地球科學系(含 海洋環境科技研究所)

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本系設立的宗旨,首在養成學生具備地球科學五大學術領域–地質學、大氣科學、海洋科學、天文學和地球物理–充分之本職學能;本系的教育目標,則首重致力培養有志從事地球科學之專精人才,以培育優秀之地球科學研究人才和實務工作的專業人才為主軸,並以培養優良的中學地球科學師資為輔。特別是在國內各地球科學相關系所中,本系是唯一同時涵蓋五大地球科學研究領域,並擁有師範大學在科學教育專業基礎的高等學術機構,此為本系之特色。若志在從事中等學校地科教學,本系亦可提供地科教學知能和教育專業知識,充分培育健全之地球科學師資。

在課程上,為營造更優質的學習與研究環境,本系已適度調整原以師資培育目標為主的舊有課程架構,整合各地球科學次領域之基礎課程,降低本系必、選修課程之比例,大幅減少各次領域之必修課程學分,以增加學生在各次領域課程選修之自由度及彈性,進而充分落實各次領域之專業進階課程。此外本系並積極鼓勵學生,實際參與實驗、撰寫論文、從事專題計畫研究等,以豐富其研究經驗,訓練學生使其具備獨立研究之精神與能力。經由選修本系提供之更多進階專業課程,進而厚植學生之理論基礎、充實其專業背景,並強化其選定目標次領域之學術養成和專業訓練;連同充足的研究經驗,本系學生的未來發展,將更具時代性與面對挑戰時的競爭力,進一步達到「博而精、廣而深」的終極目標。近來本系更積極增聘優秀外籍專任師資,以全英語教學方式授課,期能增加學生之國際觀與國際競爭力。

本系在碩、博士班研究所的教育上,採一系多所之架構,除地球科學研究所外,還包括海洋環境科技研究所。本系研究所的研究重點與發展方向,首在地球科學各領域之深耕與研究發展,並加強各次領域間之跨學門合作,以進一步提升本系之學術研究及國際化,並為本系學生的訓練和學習,提供全面全方位的考量,以訓練學生從容面對多變的世界,因應未來的挑戰。

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    全新世早期島尾Ⅰ、Ⅱ遺址瘤岩螺殼體穩定同位素紀錄所反映之馬祖亮島地區古環境及採收季節
    (2025) 吳家陽; Ng, Ka Ieong
    本研究分析馬祖亮島島尾Ⅰ遺址(距今約7900至7300年前)中9隻瘤岩螺殼體、亮島島尾Ⅱ遺址(距今約5800至5100年前)中6隻瘤岩螺殼體和現今馬祖南竿地區6隻不同時間所採集的螺類殼體之穩定碳、氧同位素成分,結合馬祖地區水體之穩定氫、氧同位素紀錄,探討約距今約7900至5100年前之古環境。馬祖北竿白沙水體之穩定氫、氧同位素數值(V-SMOW)分別介於-7.9至2.4‰(平均值-2.5±2.5;N=54)及-1.8至-0.1‰之間(平均值-0.8±0.4‰),南竿復興水體之穩定氫、氧同位素數值分別介於-7.5至3.0‰ (平均值-2.9±2.6‰;N=55)和-1.5至0.0 ‰之間(平均值-0.8±0.4‰)。統整現代水體穩定氫、氧同位素紀錄及該地區之温度、鹽度、降雨量等資料,該地區受到中國東部及東南部沿岸地區淡水匯入的影響。馬祖南竿地區所分析6隻現生螺類殼體之穩定碳、氧同位素數值(V-PDB)分別介於-2.4‰至-1.0‰之間(平均值-0.3±0.7‰;N=394)和-2.7‰至0.1‰之間(平均值-1.6±0.4‰),現生螺類殼體的氧同位素數值與理論平衡氧同位素數值大致相似,但螺類在冬季時會因為生長緩慢或停止生長而未記錄到最低温的訊號。馬祖亮島島尾Ⅰ遺址中9隻瘤岩螺殼體之穩定碳、氧同位素數值介於-1.9‰至2.7‰之間(平均值0.8±0.7‰;N=1327)和-3.5‰至0.7‰之間(平均值-1.5±0.5‰),島尾Ⅱ遺址6隻瘤岩螺殼體之穩定碳、氧同位素數值介於-1.4‰至2.6‰之間(平均值0.8±0.7‰;N=1059)和-3.3‰至0.5‰之間(平均值-1.6±0.6‰)。