地球科學科

本實驗以透過實地走訪、文獻探討、模型操作，以觀察及分析了解造成新竹人困擾的都市峽谷效應，並希望透過各式實驗讓人們可以更了解這樣的地質現象，並可以了解哪些地點容易發生這樣的現象以小心安全。 而本研究完成後發現當建物形狀符合風場、巷道狹窄至臨界點、街口面朝風及廣大處、周遭沒有可以阻止風運行的建物或巷道旁有許多排列整齊高樓的地方較容易出現峽谷效應。而在我們討論過後建議只要將建物距離加大、房屋間距統一且注意臨界值、巷頭巷尾統一寬度、設立告示牌提醒用路人或在建物興建時加入風道思考設計，即可防止峽谷效應對人們的傷害。

本研究探討臺灣北部煤礦坑內鐘乳石形成的原因。採野外實地調查，尋找有鐘乳石的煤礦坑，現場觀察記錄坑內各種型態的鐘乳石，測量煤礦坑內的溫度、濕度、風速、二氧化碳濃度及水樣的酸鹼度，並進行水樣的元素分析。研究發現礦坑鐘乳石形成的環境條件為：礦坑內溫度介於16˚C至24˚C、濕度介於62%至72%、風速為零、礦坑所在區域的地層中含有碳酸鈣成分、有穩定的降雨提供充足的地下水。此外，利用模擬實驗探討鐘乳石的形成過程與碳酸鈣溶液的膠結現象。最後，採集生活中常見的人工設施管狀碳酸鹽沉積物，分析其與天然鐘乳石的差異，藉以比較在不同環境下生長的鐘乳石。

百岳玉山氣溫和平地相較如何？實際登上高山後，深刻體會到高處不勝寒。 「高山地區的氣溫，隨著地形高度的上升而下降， 高度越高，氣溫便下降愈多，平均每上升 1000 公尺，氣溫約下降 6°C。 」我們想深入研究臺灣平地與高山的實際氣溫差異是多少？以近十年臺灣13個平地與玉山氣象站做氣溫分析。 根據分析的結果，平地與玉山氣象站間，近十年每1000公尺下降平均溫度為5.00℃。一年之中，以7月（5.47℃）溫差較大，12月（4.53℃）溫差較小。不同季節氣溫遞減率由高到低依序為：夏天（5.43℃）、春天（5.05℃）、秋天（4.96℃）、冬天（4.61℃）。依北緯23.5度劃分，以北為4.81℃，以南為5.22℃。

此研究是探討臺灣海峽沉積物種類、風力大小及風機的水下結構等因素，進行對風機穩固度的分析。 預設在地震五弱時，臺灣灘北側及東側，位於24.0~24.5°N、118.2~120.5°E沉積物粒徑大於0.5mm，對單樁式及螺距2mm的螺紋式風機穩固度影響較大。 蒲福風級6級風，在海峽中線到馬祖的部分大約位於25.0~26.3°N、119.3°E~120.0°E，對風機的穩固度影響甚鉅，比5級風的傾斜角多約12倍；在新竹、苗栗外海至海峽中線大約位於24.0~25.3°N、120.0°E~120.5°E，傾斜角度隨著風力級數增加而逐漸變大呈正相關的態式；在臺灣灘北側及東側大約位於24.0~24.5°N、118.2~120.5°E，風級在6級以下就對風機穩固度沒有影響。且我們發現風機發電機艙重量，模擬在120克重時，風機為最穩定；在比較四種不同的螺距，發現螺距和旋轉次數於地震五弱（150RPM）時對穩固度影響較小。

化石在地球上是珍稀的寶藏，特別是大型脊椎動物的化石。我們以澎湖水道動物群的古菱齒象為科展主題，通過比較觀察古菱齒象的牙齒化石形態特徵，特別是齒面、齒板，發展出了可以簡單量測齒板厚度、間隔距離、齒板密度，結合觀察並判斷其是古菱齒象的方法。我們希望了解化石是怎麼形成的，通過進行埋藏實驗，探索化石埋藏的環境（熱帶淺土、深土、淺水、深水）及埋藏的深度對樣品保存的影響，並培養和觀察起主要分解作用的生物。我們實驗發現在熱帶環境要形成化石極其困難，深水的環境比較有利生物樣品的保存。我們非常好奇巨大的古象1萬多年前還有，為什麼隨後它們會滅絕？我們最後討論古象的滅絕和全球環境氣候變遷可能存在的關係。

