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扭來扭去的地層－豐山附近的地質調查研究
摘要
本研究的地點豐山村位於阿里山脈西麓，塔山山腰，海拔 750 公尺，盆地內，石鼓盤溪、
蛟龍溪、乾坑溪及其他山溝、大小野溪交錯分布，形成樹狀的河域。野外地質調查發現，此 地為砂岩頁岩互層，砂岩灰色至褐黃色，中厚層至極厚層到塊狀都有，細顆粒與極細顆粒的 頁岩，顏色灰色至深灰色與砂岩互層，層面發達，偶而可以發現砂棒生痕化石。砂岩頁岩互 層的層面破碎、層面常有不整合，這裡的地層排列方式有傾斜及褶皺－向斜、背斜都有，但 並未發現水平排列的的層。由於地層傾斜角度很大、褶曲發達，尤其以第七露頭褶皺最壯觀，
扭來扭去，故推論豐山是「地層擾動劇烈」地區，是屬於容易崩坍、敏感脆弱的地質地帶。
由於地形陡峭，河域水系發達，豪雨大水來時，搬運能量遽增，加上脆弱的地質，風化 與地震造成的落石堆積石塊與碎屑，帶到附近溪流，形成土石流，嚴重威脅豐山的安全，因 此目前石鼓盤溪等河床上才會有這麼多的石頭，這些事情和地層的排列、構造有關係。
壹、研究動機
上學期自然的第一單元是天氣的變化，第二單元是大地的奧秘，老師上課時講到了賀伯 颱風對豐山地形的影響。豐山這個地方舊的地名叫石鼓盤，民國八十五年賀伯颱風在這裡造 成大規模的土石流；石鼓盤溪一夕之間，河水暴漲，刮走不少河岸邊的農田和房子，因此於 民國九十三年在此地開闢了一座土石流紀念公園，作為教育宣導的園地。原來石鼓盤溪舊地 方的河床被土石流帶下來的砂石填滿，河床升高，這些大、小的石頭都來自仙夢園和宣帽石 山附近崩塌下來地，佈滿河床的砂石被大水沖刷帶出來的。
上「大地的奧秘」時，我們學到了：流水會使大地改變；河流有侵蝕、搬運、堆積作用。
我們在討論的時候，大家提出了一些問題討論，例如河水怎麼會搬運這麼多的石頭？這些事 情和地層的排列、構造有關係嗎？為了解答這些問題，於是以豐山為例子，針對豐山石鼓盤 溪的河岸露頭，進行調查研究。（本研究與課程相關聯：康軒版六上第二單元大地的奧秘）
貳、研究目的
一、調查豐山附近的地質與地層構造。
二、探討豐山附近地層與崩塌的關係。
根據上述目的，我們討論出下列幾個問題，進行研究。
（一）豐山附近的地質調查。
（二）露頭一到露頭七的地層排列方式與地質調查的結果有何異同？
（三）以露頭七為例，傾斜地層和褶皺地層有何意義？
（四）這些露頭上的構造是小斷層嗎？它們是向斜？亦是被斜或其他？
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（五）為何豐山的地層有這麼多的崩塌地？
（六）河水怎麼會搬運這麼多的石頭？這些事情和地層的排列、構造有關係嗎？
（七）製作豐山附近的等高線地層模型
叁、研究設備及器材
傾斜儀、地質錘、豐山等高線地形圖、豐山地區地質圖、皮尺、捲尺、數位相機、流 水台、石子、水、水桶、綠色珍珠板、熱融性切割機、南寶樹酯、塑膠切割墊、美工刀、
剪刀。
肆、研究過程
文獻探討
（一）豐山舊時稱為「石鼓盤」，位於嘉雲南尾脊延伸而下的平緩山坡上，四周群山環繞，中 間為盆地，恰如碗盤，中低而平坦，又村中河床上有很多大石聳立其間，因而得名。
它也是嘉義縣阿里山鄉東北方的一個山中小村落，接臨雲林、南投兩縣；北鄰溪頭、
西接草嶺、東南接阿里山，四周有一千公尺以上高山層層環抱，群山矗立，山巒疊嶂 景色綺麗壯觀。這裡位於阿里山脈西麓，「塔山」山腰，海拔 750 公尺，盆地內，石鼓 盤溪、蛟龍溪、乾坑溪及其他野溪大小溪流交錯分布，形成樹狀的河域。村子四周，
從南到北有聖觀音峰、雌嶽山、大千人洞山、鹿屈山、獅子頭山等，從一千多到兩千 多公尺的陡峭高山，也有形成峭壁，極為雄偉。豐山地質屬於容易崩坍、敏感脆弱地 帶，很久以來經蛟龍溪、乾坑溪、石鼓盤溪匯流而下，帶來砂石的數量非常多，因此 在民國 85 年賀伯颱風時發生呼天蓋地的土石流，震攝人心。再經 921 及 1022 地震造 成大量的土石崩在落集水區內，堆積於河床，每逢豪雨即受土石流威脅。90 年桃芝及 納莉颱風暴雨沖刷，再一次爆發嚴重的土石流，阿里山國家風景區管理處遂於三條溪 交會處的高灘地，設土石流公園，讓大眾能了解土石流成因。從大環境來看，它的西 邊是草嶺和石壁風景區，東南銜接阿里山森林遊樂區。北邊則和溪頭、杉林溪為伍。
因地處偏遠山區，開發較晚，是草嶺與阿里山之間，一個極具潛力的中途觀光要站。
石鼓盤觀光大橋，是人、車進入豐山村的重要通行道路，吊橋的闢建成為本地區的觀 光地標，對提升地方觀光產業有幫助。