兩個遺址瘤岩螺殼體之平均碳同位素數值均比現生螺類殼體之平均碳同位素數值較大約1.1‰,可能是因為距今約8000年前全球海平面較現今海平面低約20公尺,造成當時亮島和周圍主要陸地之海岸線距離變短,比現今更易受到中國沿岸地區淡水所攜入之陸源物質的影響,導致當時的亮島附近海域的營養鹽增加,使得當時的海洋基礎生產力比現今為高。根據單一殼體氧同位素紀錄及四分位法協助判斷螺類生長時氧同位素數值之變化趨勢,島尾Ⅰ遺址中瘤岩螺殼體的採收季節分佈於秋季(N=4)、春季(N=2)、春夏季之間(N=2)和夏秋季之間(N=1)。島尾Ⅱ遺址的採收季節分佈於春季(N=4)、春夏季之間(N=1)和秋冬之間(N=1)。尾Ⅰ遺址之平均夏天氧同位素數值為-2.3±0.4‰(N=35),假設距今約7900至7300年前的海水氧同位素數值比現今大0.2‰,將現今夏天水體的氧同位素數值(-0.5±0.3‰;N=3)校正冰川效應後,島尾Ⅰ遺址之夏天的平均海水氧同位素温度為28.3℃。島尾Ⅱ遺址之平均夏天氧同位素數值為-2.4±0.4‰(N=29),因距今約5800至5100年前的海平面與現今大致相同而無須校正冰川效應,故島尾Ⅱ遺址之平均海水夏天氧同位素温度為27.8℃。島尾Ⅰ遺址和島尾Ⅱ遺址瘤岩螺殼體所反映之距今約7900至7300年前和距今約5800至5100年前的亮島地區的夏季和現今夏季(約28℃)一樣温暖的環境。
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    全新世早期遺址貽貝殼體穩定同位素紀錄所反映之馬祖亮島地區古環境
    (2024) 林楷和; Lin, Kai-He
    本研究分析了馬祖亮島11件島尾遺址 Ⅰ (距今約8300 ~ 7400年前)與12件島尾遺址 Ⅱ (距今約7600 ~ 7400年前)遺址貽貝殼體的碳氧同位素成分,馬祖南竿地區的17個不同月份現生貽貝樣本和97個馬祖南竿與北竿地區海水樣品的穩定同位素成分,以重建馬祖地區全新世早期的古環境。  南竿地區水樣品的平均氫、氧同位素數值分別為-2.9 ± 2.6 ‰和-0.8 ± 0.4 ‰(平均值 ± 1σ;N = 49;V-SMOW);北竿地區水樣品的平均氫、氧同位素數值分別為-2.7 ± 2.5 ‰和-0.8 ± 0.4 ‰(N = 48)。根據觀察到的同位素數值和鹽度紀錄,南竿、北竿水體的氧同位素值呈現季節性波動,並與淡水與海水混合的比例變化有關。  現生貽貝殼體的平均碳同位素數值,分別為-0.5 ± 0.4 ‰(N = 473;未水煮過)和-2.1 ± 0.6 ‰(N=31;水煮過);平均氧同位素數值,分別為-1.9 ± 0.5 ‰(V-PDB;未水煮過)和-2.0 ± 0.7 ‰(水煮過)。受到沸水烹煮過後現生貽貝殼體的碳同位素數值比未煮沸貽貝殼體的碳同位素數值低,但沸水烹煮對現生貽貝殼體的氧同位素成分無顯著的影響。而現生貽貝左殼平均碳同位素數值為-0.4 ± 0.4 ‰(N=29),平均氧同位素數值平均值為-1.8 ± 0.4 ‰;現生貽貝右殼平均碳同位素數值為-0.5 ± 0. 3‰(N=29),平均氧同位素數值為-1.7 ± 0.5 ‰,貽貝左、右兩瓣殼體在碳、氧同位素組成上無顯著的差異。  馬祖亮島島尾遺址 Ⅰ 貽貝殼體的平均碳、氧同位素數值,分別為0.5 ± 0.5 ‰和-1.2 ± 0.6 ‰(N = 531);島尾遺址 Ⅱ 遺址貽貝殼體的平均碳、氧同位素數值分別為0.7 ± 0.4 ‰和-1.6 ± 0.6 ‰(N = 394)。