.4 常見之變質岩 常見之變質岩

1葉理狀變質岩

葉理狀變質言依據變質程度的差異，由低度變質至高 度變質排序，分別為硬頁岩、板岩、千枚岩、片岩及 片麻岩，其粒度由細變粗，葉理由平順漸趨呈波狀。

1葉理狀變質岩

葉理狀變質言依據變質程度的差異，由低度變質至高 度變質排序，分別為硬頁岩、板岩、千枚岩、片岩及 片麻岩，其粒度由細變粗，葉理由平順漸趨呈波狀。

2.塊狀變質岩 1.石英岩 2.大理岩 3.角頁岩

3.4.5

3.4.5 變質岩之工程性質 變質岩之工程性質

1.構造

具有頁理構造的岩石，如硬頁岩、板岩、千枚岩、片 岩、片麻岩等，會使岩石有異向性，岩石受力後易沿 頁理面破壞。

2.礦物成份

在變質過程中產生的礦物，其強度、抗剪強度較低，

使穩定性降低、抗風化性也較低。

Ch3 地質材料

Ch3 地質材料

板劈理之近照，中橫公路

Ch3 地質材料

矽質片岩之片理，蘇花公路谷風海邊

Photograph Photograph

3.5 土壤種類及其工程性質 3.5 土壤種類及其工程性質

Ch3 地質材料

1.殘留表土(Residual Soil)

2.崩積土(Colluviums)

3.風積土(Aeolian Soils)

4.洪積土(Diluvium)

5.沖積土(Alluvium)

6.海埔地泥土(Estuarine & Coastal Muds & Soils)

7.海積土(Marine Soils)

8.湖積土(Lacustrine Sediments)

岩石經過風化後成為土壤，根據搬運方式與否有下列各種土壤。

3.5 土壤種類及其工程性質 3.5 土壤種類及其工程性質

1.殘留表土(Residual Soil)

當岩石經過風化之後形成土壤，未受外力搬運而留在原地者稱為殘留 表土，而殘留表土之工程性質與母岩有密切關係：

c 火成岩之殘留表土 d 沉積岩之殘留表土 e 變質岩之殘留表土

3.5 土壤種類及其工程性質 3.5 土壤種類及其工程性質

Ch3 地質材料

2.崩積土(Colluviums)

大規模的山崩後，碎岩及土壤所堆積成的地層，或是大規模的崖錐堆積地 層，稱為崩積土或崩積層。

梨山坍方之崩積土

3.5 土壤種類及其工程性質 3.5 土壤種類及其工程性質

2.崩積土(Colluviums)

崖錐堆積(Talus Deposits)：山崖處的岩石經風化成碎岩及土壤後，在經 由重力而掉落在懸崖下方，形成雜亂堆置的錐狀體。

3.5 土壤種類及其工程性質 3.5 土壤種類及其工程性質

Ch3 地質材料

3.風積土(Aeolian Soils)

土壤經由風力搬運至他處沉 積者，稱為風積土。其顆粒 較細且均勻，孔隙大，若土 壤中含鈣質或鐵質，則膠結 情況較佳時，強度中等，但 浸水後則易崩塌。

沙漠中的綠洲

3.5 土壤種類及其工程性質 3.5 土壤種類及其工程性質

4.洪積土(Diluvium)

山區的碎石、礫石及細粒土壤受到洪水的搬運，至山麓而沉積成為沖積扇，

常造成巨厚的卵礫石層，卵礫石間含有細料。

3.5 土壤種類及其工程性質 3.5 土壤種類及其工程性質

Ch3 地質材料

5.沖積土(Alluvium)

河流自上游沖刷下來的泥砂，

至波促較緩的平原，因攜帶能 力減弱而沉積。

3.5 土壤種類及其工程性質 3.5 土壤種類及其工程性質

6.海埔地泥土(Estuarine & Coastal Muds & Soils)

河流流至出海口，亦是沖積土的末緣，視為海埔地，所淤積的顆粒頗細，

且非常疏鬆。

3.5 土壤種類及其工程性質 3.5 土壤種類及其工程性質

Ch3 地質材料

7.海積土(Marine Soils)

在海水中沉積的土壤，稱海積土。

海積土所淤積的顆粒極細，主要為 粘土，其次是粉土，在統一土壤分 類中常屬於CH。

因為在海中沉積，故多為膠凝結 構，又因結構疏鬆，含水量高，所 以強度低、壓縮性大。

3.5 土壤種類及其工程性質 3.5 土壤種類及其工程性質

8.湖積土(Lacustrine Sediments)

河流攜帶土壤在湖泊 中沉積者，稱為湖積 土，也常因河流的流 向大小不同，而有不 同大小的顆粒層層排 料，形成層狀土壤。

日月潭進水口一隅

3.6 3.6 地質年代與地層 地質年代與地層

3.6.1

3.6.1 地層的劃分 地層的劃分

1.岩石地層單位(Rock-stratigaraphic Units)

2.生物地層單位(Bio-stratigaraphic Units)

3.時代地層單位(Time-stratigaraphic Units)

將岩層的性質及年代作有系統的分類，並給予適當的命名，是為地層 單位( Stratigraphic Units)。

3.6.2

3.6.2 地層年代 地層年代

2.相對年代(Relative Time)

Ch3 地質材料 1.絕對年代(Absolute Time)