（二）豐山的地層屬「南莊層」，主要岩性灰色至深灰色、灰褐色，砂岩、頁岩互層，兩者的 厚度不一，層面發達，偶而可以在層面上發現砂棒生痕化石。砂岩由薄層、中厚層、
厚層至塊狀砂岩組成。地層是有一定層位的一層或一組岩石或土壤堆疊在一起，上下 層位之間被明顯的層面或沉積物分開，在崩塌地、懸崖峭壁、河岸或修建公路時開挖 的地段，地層才會露出，顯示不同顏色或不同構造的層理，各層的厚度也不同。各層 的岩性、所含有的化石、礦物，以及其物理、化學成分都可能有明顯的差異。原始沉
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積的岩層為水平排列，當水平岩層受到推擠時，會形成傾斜和坡浪狀的褶曲。崩塌為 台灣山坡地常見的災害，包括土壤流失、山崩、地滑、落石等。崩塌地，由於山坡地 的土石鬆動造成不穩定的坡面，只要遇上類似桃芝與敏督利強度的颱風，帶來連續豪 雨，就會把土石夾帶下來，造成嚴重的土砂災害。
研究方法
圖 A 石鼓盤溪由村落流向東南，接阿里山溪 圖 B 群山環繞的豐山村，彷如世外桃源
圖 C 豐山村的門戶，石鼓盤大橋 96 年完工 圖 D 石鼓盤大橋旁的土石流公園建在高灘地 豐山附近的地質調查研究
野外地質調查蒐集資料 室內實驗與資料分析
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研究地點：嘉義縣阿里山鄉豐山村的位置及鄰近交通路線圖
由南投竹山進入豐山路線 豐山村聚落、風景區及地質調查地點示意圖
研究地點
地 質 調 查 範 圍 示 意 圖
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研究一 豐山附近的地質調查。
從學校出發走林森東路往竹崎方向嘉義縣道 159 號，接省道 3 號左轉再走嘉縣道 166 瑞水公路，經瑞里嘉義縣道 162 甲，到太和，繼續走嘉義縣道 149 甲到豐山方向。車子過 全仔社橋後右轉走社後坪至豐山部落的聯絡道，沿石鼓盤溪河道進入豐山村，全程大約 2 個小時的車程。到達目的地後，我們就開始進行野外的地質調查。
圖文說明 1：露頭 1
第一個露頭位於豐山 149 甲公路旁、石鼓盤溪的西方接近阿里山溪，從全仔社橋右轉進 入豐山的轉角處不遠，砂岩、頁岩互層，砂岩很厚，厚度約 20 至 50 公分，頁岩很薄，褐黃 色風化比較厲害。在第一個露頭我們發現： 崩塌的碎屑顆粒不大、這一些碎屑堆積的崖錐 成三角形。經過使用傾斜儀測量的結果，這個露頭走向大約為「北偏東 11 度、傾斜 50 度，
向東傾斜。」
圖文說明 2：露頭 2
這一個露頭有的層面粗，有的層面細，砂岩很厚，大約 20 至 40 公分，頁岩很薄，在 這個露頭有兩個特殊發現：1.我們發現層面上有砂棒，直徑約 0.5 公分，長約 2 公分和 4.5 公分。2.有地下水滲出。這一個露頭的砂岩層面是灰色的，側面卻是被氧化的黃褐色。這 個露頭走向為「北偏東 21 度、傾斜 54 度，向東傾斜。」
露頭二
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圖文說明 3：露頭 3
位於石鼓盤溪對面的山坡上，這一個露頭褶曲多變，偃臥到底部後變成類似問號和 S 形。露頭上有很多不連續面，有的是厚度改變、方向改變，這個露頭走向為「北偏西 20 度、傾斜 68 度、向西傾斜。」
圖文說明 4：露頭 4
第四個露頭在村聯絡道的一個坍方處有許多落石，砂岩凸出、頁岩因較脆弱所以容易被 侵蝕，風化較嚴重。砂岩頁岩互層，砂岩都是塊狀砂岩，頁岩很薄，顏色淺到深，顏色深的 風化較嚴重。這個露頭有一個特殊發現就是小斷層，這個露頭有很多很多的小斷層，怪不得 有很多大塊的砂岩掉落。這個露頭走向為「北偏西 14 度、傾斜 49 度，向西傾斜。」
圖文說明 5：露頭 5
第五個露頭位於豐山 149 甲一個河床處，有許多大大小小的石頭。沒有稜角它們的大小 如下：369×97×155cm、60×115×30 cm、40×12×12cm、459×145×268cm、117×70×40cm、92×
125×25cm、298×178×96cm、500×200×200cm。 河道的南岸有礫石層，我們觀察，石頭 的大小相差很大，但是石頭的排列有規則性，是疊瓦狀，它們的排列順序是朝著水流的方向。
北岸的石頭很大，長 84cm 寬 133cm 高 356cm。
露頭四
露頭五
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圖文說明 6：露頭 6