馬祖亮島島尾遺址 Ⅰ 與 Ⅱ 之遺址貽貝殼體的平均氧同位素數值有0.4 ‰的差異,扣除掉冰川效應所造成水體氧同位素0.2 ‰的影響,反映亮島於約8300 ~ 7400年前之間與約7600 ~ 7400年前之間的海水溫度可能低約1 ~ 2℃及/或當時的淡水混合量較少。  亮島島尾遺址貽貝殼體的平均碳同位素數值,比現生未煮沸貽貝殼體的平均碳同位素數值大約1%,反映出8300 ~ 7400年前馬祖地區水體的基礎生產力較高。馬祖亮島島尾遺址 Ⅰ 貽貝殼體的平均氧同位素數值,比現生貽貝殼體的平均氧同位素數值大約0.7 ‰,扣除掉冰川效應的影響,顯示當時的海水溫度可能比現在低約2 ~ 3℃及/或當時的淡水混合量較少;馬祖亮島島尾遺址 Ⅱ 貽貝殼體的平均氧同位素數值,比現生貽貝殼體的平均氧同位素數值大約0.3 ‰,扣除掉冰川效應的影響,顯示當時的海水溫度可能比現在低約0 ~ 1℃及/或當時的淡水混合量較少。現生和遺址標本單一殼體都可觀察到氧同位素數值的季節性波動,根據亮島島尾遺址 Ⅰ 最完整的6個與遺址 Ⅱ 最完整的7個貽貝標本,亮島島尾遺址 Ⅰ 採收季節分別為春夏(N = 3)、夏秋(N = 1)和冬季(N = 2);亮島島尾遺址 Ⅱ 採收季節分別為春夏(N = 3)、夏秋(N = 2)和冬季(N = 2),採收季節分布大致平均。
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    台灣南部現生牡蠣殼體與水體之穩定同位素記錄及其應用
    (2020) 張世安; Shih-An Chang
    本研究自2017年10月至2019年8月間,採集養殖於台南市七股地區現生牡蠣以及其所生長的水體標本,共採集101個殼體及208個水體標本,分析其穩定同位素成分,以了解現生牡蠣殼體同位素組成與其生活水文環境間之關係。 本研究結果顯示養殖場水體氫同位數值主要介於-74.03‰ ~ 8.17‰間(平均值-2.59 ± 14.46‰,1σ;N=182;V-SMOW);氧同位數值主要介於-9.77‰ ~ 0.76‰之間(平均值-0.58 ± 1.90‰;V-SMOW),曾文溪近出海口水體氫同位數值主要介於-82.01‰ ~ -1.73‰間(平均值-19.27 ± 19.68‰,1σ;N=26;V-SMOW);氧同位數值主要介於-11.37‰ ~ -0.29‰之間(平均值-3.13 ± 2.90‰;V-SMOW)。養殖場與曾文溪近出海口水體氫、氧同位素有顯著的線性關係,與嘉南天水線之關係相似,可反映出淡水與海水混合環境的特性。養殖場水體氧同位素數值與雨量及鹽度數值亦呈現顯著負相關性,可反映出台灣西南部降水/蒸發之氣候特性。 現生牡蠣殼體記錄的氧同位素數值介於-6.72‰~ 0.92‰之間(平均值為-3.38 ± 0.96‰,N=1091;V-PDB),碳同位素數值介於-4.67‰~0.92‰之間(平均值為 -1.67 ± 0.68‰;V-PDB)。而牡蠣殼體氧同位素數值與海溫及水體氧同位素記錄分別呈現負及正相關性的振盪變化。將海溫與水體氧同位素數據代入氧同位素溫度方程式計算出殼體氧同位素理論平衡值,牡蠣殼體氧同位素數值隨著生長週期的曲線變化與理論平衡值曲線大致符合。在牡犡殼體生長時間的不確定因素下,殼體氧同位素實際數值與理論數值約有67%相符,其他不一致的原因可能為雨季及冬季停止生長之生機效應所影響,因此在春、秋兩季溫度推算較為精確。 本研究分析6個南科園區西拉雅文化之大道公遺址考古挖掘出土牡蠣,嘗試探討當時採集牡蠣的季節,及降雨強度與現今的差異。考古遺址牡蠣記錄的氧同位素數值介於-9.45‰~ -1.00‰之間(平均值-4.33 ± 1.50‰,N=86;1σ)。考古遺址殼體氧同位素記錄亦呈現如現生牡蠣殼體之季節性變化,春、夏、冬季皆有採收,考古遺址殼體與現今殼體比較,當時之夏季氧同位素較現今小1.08‰,冬季則小0.49‰。顯示600~500B.P.時期可能處於較現今溫暖及潮濕的氣候形態。