完岩石形成後實際的年代，目前均已岩石中放射性元素蛻 變產物的含量計算而得。

例如碳14蛻變為氮14，其半衰期為5730年。

常用的鑑定方式：

1.古生物法 2.岩石對比法。

3.地層層位對比法。

地層年代表之一 地層年代表之一

石炭紀 360- 286

泥盆紀 408- 360

438- 408 志留紀 505- 438 奧陶紀

寒武紀

古生代 顯生元

570 -505

前寒武紀 4600 -570 隱生元

約占地質時間90%

世 紀

代 時間 百萬年前(Ma) 元

地層年代表之二 地層年代表之二

1.8 -0.01 更新世

漸新世 36.6 - 23.7

中新世 23.7 - 5.3

5.3 -1.8 上新世

66.4 - 57.8 顯生元 曉新世

第四紀 全新世 0.01 -現代

始新世 第三紀

新生代 57.8 - 36.6

144 - 66.4 白堊紀

侏儸紀 208- 144

三疊紀 中生代

245 - 208

世 紀

代 元

時間 百萬年前(Ma)

Ch3 地質材料

3.7 3.7 台灣的板塊運動及 台灣的板塊運動及

地質材料分佈

地質材料分佈

Ch3 地質材料

3.7.1

3.7.1 台灣的板塊運動 台灣的板塊運動

大約兩億五千萬年的古生 代後期，台灣可能在亞洲 大陸的大陸棚和大陸斜坡 上，大陸的泥沙向東側的 海相地槽沉積。

3.7.1

3.7.1 台灣的板塊運動 台灣的板塊運動

東側的太平洋板塊與西側 的歐亞板塊碰撞，並隱沒 於歐亞板塊下方，此稱為

南澳運動

Ch3 地質材料

3.7.1

3.7.1 台灣的板塊運動 台灣的板塊運動

南澳運動以後，約有六千五 百年的時間台灣區無重大的 板塊運動，在長期的風化與 侵蝕作用，使隆起的山嶺被 水流夷為平地，並將沉積物 堆積在大陸與古台灣之間的 盆地中。

3.7.1

3.7.1 台灣的板塊運動 台灣的板塊運動

直到四百萬至五百萬年前的 上新-更新世開始迄今，菲 律賓的海洋板塊相對向西北 方向運動，並與歐亞板塊相 碰撞。

Ch3 地質材料 台灣地區蓬萊運動的板塊構造示意圖

3.7.2

3.7.2 台灣地質材料分佈 台灣地質材料分佈

A、澎湖群島(更新世玄武岩)

G、海岸山脈地區(新第三紀火山岩) B、西部濱海平原(第四紀沖積層) C、西部麓山地區(新第三紀碎屑岩) D、中央山脈西翼地區(第三紀亞變質岩)

a、雪山山脈帶 (硬頁岩或板岩) b、脊樑山脈帶(板岩或千枚岩) E、中央山脈東翼地區(先第三紀變質雜岩)

a、太魯閣帶(片岩、大理岩、花崗岩) b、玉里帶(片岩、蛇紋岩)

F、東部縱谷地區 (板塊縫合帶)

A B

C

Ea

Db Eb

F

G Da

3.7.2

3.7.2 台灣地質材料分佈 台灣地質材料分佈

Ch3 地質材料 1.火成岩

分佈

1. 台北近郊的大屯火山群 2. 基隆火山群

3. 東部海上小島

凝灰岩：＜4mm粒徑之火山灰 集塊岩：＞4mm

3.7.2

3.7.2 台灣地質材料分佈 台灣地質材料分佈

台灣的沉積岩主要分佈在西部麓山 帶，其面積約佔三大岩類的

二分之一強。

2.沉積岩

由於板塊運動造就了中央山脈，並 使其西測知地形向西逐漸降低，直 到台灣海峽，形成新第三紀沉積盆 地，以碎屑狀沉積為主屬於淺海相 至濱海喔相的沉積環境，岩性以砂 石和頁岩為主。

Ch3 地質材料 圖3.7 西部麓山帶之沉積盆地

3.7.2

3.7.2 台灣地質材料分佈 台灣地質材料分佈

分佈

• 大崗山

• 小崗山

• 半屏山

• 壽山

• 鳳山及恆春半島之太平頂、鵝鑾鼻 等地。

3.7.2

3.7.2 台灣地質材料分佈 台灣地質材料分佈

Ch3 地質材料 台灣的變質岩主要分佈在中央山脈的 東、西翼。其面積佔三大岩類約二分 之一，約為全島面積的三分之一。

3.變質岩

變質岩可分為兩個區域 1.中央山脈東翼 2.中央山脈西翼

3.7.2

3.7.2 台灣地質材料分佈 台灣地質材料分佈

1.中央山脈東翼

先第三紀變質雜岩系細分兩個帶：

1. 西側的太魯閣帶

(片岩、大理岩、片麻岩) 2. 東側的玉里帶

(片岩、火成岩塊)

3.7.2

3.7.2 台灣地質材料分佈 台灣地質材料分佈

Ch3 地質材料 3.變質岩

2.中央山脈西翼

先第三紀變質雜岩系細分兩個帶：

1. 西側的雪山山脈帶

(兩個主要煤層；硬頁岩、板岩、千枚岩) 2. 東側的脊樑山脈帶

(硬頁岩、板岩、千枚岩)

3.7.3

3.7.3 台灣地層劃分 台灣地層劃分

目前西部麓山帶的地層劃分如下一張投影片所示。

•在北部地區中新式的木山層、石底層和 南莊層均為含煤層。

•在木山層與大寮層之間，有些部分區域 會有凝灰岩出現，是基性火山產物。

•更新世的地層中則常有礫岩出現。

Ch3 地質材料 表 3.11 台灣西部麓山帶第三紀及更新世地層對比表

表3.12 中央山脈西翼之地層分類及對比表