第六個露頭在豐山村東邊的一個河流轉彎處，從石鼓盤溪北岸過河到南岸，走下河床，
爬上防砂壩。我們站在河流凸岸這一邊，看到湍急的河水與許多大大小小的石頭，這些石頭 都是都是土石流發生時代下來的，岸邊傾斜的岩層，也是砂岩頁岩互層，節理面上有一小斷 層，砂岩厚度從 4cm 變到 42cm，斷層線很明顯，有一個尖銳的夾角。我們在者個露頭發現 有五個特殊的地方：
1.有斷層，是砂岩、頁岩互層，露頭面的長 605 cm 高 42 cm。
2.有龜殼岩，有龜殼岩的形成原因是因為含鐵質較多的，激烈的氧化作用造成的。
深褐黃的顏色使它看起來很像龜殼，而且氧化嚴重。
3.斷裂石頭上有方解石擦痕。
4.有很多很多的砂棒直徑約 1 公分，長約 25 公分。
5.還有一些層面上留有砂棒的痕跡，是研究中最大的砂棒。
6.地層傾斜走向為「北偏東 32 度、傾斜 49 度，向東傾斜。」
圖文說明 7：露頭 7
第七個露頭位於石鼓盤溪、乾坑溪、蛟龍溪匯流的地方，屬於石鼓盤溪南岸。土石流 造成這裡堆積很多的鵝卵石，有大有小。這個露頭的面很廣，崩塌很嚴重，在砂岩頁岩互 層的露頭裡，有很特別的褶皺，有向斜、背斜，也有偃臥褶皺。者們發現這個露頭有六個 特殊現象：
1.偃臥褶皺，而且很大，幾乎都是頁岩。
2.背斜、向斜，而且軸部很明顯。
3.許多不連續面，像是小斷層一樣，每一小段都很小。
4.砂棒，幾乎都在頁岩上。
5.風化情形激烈，我覺得不管是砂岩或頁岩，斷裂的地方都很深。
6.崩塌很嚴重，規模非常的大，幾乎是從最上層露頭 3 是上下相連的。
7.在層面上發現了一些波紋，我們一進去道露頭就有看到。
這個露頭走向很複雜，我們測量很多的地方，結果為「北偏東 44 度、傾斜 67 度、向東 傾斜，北偏東 30 度、傾斜 73 度、向東傾斜，北偏東 45 度、傾斜 48 度、向東傾斜，北偏東 82 度、傾斜 89 度、向東傾斜，北偏東 37 度、傾斜 30 度、向東傾斜，北偏東 62 度、傾斜 44 度、向東傾斜。北偏東 54 度、傾斜 42 度、向東傾斜，北偏東 26 度、傾斜 40 度，向東傾斜，
北偏西 22 度、傾斜 84 度、向西傾斜，北偏東 40 度、傾斜 71 度、向東傾斜，北偏西 9 度、
傾斜 20 度、向西傾斜，北偏東 16 度、傾斜 68 度、向東傾斜，北偏東 50 度、傾斜 82 度、向 露頭六 層面上的砂棒生痕化石 露頭六
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東傾斜，北偏東 40 度、傾斜 42 度、向東傾斜、北偏東 18 度、傾斜 80 度，向東傾斜、北偏 東 32 度、傾斜 72 度，向東傾斜、北偏西 56 度、傾斜 68 度，向西傾斜、北偏東 60 度、傾斜 62 度、向東傾斜，北偏東 65 度、傾斜 79 度、向東傾斜，北偏東 48 度、傾斜 82 度、向東傾 斜。」
【野外調查的心得】
1.野外調查是一件很有意思的活動，不但可以欣賞風景、在河裡涉水玩耍，還可以認識 石頭和地層。
2.我們把教室裡學到的「大地的奧秘」的知識用到野外調查，也把在豐山看到的河水的 侵蝕、搬運和堆積作用，印證課本上的學習，真的很好玩。
3.在這一次的戶外調查活動，讓我學會了使用傾斜儀。原來傾斜儀使用的時候，常編訂 要靠緊地層的層面，讓水準氣泡保持在中間，再按照傾斜儀上的指北針指出走向的度 數。還有，傾斜儀上的東西方向和指北針是相反的，因為地層走向是從天空看下來的。
4.豐山的地質現象很特別，露頭很多、岩層很破碎、河流大小支流特別多、豐山村四周 圍山很多又很高、豐山村正好是一個盆地、豐山村也像是一個裝水的盆子，怪不得曾 經發生過很多土石流災難。
5.豐山這個地區的第七個露頭最特別，地層的排列在這裡扭來扭去，又好像一條龍一樣，
為什麼它會這個樣子？是我們想研究的問題。我們在書上看到褶皺構造，真的在這裡 就是有這種地層，有背斜、有向斜、也有偃臥和連續的 S 型構造。
露頭七
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研究二 露頭一到露頭七的地層排列方式與地質調查的結果有何異同？
表 2-1 露頭的比照圖
露頭一 露頭二 露頭三 露頭四 露頭五 露頭六 露頭七
豐山附近的七個露頭經過我們的調查以後，我們把它的野外調查記錄拿出來整理，
我們發現，這七個露頭都有它的特點，也就是不一樣的地方，但是也有相同處，於是把 它整理成下表：
