第六章 固體地球的變動

1. 第六章固體地球的變動 1980 年聖海倫火山爆發

2. 章節目錄 6-1 火山帶與地震帶 6-1.1 火山活動與火山帶 6-1.2 地震活動與地震帶 6-2 板塊運動 6-2.1 板塊構造學說 6-2.2 板塊交界帶 6-2.3 臺灣的板塊運動 6-3 地貌的變化 6-3.1 內營地質作用 6-3.2 外營地質作用

3. 6-1 火山帶與地震帶6-1.1 火山活動與火山帶 全球活動火山（紅三角形）與地震（白點）的分布圖。由圖中可以發現全球火山帶與地震帶相當吻合，這並非是火山引起地震，而是兩者均與板塊的運動有關。 動動腦 6-1

4. 圖 6-2 板塊相互遠離時，地函熱對流從中洋脊湧出，引發火山活動並形成新地殼，如冰島即是中洋脊湧出的熔岩所形成。 海平面 海洋地殼 中洋脊 岩石圈 岩漿 軟流圈 中洋脊火山

5. 圖 6-3 遠離板塊邊界的板塊中間，特別高溫的岩漿從板塊中冒出的位置，稱為熱點。 板塊做水平移動時，經過熱點上便有火山生成，火山生成年齡是離熱點愈遠就愈老。如夏威夷火山群島。 熱點上的火山

6. 火山的分類 根據現今情況與史料記載，將火山分類為： • 活火山－仍在活動 • 休眠火山－暫停活動狀態 • 死火山－不會再活動

7. 圖 6-4 • 臺灣的火山主要分布在北部、東部和西部。 • 北部火山區由安山岩所組成。大屯火山群、基隆火山群、觀音火山，以及東北角外海的離島，如彭佳嶼、龜山島，是琉球島弧的一部分。

8. 東部火山區由安山岩所組成。海岸山脈、綠島和蘭嶼，是呂宋島弧的一部分。東部火山區由安山岩所組成。海岸山脈、綠島和蘭嶼，是呂宋島弧的一部分。 • 西部火山區由玄武岩所組成。澎湖群島，係由地函直接上來的岩漿形成。 百寶箱 6-1

9. 大屯火山

10. 6-1.2 地震活動的發生 九二一地震：集集

11. 圖 6-5 彈性反跳理論： 岩層受到板塊運動力的作用產生變形，當變形量累積超過岩石本身的彈性限度時，就會從最脆弱的一個點開始，沿著斷層面產生斷裂、滑動，將長膨累積下來的能量，在瞬間以地震波的方式向四面八方傳播出去，即形成地震。 動動腦 6-2

12. 圖 6-6 當地層受力斷裂發生錯動時，斷層兩邊的岩層發生相對的運動，不同種類的力量會產生不同種類的斷層。基本上可以分成三種：正斷層、逆斷層與平移斷層。

13. 正斷層是由張力造成，岩層上盤沿斷層面往下掉落，在張裂性的板塊邊界較為常見。正斷層是由張力造成，岩層上盤沿斷層面往下掉落，在張裂性的板塊邊界較為常見。 • 逆斷層由壓力造成，上盤的地層沿斷層面往上移動，多發生於聚合性的板塊邊界，斷層面傾角多小於45˚。 • 平移斷層是岩層沿著斷層面作水平方向的相對運動。在平移斷層的一側看著另一側往右移動，稱為右移斷層；往左移動，則稱為左移斷層。

14. 圖 6-7 地震波的分類: • 依照地震波傳播路徑的不同，可分成實體波與表面波。 • 實體波可以通過地球內部，分為P波（縱波）與S波（橫波）。 • 表面波是震波陷在近地表的地層內，因共振作用而產生，沿著地表傳播。

15. 圖 6-8 • P 波（或稱縱波）類似音波，傳播時質點是以一疏一密的振動方式把能量傳播出去，振動方向與傳播方向相同，可以通過固體和液體，在地層中傳播速度最快。

16. S 波（或稱橫波）的振動方向和傳播方向垂直，只能通過固體物質，S 波速度約為 P 波的 0.58 倍，振幅卻是 P 波的 1.4 倍以上。S 波的振動方向平行於地表的分量較多，較容易水平拉扯建築物，而一般建築物垂直耐震力較強。水平耐震力較弱，故 S 波常是造成地震破壞的主因。

17. 表面波的速度最慢，波長也較長，在幾千公里外較易觀測。表面波的速度最慢，波長也較長，在幾千公里外較易觀測。

18. 地底下發生地震的位置稱為震源。 • 震源垂直投影至地表的點稱為震央。 • 兩者間的垂直距離即為震源深度。 • 地震發生時搖動的激烈程度稱為震度，震度級數越大對地表的破壞程度越大。