淡水河分別有三大支流：大漢溪、基隆河、新店溪。大漢溪與新店溪流經於新北市板橋區的江子翠匯流後即稱為淡水河，淡水河於關渡納入基隆河後，向北流向淡水油車口而注入臺灣海峽，早期淡水河肩負台北盆地的水運重任，近代以降的淡水河則兼具供給臺北都會區民生用水、農業灌溉、都市排水及防洪等功能，中下游則成為排水集汙之河道，所以政府在沿岸設置許多人工濕地，來淨化汙水，所以濕地就像是大地的腎臟一樣，提供教育、研究及休閒的場所。我們沿淡水河捷運線，第一站來到華江人工濕地，處理板橋區的污水。第二站來到關渡自然公園，參與心濕地導覽解說，第三站來到紅樹林自然保留區，實地考察取樣，透過親手操作，檢測水質和調查生態。

本研究主要是針對牛山-龜重溪河床生物碎屑石灰岩層、六甲地區-水流東扇貝石灰岩層、高雄田寮區-大崗山生物碎屑石灰岩層與花蓮秀姑巒溪口-紅色生物碎屑石灰岩層四個不同化石密集層所形成的石灰岩層進行野外調查，並採集現場標本進行後續實驗。首先是透過鹽酸溶蝕來確認四個位置的碳酸鈣含量比例，發現大崗山與牛山石灰岩的含量非常高，而由文獻知道透過鎂含量可以判斷古環境氣溫的高低與海水鹽度的變化狀況，所以進一步由成分分析儀器來定量出四個位置的鎂元素含量，並推測出四個地區古環境氣候造成生物大量死亡的原因。題目中的石灰岩的華麗轉身指的就是鐘乳石，所以報告最後嘗試探討天然鐘乳石的形成機制與製作出紅色-類鐘乳石的樣品。

實地到大豹溪觀察漩渦、河道與石頭的分布，再到實驗室模擬石頭分布與河道。探討水流衝擊石頭時，石頭數量與位置是否影響漩渦的數量與形成的位置，以及單邊河道出現凹槽時，是否會影響漩渦的形成。透過石頭的密集度、水流速度、石頭的數量，三種方向研究漩渦產生的位置與數量；以及用三種不同深度的河道凹槽，觀察漩渦的數量與位置差異。發現石頭間的縫隙較寬的話，特別容易形成漩渦；石頭的間距增加或是水流速度較緩慢時，漩渦數量會增加；石頭間的夾縫、水流的匯集與分流處都是漩渦容易產生的位置；石頭數量減少漩渦也會變少；河道單側有凹槽時，會出現漩渦；凹槽深度不同時，漩渦位置與旋轉方向會有所差異。

本研究研究場域位於宜蘭縣南澳鄉中央山脈向東延伸濱海的餘脈，故運用中央地質調查所網站建立地質圖、地形圖，再將圖層套疊到GOOGLE平台測量坡地坡度及崩地面積等。 接著以現地調查及空拍機拍攝方式探究研究場域。 調查結果發現：該區屬綠泥石片岩，有石英、黃鐵礦、雲母等礦物，雖未發現變質石灰岩，但本研究推測氣候、岩性、地形等因素，使得變質石灰岩被因溶蝕作用而導致岩屑崩滑，造成有趣的地質現象，如岩屑崩滑、碳酸鈣膠結綠泥石、鈣華現象、方解石外生礦等。 最後，經由實驗設計及操作，希望能描述碳酸鈣膠結綠泥石的經過，解釋其機制，複製其現象。

西湖鄉金獅村龍洞溪附近出露的岩層，可以見到分佈非常密集的海膽化石，該岩層為更新世的頭嵙山層，屬於臺灣較年輕的地層，且位於通霄背斜軸與銅鑼向斜軸之間。根據野外調查發現這些海膽化石層大多介於泥岩層及其上部的粉砂岩層之間，並沿著岩層傾向北偏西78度傾角2度延伸分佈於河谷兩側。 透過分析發現，沉積物淘選度好，搬運距離近，海膽化石全是奇異掘沙錢，其受環境影響而有不同顏色，由露頭處估算，消失在河道上的海膽化石體積至少53.37立方公尺，另貝螺類化石也豐富。 綜合各項證據本研究認為研究區海膽化石密集處，其成因可能是氣溫上升與經風暴海水帶到海底沉積，再經地殼隆起而於陸地上，但因岩層沉積物膠結狀況差，顯示海膽化石未經深埋。