表 2-2 豐山附近露頭一到露頭七的地層排列方式的紀錄表
相同的地方 不相同的地方
露頭的層面上都有一些不連續的地方，
類似小斷層。
第 1、第 3 和第 7 個露頭的崩塌特別嚴 重，尤其是第 3 和第 7 露頭。
都有傾斜排列的地層 第 6 個露頭有龜殼岩，其他沒有 在這裡都沒發現水平排列的地層 第 6 個露頭有砂棒痕跡
地層的岩性是砂、頁岩互層 第 6 個露頭有方解石和擦痕 岩層的顏色由淺灰到深灰、也有較淡的
黃色至褐黃色和生鏽的紅色
第 3 個露頭和第 7 個露頭，都有連續褶 皺，看起來很壯觀。
每一個露頭都有落石，只是顆粒大小不 同、規模不一樣而已
第 5、6、7 三個露頭因為在河道邊，都 有很多鵝卵石，另外四個露頭在道路旁 每一個露頭都可以發現差異侵蝕 第 2、6、7 露頭有砂棒，其他沒有 頁岩和砂岩掉落的碎屑，會堆積成崖錐 只有第 5、7 兩個露頭層面上有波紋
【我們發現】
1.原始地層剛形成的時候是水平，因為擠壓力道不同而產生傾斜地層和褶皺地層。如果 左邊力道大於右邊或是右邊力道大於左邊的話就是傾斜地層。如果左邊力道等於右邊 或是右邊力道等於左邊，雙方勢均力敵，壓力變成向中間擠壓的話，就是褶皺地層，
但是如果施力過度就會變成偃臥，如下圖表 2-1。
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圖 2-1 原來地層在海底沉積形 成時，都是一層一層水平排 列，當膠結石化變硬而隆起成 為陸地就是水平地層
圖 2-2 傾斜地層是由水平地 層演變來的。當兩力推擠，
力 大 的 一 方 把 地 層 擠 壓 抬 升，導致傾斜。
圖 2-3 圖左邊的力量大於右 邊，假設被推擠的對方，右 邊沒有離開原來位置，只是 左邊的地層升高了。
褶皺分為背斜和向斜
連續褶皺的示意圖
圖 2-4 褶皺的地層也是由水平地層演變來的，來自兩邊的力量雖然相等，但是卻擠壓使 地層隆起或向下凹陷，形成背斜和向斜。這種擠壓，雙方力量不太均勻的時候，褶皺的 軸部就會產生歪斜。
2.在豐山的七個露頭中都沒有發現水平地層，而只有傾斜地層和褶皺地層，那就是表示在 此地地層形成初期，就已經遭遇激烈的變動，而這些變動隨時間持續進行而沒有停下 來，因此豐山地區的這個範圍，雖然地殼隆起但是所造成的不平衡還是持續得影響這個 地區，再加上從地質圖看來，豐山地區的北邊和南邊都有一個斷層，也會干擾到豐山的 安寧；因為斷層帶的搓動，不但會造成地震，也連帶會使裸露的山坡面產生石頭或碎屑 滾落，所以在這裡的露頭基腳都存有或多或少地落石，積成崖錐。至於層面上的波紋和 砂棒可以證明這裡曾經是海底。
3.在這七個露頭中，以第七個露頭最特別，為什麼會這樣，我們把它放在研究三來探討。
背斜 背斜
向斜
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研究三 以露頭七為例，傾斜地層和褶皺地層有何意義？
圖 3-1 參考 Google Maps View 從空中俯瞰豐山露頭七的位置
從俯瞰圖可以發現，露頭七是石鼓盤溪畔最大的一個崩塌地，它的上方有一條產業道 路，我們研究團隊在野外調查時來到露頭三，發現路是中斷的，但是露頭上可以清晰看出 美麗的褶皺，其扭曲的形狀，從我們能站立的地方觀察，是屬於背斜和偃臥。後來另一天 再到第七露頭時，才發現原來第三露頭就在第七露頭上方，由於觀察角度和兩個露頭之間 超過 100 公尺的高度落差，才沒看出來。第七露頭的東邊還有一個崩塌地，但是因為水深 和產業道路路況不好，無法到達，只好放棄。
圖 3-2 露頭七近照之一，這裡有一個明顯的背斜，如照片中黃色線表示的位置，軸部就在 缺口處。
露頭七 露頭三
石鼓盤溪 石鼓盤溪
乾坑溪 蛟龍溪
北
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圖 3-3 露頭七近照之二，這裡也有一個明顯的背斜，如照片中黃色線表示的位置。這個背 斜是往右邊延伸過去，雖然被樹木植被擋住，但是若移到另一邊就可以看出來。
圖 3-4 露頭七近照之三，這是一個歪斜 的背斜，規模不小，也很壯觀。
圖 3-5 露頭七近照之四，從鏡頭中的人做為比 例尺，可以想像這個背斜是多麼雄偉。
其他傾斜的地層
圖 3-6 露頭七近照之五，黃色與灰色的砂 岩、頁岩互層鮮明，傾斜角度接近 90 度。
圖 3-7 露頭七近照之六，岩層傾斜面可以 清楚看到岩層中的礦物「鐵」氧化生鏽的 情形。
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【我們發現】