19. 補充地震震度分級表

20. 規模 百寶箱 6-2 • 芮氏規模反映週期 1 秒附近振動的特性，與建築物破壞有關，但超過 8.0 則無法表示；震矩規討直接關連到震源，無最大限制，但不易求得。 • 地震後國內報導的為芮氏規模，國外則常為震矩規模，二者略有不同。 • 規模常有小數點，例如規模 7.3。規模愈大，表示產生的振幅愈大，釋放的能量也愈多。

21. 6-2 板塊運動6-2.1 板塊構造學說 當我們看著世界地圖時，會發現南美洲和非洲的外型可以巧妙地結合在一起。

22. 固體地球內部構造 地殼 地函 地核 軟流圈

23. 圖 6-12 世界板塊分布圖：結合大陸漂移學說及海底擴張學說，創立「板塊學說「，是為人類二十世紀偉大成就之一。 歐亞板塊 北美洲板塊 太平洋板塊 阿拉伯板塊 加勒比海板塊 菲律賓板塊 科克斯板塊 非洲板塊 印澳板塊 那茲卡板塊 南美洲板塊 南極板塊

24. 圖 6-13 板塊構造學說並不是一開始就廣為大眾所接受。最先提出類似想法的是西元1912年韋格納的大陸漂移學說。

25. 圖 6-14 • 綜合了古動植物化石、古氣候以及古冰川遺跡等種種證據，而大膽地提出陸地會移動的說法。可惜當時尚未瞭解地球內部構造，無法解釋龎大地塊移動的動力來源，所以沒有太多人相信。

26. 圖 6-15 中洋脊兩側對稱的地磁方向紀錄。 地球磁場每隔一段時間，會發生南北極反轉，岩漿在中洋脊上升凝固時，會紀錄下當時磁場方向。因中洋脊兩側海底擴張速度相同，就表現出對稱的型態。紅色箭頭所指為海底擴張的方向，黑色箭頭為磁場方向。

27. 圖 6-16 岩石圈在軟流圈上擴張及隱沒。板塊隱沒至 100 公里深時，因溫度和壓力升高，並隨帶入的水分協助，岩石開始熔融，向上噴發出安山岩火山島。此類火山常沿海岸成列分布，成為火山島弧。黑點代表地震發生處。

28. 6-2.2 板塊交界帶 我們已經知道板塊是可以移動的，但板塊的移動並不像空氣或是水等流體般地自由移動。因此，板塊運動學說提出由於地球內部地函中的溫度差異引發了熱對流作用，使得上方板塊運動，就好像是燒杯內加熱的液體對流。

29. 圖 6-18 • 張裂性板塊邊界：地球內部岩漿冒出，產生張開的力量，形成新的地殼，例如中洋脊。張裂處常產生正斷層型的地震。

30. 聚合性板塊邊界：兩板塊碰撞，密度較大的海洋板塊下沉到密度較小的大陸板塊之下，造成隱沒帶，如太平洋西緣的一連串海溝；若是兩個密度相當的大陸板塊互不相讓，擠壓衝撞造成山脈，例如喜馬拉雅山脈。擠壓處常產生逆斷層型的地震。聚合性板塊邊界：兩板塊碰撞，密度較大的海洋板塊下沉到密度較小的大陸板塊之下，造成隱沒帶，如太平洋西緣的一連串海溝；若是兩個密度相當的大陸板塊互不相讓，擠壓衝撞造成山脈，例如喜馬拉雅山脈。擠壓處常產生逆斷層型的地震。

31. 錯動性板塊邊界：板塊往不同方向水平移動，產生轉形斷層，例如美國加州的聖安德里斯斷層。錯動處常產生平移斷層型的地震。錯動性板塊邊界：板塊往不同方向水平移動，產生轉形斷層，例如美國加州的聖安德里斯斷層。錯動處常產生平移斷層型的地震。

32. 百寶箱 6-3 6-2.3 臺灣的板塊運動 臺灣島位居中國大陸的東南外海，在地殼構造上屬於歐亞板塊與菲律賓海板塊的交界，地震發生頻仍，主要有南邊向東隱沒的板塊運動（呂宋系統），以及東邊向北隱沒的板塊運動（琉球系統）。

33. 圖 6-20 一千多萬年前，由於受到喜馬拉雅造山運動的影響，南中國海盆開始張開，其北端到達臺灣附近，並在此抬升基盤（北港基盤高區），噴發玄武岩，形成澎湖群島，此擴張致使屬於歐亞板塊的南中國海盆向東隱沒到菲律賓海板塊之下，並產生呂宋火山島弧。