1.就以露頭七來說，傾斜地層和褶皺地層能告訴我們很多的事情，例如「地層受力運動的 方式」、「地層氧化、風化的情形」、「經由運動改變後，地層會如何變動」、「崩塌地的規模、
及岩層塊體運動可能的方式」等，它所能透露的訊息，可以幫我們解答很多地層事件發生 的原因，甚至於如何躲避或因應災難的方法，因此意義非凡。
2.當我們遊山玩水，出外旅遊，除了踏青賞花之外，從地層所表現出來的多樣面貌、鬼斧 神工的大自然藝術創作，均能給我們一些啟示，也會帶給我們無比的震撼，讓我們認識大 自然的奧秘、解讀這一本記錄地球歷史的書。
3.由於 Google Maps 的應用越來越普及，我們能配合了解當地層構造，尤其是露頭表面的地 層排列方式，水平地層是當地地層擾動少，相對的褶曲與傾斜越厲害的地層，則相對會有 較多的落石等災難發生，那麼就在外出之前，先做點功課，看看 Google Maps Street Vuew 對當地影像提供的訊息，預做準備，應該會是必要的工作。
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研究四 這些露頭上的構造是小斷層嗎？它們是向斜？亦是被斜或其他？
一般說來，地層一層堆疊沉積，它們受到海底水流的影響，通常形成地層初期，每 一層的厚度大都會相同，假如厚度不一樣的話，就代表地成層受力不均造成的，因此野 外地質調查的時候，我們就得仔細觀察，再去思考可能的原因。另外，每一層地曾有它 排列的固定位置，假如在觀察時，看到地層無法向上連續延伸、或向下無法接續的話，
那是不是發生了折斷、或位移呢？這些知識都可以成為我們野外調查必須學習的地方。
現在我們就要以這些知識來判斷露頭上發現的，特別構造是不是斷層。
下圖在露頭當中，我們發現原來是平行的可是有的層面卻不平行，怎麼辦？
圖 4-1 同一砂岩層，上方較薄，下面較
粗厚。 圖 4-2 被夾在砂岩間的頁岩厚薄也不均
圖 4-3 砂岩層中間，為何會使地層變成
銳角 圖 4-4 這也是砂頁岩互層，砂岩厚度變了。
圖 4-5
這路頭很像背斜，但是並不是，因為上方黑 線的部份的地層的排列方式是從左上向右下 傾斜。下方黑線的部份的地層的排列方式是 從右上向左下傾斜。其中有一部分斷掉了。
應該是小斷層。
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圖 4-6
這也是一個小斷層，因為除了岩層，尤其是 很明顯的砂岩層，無法對齊延伸外，岩層和 岩層之間出現了搓動後產生的「斷層泥」，我 們就可以具體的說明這是小斷層。
圖 4-7
左圖很像是一個背斜但是並不是，其實是一 個左上向右下傾斜。因為右圖有氧化地層的 排列方式是從左上向右下傾斜。另一邊圖是 砂岩、頁岩很厚、表面的右上向左下傾斜，
其實是裡面包含了頁岩。所以是左上向右下 傾斜。
圖 4-8
這露頭只有傾斜它也是砂岩頁岩互層，砂岩比 頁岩還厚，所以沒有背斜。
其他的地方都很平均但是藍線圈起來的地方 因受到擠壓較大所以很像褶皺但是並不是其 實是傾斜。
圖 4-9
這個露頭是一個明顯的背斜，因為右邊的圈圈 中是由左上向右下傾斜，左邊圈圈是由右上向 左下傾斜。如果用傾斜儀去量的話數據會不一 樣，所以這是一個明顯的背斜。
圖 4-10
左圖看來像是一個斷層的露頭，但是這也是一 個向斜，因為右邊的圈圈中是由右上向左下傾 斜，左邊圈圈是由左上向右下傾斜。如果用傾 斜儀去測量的話數據會不一樣，所以這是一個 向斜。這個向斜的最下交界點是一個包裹現象。
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圖 4-11
這一張圖只有傾斜，它也是砂岩頁岩互層，這 張圖上有很多的氧化，用藍色的線圈來的地方 很像是向斜，但是也有可能是斷掉後石頭才補 進的。
圖 4-12
這是一個傾斜地層，它的排列方式是砂、頁岩 互層。這一個地層是一厚的砂岩夾帶著一層薄 薄的頁岩，用藍色線條框起來的部分有點怪 異，它有可能是石頭斷裂所造成的現象。
圖 4-13
這露頭的地層非常的豐富，這個地層的排列方 式是砂頁岩互層，兩個框框所框起來的部分都 是偃臥，左邊的框框是開口向右，右邊框框所 框住的地層上方開口向左，下方則是開口向右。
圖 4-14
這一露頭的地層多變，它的排列方式是砂岩、
頁岩互層。圖的左邊是由右上往左下傾斜，圖 的左邊則是一個大崩塌地，左邊跟右邊的交界 處看起來就是背斜的地形。
圖 4-15
這露頭的地層種類豐富，是砂岩、頁岩互層，
這整張圖是一個大的背斜，用黃色線框起來的 部分，我們用傾斜儀測量時，發現這個地層走 向幾乎是相對的，這個現象可以讓我們知道這 裡的地殼變動非常大。
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圖 4-16
這露頭的地層傾斜度幾乎與地表垂直，這個地 層的排列方式是砂岩、頁岩互層，此處的頁岩 較薄，砂岩較厚，圖的右邊跟圖中央比較起來 傾斜度較小，其他部分經過我們用傾斜儀測量 發現傾斜度都是在 85 度到 90 度之間，所以我 們推測這一個地層變動較大。
【我們發現】
1.正常來講，地層的厚度會平均，上下均勻的。但是為何會產生厚度會不一樣？是因為 擠壓的位置不同、力道有大有小和石頭的材質不同因此地層厚度會不一樣，所以我們 才會發現地層厚度會不一樣。至於不一樣的情形下，是不是就是斷層？這也不一定，
因為斷層有一定的標準。
2.判斷是否斷層的方法，就是要觀察岩層是不是能連地起來，假如看到的是不連續、不 整合的話，就有可能。假如能在岩層斷掉附近再發現「斷層泥」的話，就可判斷是小 斷層了。
3.至於是不是背斜，就比較容易，因為地層的彎曲，一眼就可以看出來，假如再搭配傾斜 儀測量的話，從兩組相對位置量出來地走向相反時，例如左邊是北偏東、右邊是北偏西 的話那就是褶皺，至於是否為向斜或背斜，那就要看曲線是否向軸部凸起，那才是背斜。
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研究五 為何豐山的地層有這麼多的崩塌地？
從全仔社右轉進入豐山的產業道路開始，幾乎眼睛看到的，就是一些崩塌地，雖然還 不至於一個接一個，但是數量很多，卻是真的。為什麼這裡會有這麼多地崩塌地？原因是 甚麼？這就得要我們進一步探討了。
圖 5-1 石鼓盤溪河邊的露頭-1 圖 5-2 石鼓盤溪河邊的露頭-2
圖 5-3 石鼓盤溪河邊的露頭-3 圖 5-4 石鼓盤溪河邊的露頭-4
圖 5-5 石鼓盤溪河邊的 露頭-5
圖 5-6 石鼓盤溪河邊的 露頭-6
圖 5-7 石鼓盤溪河邊的 露頭-7
圖 5-8 石鼓盤溪河邊的 露頭-8
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圖 5-9 道路旁的露頭-1 圖 5-10 道路旁的露頭-2 圖 5-11 道路旁的露頭-3 圖 5-12 道路旁的露頭-4
【我們發現】
1.幾乎所有的露頭不是在溪流旁邊，就是在公路旁邊。河水有侵蝕作用，會沖刷河岸，日積 月累，河岸基腳的地方被侵蝕走，上面的泥土就留不住，就會往下掉，因此河邊的地方自然 塌地就多了起來。
2.公路旁邊的崩塌地原來是人為因素造成，因為我們為了交通便利，就修築馬路，遇山就 挖山，再加上道路改善工程，需要道路拓寬，在山區馬路就越越靠近山邊，原來山邊的坡
度是緩坡，現在就會變成陡坡，土石掉落的機會就增多了。
3.在這些崩塌地上，原來長得好好的綠色植物，現在因為自然因素與人為因素，造成邊坡 不穩定，植物的根都還沒長好，就碰到雨來，再沖刷坡面，再帶走一些土，植物就長不出 來，坡面上光禿禿的，雨水的沖刷就越厲害，崩塌地就沒有喘息的機會。舊的崩塌地無法 休息、滋養、恢復，好讓植物有機會在崩塌地上生長的機會；而自然與人為因素又會新增 崩塌地，因此豐山村才會有這麼多的崩塌地。
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研究六 河水怎麼會搬運這麼多的石頭？這些事情和地層的排列、構造有關係嗎？
從鄉野調查，及查看有關此地的報導，我們知道原來的石鼓盤溪河道上是沒有這麼多 的砂石。雖然過去稱豐山為石鼓盤，但是聽說當時的河道都很深，只是河床的巨型鵝卵石 較多而已，因此，我們想知道，為什麼河水有這麼多的能量，搬來這麼多的砂石？於是我 們做了一個實驗，水的沖蝕實驗：
一、實驗設計
（一）實驗目的：觀察泥土的表面是否可以看到水流過去，搬運泥土而出現小細紋。
（二）操縱的變因：水量
（三）保持不變的變因：流水台、砂土、水管、紀錄紙、坡度、水流的時間
（四）應變的變因：水的侵蝕情形
（五）操作方法：流水台上鋪滿泥土，讓水流過後，再觀察流水台上ˋ泥土表面變化的情形
小細紋 因水沖蝕而形成的小凹地 接水的桶子
長塑膠管
圖 6-1 流水台進行實驗 圖 6-2 河水沖刷後的樣貌
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【結果】