34. 圖 6-21 約六百萬年前，由於菲律賓海板塊以每年 7 公分的速度快速向西北方向運動，帶著呂宋島弧的火山島撞擊大陸邊緣，將臺灣 的中央山脈擠壓抬起 （這一時期稱為蓬萊 造山運動）。這些火 山島則陸續登陸，成 為海岸山脈的一部分 ，而花東縱谷則成為 板塊的縫合處。

35. 6-3 地貌的變化

36. 6-3.1 內營地質作用 • 內營地質作用 各種地球內部力量所帶來的的地形演變過程，能量來自於地球內部的岩漿熱能。 • 全球構造性的運動 地球內部的能量引發地殼和岩石的變形與移動。如：地層傾斜與彎曲；地震，火山噴發，山脈形成及海陸變遷。同時也是引發岩漿作用與變質作用的主因。

37. 岩漿作用 岩漿侵入地殼及噴出地表的過程中所發生的一切地質作用，可分成地表火山作用與地殼深成作用。 • 變質作用 原來已經存在的岩石，由於外界溫度壓力或化學環境發生變化，使得岩石在固態下轉變成變質岩的作用。

38. 圖 6-22 構造運動也是引發岩漿作用與變質作用的重要原因。其中，岩漿作用是指岩漿侵入地殼及噴出地表的過程中所發生的一切地質作用。

39. 圖 6-23 中央山脈的變質岩。左上為大理岩，其餘為夾雜經過複雜褶曲石岩脈的黑色片岩。 大理岩 石英脈

40. 6-3.2 外營地質作用 • 外營力 泛指各種影響或改變地球表面型態的自然界力量， 可對地表直接造成改變， 通常是藉由液體， 固體及氣體等介質而發生。 • 風化作用 發生在地表或近地表。岩層經由氣溫，大氣，水及生物的作用後，使岩石及礦物遭受分解和破壞而鬆散。

41. 侵蝕作用 由風，水，海洋，冰川等各種地質營力，將地表上的岩石或堆積物藉由不斷破壞和帶離原地的方式，使地表型態改變。 • 搬運作用 岩石受到風化， 侵蝕後，分解成許多小顆粒碎石，再受自然力搬運，由原地遷移到另一個新環境的過程。 • 成岩作用 鬆散的沉積物經沉積作用以後，在適當的埋藏深度等條件之下，最後固結成岩石。

42. 圖 6-24 • 侵蝕作用是指經由如風、水、海洋、冰川等各種地質營力，將地表上的岩石或堆積物藉由不斷地破壞和帶離原地的方式，使地表形態發生改變，並形成新的地形。 • 不同的岩石，受到同樣力量侵蝕後的改變狀況會有所不同，稱為差異侵蝕現象，可在自然界中形成特殊景色，例如野柳的女王頭。 動動腦 6-3

43. 圖 6-25 • 搬運作用是指岩石受到風化、侵蝕作用後，分解成許多小顆粒的碎石，之後再受到水、冰川、風、波浪等自然力的搬運，從原地遷移到另一個新環境的過程。

44. 參考文獻 1. 何春蓀（1981），普通地質學，五南圖書出版公司。 2. 中央氣象局（1987），地震百問，中央氣象局。 3. 石在添、鄧國雄、黃朝恩（1980），火山與地震，臺北幼獅文化公司。 4. 林宣雄、吳瑞雲（1996），臺灣大地震，遠流出版公司。 5. 林明德譯（1990），板塊構造學，明文書局。 6. 牛頓現代科技大百科之地球科學（I）——地球演化（1989），牛頓出版公司。 7. 牛頓雜誌（編）（1984），透視地球，牛頓出版公司。 8. 呂一民譯（1997），世界聞名小百科9：火山與地震，三民公司。 9. 李小清譯（1995），自然災害篇：火山爆發，文庫出版公司。 10. 李政隆（1987），地震——預測和防災，華視出版社。 11. 李白華（1980），地震，季風出版社。 12. 王振孫譯（1996），發現之旅：火山——大地之怒，時報出版公司。 13. 王正彬、陳明德（1997），地球的變遷，臺灣書店。 14. 莊安祺譯（1997），大地怒吼，時報出版公司。 15. 許靖華（1991），大滅絕，天下出版公司。 16. 許靖華（1993），古海荒漠，天下出版公司。

45. 網路資源 • 中央氣象局全球資訊網：http://www.cwb.gov.tw/index-f.htm • 中央大學應用地質研究所：http://www.geo.ncu.edu.tw • 經濟部中央地質調查所全球資訊網：http://cgsweb.moeacgs.gov.tw/ • 高中地球科學資源中心：http://content.edu.tw/senior/earth/tp_ml/index.htm • 國立自然科學博物館：http://www.nmns.edu.tw/89volcano/

46. 第六章 結束