1.當自來水開得小的時候，許多的水都流走了，但是泥土表面只有少許的細紋，可見只 有少許的泥土被水沖走，水流走一定的路徑，但凹陷的程度不大。
2.當自來水開大一點時，許多的土都被水沖走，水流行走的路徑大致相同，但凹陷的 程度又更深了。
二、資料分析：
（一）緣起：
1.豐山村石鼓盤溪，在民國 85 年賀伯颱風時發生土石流，震攝人心。由於先前大家並沒有 警覺，也很少在兩天內就下 2000 ㎜雨量的紀錄，因此累積多年的各山坡坡腳堆積的土石，
一下都被帶出來了，因此釀成很大的災難。
2.三年後，中部發生 921 及嘉義發生 1022 地震，雖然沒有人員傷亡，但是卻造成大量的土 石崩在落集水區內，堆積於河床，以後每逢豪雨即受土石流威脅。
3.再隔一年，也就是民國 90 年桃芝及納莉颱風暴雨沖刷，再一次爆發嚴重的土石流，造成 橋樑毀損、交通中斷。
4.後來阿里山國家風景區管理處才在三條溪交會處的高灘地，設土石流公園，讓大眾能了 解土石流成因。
圖 6-3 前往豐山村的道路 圖 6-4 路上堆積的土石
圖 6-5 越過河床的便道 圖 6-6 溪流的交匯處
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圖 6-7
水系發達，水利豐富，搬運能量大 圖 6-8
崩塌地多，土石產量大，堆積量多
（二）河水怎麼會搬運這麼多的石頭？
1.河水哪裡來？因為豐山位於嘉雲南尾脊延伸而下的平緩山坡上，四周群山環繞，中間為 盆地，四周有一千公尺以上高山層層環抱，盆地內，石鼓盤溪、蛟龍溪、乾坑溪及其他 野溪大小溪流交錯分布，形成樹狀的河域。村子四周，從南到北有聖觀音峰、雌嶽山、
大千人洞山、鹿屈山、獅子頭山等，從一千多到兩千多公尺的陡峭高山，也有形成峭壁，
水流直瀉而下，豐山是首當其衝，因此豐山水多，有水就容易發生搬運的能量。
2.台灣南部的雨季，除了每年五月份的梅雨季節外，就以暑假七月、八月颱風季節的充沛 雨量最為嚇人。依據中央氣象局的紀錄，台灣每年的年雨量在 2000 毫米左右，而山區更 可達 2400 毫米。這麼多的雨量又大都集中在七、八月下下來，如此大量的雨水，不僅河 道水勢洶湧，其對水岸的侵蝕更是加劇，我們是不能掉以輕心，或乎樂了雨患的嚴重性。
（三）這些事情和地層的排列、構造有關係嗎？
1.豐山地質屬於容易崩坍、敏感脆弱地帶，很久以來經蛟龍溪、乾坑溪、石鼓盤溪匯流而 下，帶來砂石的數量就不少，因此土石流，是村民的一大威脅。
2.921 及 1022 地震造成大量的土石崩在坡腳低窪處，而原先鬆軟的崩塌地坡面又隨時可能 有土石坍落，則必須提高警覺。
3.在我們調查的過程發現，調查的露頭上，大多有水從坡面岩層或泥土中滲出；因為有滲 出，表示這些水平常就在岩層縫隙中活動，或許本來只是一個小細洞，可是經年累月以 後，可能會釀成崩塌的因素。
【我們發現】
豐山原本地質就是脆弱，加上是盆地地形，村子裡的河道又是周圍高山下雨後匯流的 集水區；由於河域水系發達、雨水又集中，颱風豪大雨時，侵蝕、搬運能量又大增，變成 一種不好的循環。因此我們認為：豐山的崩塌地多與地層的排列、構造有關係。
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研究七 製作豐山附近的等高線地層模型
我們希望能透過等高線模型的製作來豐富我們對地形地貌的概念，更期盼藉由等高線 模型的製作，建立由地圖的平面能力轉換成三度空間立體的能力。這項活動需要有「豐山 地區的等高線地圖」、「保麗龍珍珠板」、「熱溶性切割機」和「白膠」及「剪刀」。製作過 程如下。
圖 7-1 準備好等高線 圖
圖 7-2 討論製作方法 分工
圖 7-3 從最底層開始 製作
圖 7-4 剪下等高線 來描繪
圖 7-5 描繪在珍珠板 上
圖 7-6 熱溶性切割 機切割
圖 7-7 同心協力製作 模型
圖 7-8 切割機使用 順手了
圖 7-9 黏貼組合各高 度版
圖 7-10 快接近完成 的時候
圖 7-11 高度版是否正 確
圖 7-12 完成等高線 模型了
【我們發現】
1.拿到等高線地形圖後，針對所要的部分仔細閱讀，再請老師幫忙複印所需要的部分，並使 用影印機放大倍數，以便製作。
2.判讀等高線地形圖時，要先從山谷部分，找到豐山地區地圖的最低點，並從這個地方開始 進行製作，並且需要分工，一起合作才會做得好。
3.使用切割機時，珍珠板一定要緊靠切割版的檯面，切痕才容易保持垂直；一手緊握珍珠板 操控方向，另一手按珍珠板上的劃線，推動板子前進。工作中不能開玩笑，避免發生危險。
4.由最低處做起，底板需要一張完整的板子；每做完一層，立刻上膠，固定在正確的位置，
免得放了好幾塊而貼錯順序。
5.做好以後要再檢查一遍，看看是否有漏掉的地方，最後應考原圖標示出河流、公路、地名 及山頭高度。
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伍、討論
一、露頭一，位於石鼓盤溪豐山的聯絡道路旁，這個露頭是屬於砂岩頁岩互層，但有許多值 得討論的議題。
（一）岩層裡面夾雜著許多礫石，礫石看起來不是後來掉下來的，是原本就夾雜在岩層裡面。
（二）這個露頭有被擠壓過的痕跡，形成不連續面；不連續面的形成有好幾種可能，其中有 一項就是斷層。另外發現原本應該要平行的頁岩，因擠壓形成交叉及褶皺的現象，而 這種不平均的擠壓會產生小斷層。
（三）這個露頭有些零零碎碎的煤炭層，而岩層中褐黃色的地方是風化比較厲害的區域，有 一些比較薄的砂岩和頁岩，中間有一塊比較破碎的塊狀砂岩。
（四）野外地質調查時，我們要尋找一些特殊的地質現象，如破碎的地方有沒有小斷層。
（五）這個石頭中有石頭，是外圍這個石頭還很軟未硬化時候，有一顆石頭掉進去，而產生 的結核。核心的石頭形成的年代比較老，周圍得砂岩比較年輕，野柳的燭台石就是這 樣形成的。
風 化 嚴 重 的 地 方
二、露頭三也很特別，它位於石鼓盤溪南岸的山腰上，是一片大崩塌地。
（一）雖然這個露頭也是屬於砂岩頁岩互層，但是砂岩的厚度比較薄，會因地層變動或擠壓，
斷掉碎裂變成碎塊，並形成較多的結理。
（二）這個露頭以顏色較深的頁岩居多，所以地層容易破碎，產生很多小斷層，且容易造成 崩塌。
（三）露頭的上方我們發現一個很大偃臥褶皺構造，真的很特別。
礫 石
結 核
偃 臥
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陸、結論
一、本研究的地點豐山村位於阿里山脈西麓，塔山山腰，海拔 750 公尺，盆地內，石鼓盤溪、
蛟龍溪、乾坑溪及其他山溝、大小野溪交錯分布，形成樹狀的河域。
二、野外地質調查發現，此地為砂岩頁岩互層，砂岩灰色至褐黃色，中厚層至極厚層到塊狀 都有，細顆粒與極細顆粒的頁岩，顏色灰色至深灰色與砂岩互層，層面發達，偶而可以 發現砂棒生痕化石。
三、砂岩頁岩互層的層面破碎、層面常有不整合，這裡的地層排列方式有傾斜及褶皺－向斜、
背斜都有，但並未發現水平排列的的層。由於地層傾斜角度很大、褶曲發達，尤其以第七 露頭褶皺最壯觀。
四、扭來扭去的地層，意思是說：豐山地區野外調查的幾個露頭都發現褶皺構造，地層像龍 一樣翻轉身體、高低起伏，非常壯觀。故推論豐山是「地層擾動劇烈」地區，是屬於容 易崩坍、敏感脆弱的地質地帶。
五、由於豐山四周高山地形陡峭，河域水系發達，豪雨大水來時，搬運能量遽增，加上脆弱 的地質，風化與地震造成的落石堆積了石塊、碎屑，這些材料帶到附近溪流，會形成土 石流，嚴重威脅豐山的安全；也因為這種特殊的條件，目前石鼓盤溪等河床上才會有這麼 多的石頭。
六、本研究認為：這些年來所發生的土石災難等事情，和豐山地層的排列、構造有關係。
柒、參考資料
一、蔣東坤、蔡啟漳、王朝義、葉慶祥（1998），嘉義縣境內石棹經光華、大湖至番路間沿線 地質、化石之探討暨戶外教學路頭之調查。嘉義市：嘉義市立蘭潭國民中學。
二、何春蓀（1990）。普通地質學。台北：五南圖書出版有限公司。
三、夏元瑜（1986）。河流的運動。嘉義：明統圖書公司
四、高源清（1989）。少年地理百科。台北：牛頓出版股份有限公司。
五、馬路灣（2005）。雲嘉南都會圈地圖王。台北：戶外生活圖書公司。
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六、薛美芳（1998）。地景保育名詞解釋－地震災害。
七、中央地質調查所（1999）。豐山地區等高線地形圖。台北市：經濟部。
八、周宇廷（2001）。台灣全圖。台北市：珊如。
九、野柳地質教室http://www.nkps.tp.edu.tw/00075/country/outdoor/yeliao.htm（20150119）
十、維基百科-瑞里風景區http://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%91%9E%E9%87%8C%E9%
A2%A8%E6%99%A F%E5%8D%80（20150203）
十一、野柳地質公園官方網站http://www.ylgeopark.org.tw/content/landscape/Sight.aspx （20150314）
