主題10 固體地球 的組成和結構

了解地球內部構造 直接方法 挖掘礦坑,鑽井 間接方法 地震波

地震波 P波(縱波,疏密波) 可在液態中傳播 S波(橫波,剪力波) 不能在液態中傳播

地球內部構造 地殼 莫氏不連續面 地函 古氏不連續面 地核

地殼 海洋地殼 大陸地殼 密度較大 密度較小 較薄 較厚 5-10km 35-40km

地殼 海洋地殼 大陸地殼 玄武岩質 花崗岩質 輝石 長石 角閃石 石英

莫氏不連續面 地函 古氏不連續面 厚度≒地球半徑1/2 岩石橄欖岩 地函密度＞地殼密度

岩石圈 =地殼+上部地函 低速帶(80-220km) 過渡帶(400-700km) 下部地函

低速帶(軟流圈) 80-220km 部分岩石熔融成岩漿 地震波速度降低

過渡帶 (400-700km) 壓力大,礦物密度大 地震波速度突增

古氏不連續面 地核 厚度＞地球直徑1/2 大部分為金屬鐵 少部分為鎳,硫,矽

地核 外核(液態)S波不能通過 內核(固態)

岩石圈/板塊 岩石圈 =地殼+上部地函 板塊 =漂浮於軟流圈之上

七大板塊 太平洋板塊,歐亞板塊 北美洲板塊,印澳板塊 南美洲板塊,非洲板塊 南極板塊

地函內溫度差異 軟流圈產生熱對流 板塊移動 (分離,聚合,錯移)

主題11 板塊理論的發展

地殼均衡說

地殼均衡說 大陸地殼 密度小,較厚 海洋地殼 密度大,較薄

地殼均衡說 冰河融化消退 地殼抬升 10-90cm/百年

大陸漂移說 17世紀發現 非洲西岸/南美洲東岸 海岸線契合 19世紀地殼均衡說 地殼浮在地函之上

韋格納 提出大陸漂移說 未解釋 大陸漂移的動力來源

大陸漂移說的證據 1.古生物 2.古地質 3.古氣候

古生物的證據 中龍,水龍,舌羊齒 無橫渡大海的能力 化石廣泛分布於 大海分隔的各大陸

古地質的證據 非洲/南美洲 白堊紀以前的岩層 是連續的

古氣候的證據 古冰河,古煤層, 古沙漠遺跡 古珊瑚礁

海斯-海底擴張說 證據 中洋脊兩側 岩層年代對稱 地磁倒轉對稱

中洋脊湧出岩漿 形成新海洋地殼 推擠老海洋地殼 海底地殼 相兩側擴張 造成大陸漂移

海底地殼 向兩側擴張 老海洋地殼 在海溝下沉入地函

海底擴張的證據 1.海洋地殼的年代 由中洋脊 向兩側對稱變老

海底擴張的證據 2.中洋脊兩側 的地磁倒轉紀錄 有對稱現象

地震波研究 發現軟流圈(低速帶) 解釋海底擴張和 大陸漂移的動力來源 提出板塊構造學說

板塊構造學說 軟流圈的熱對流 造成板塊移動 地震,造山運動, 岩石變質等現象

熱對流上升 中洋脊湧出岩漿 形成新海洋地殼

軟流層向兩側移動 板塊向兩側擴張 與相鄰板塊擠壓

班尼奧夫帶 板塊聚合地震頻繁 分析震源分布 發現震源密集帶 (由淺至深)

班尼奧夫帶 證實板塊隱沒現象 海洋地殼於海溝 隱沒至地函中

主題12 板塊邊界類型/斷層

板塊邊界的類型 1.張裂型板塊邊界 2.聚合型板塊邊界 3.錯動型板塊邊界

張裂型板塊邊界 板塊相背運動 逐漸分離,板塊新生 ex.中洋脊,東非裂谷

聚合型板塊邊界 板塊相向運動 海溝,造山運動

海溝 海洋板塊/大陸板塊 海洋板塊隱沒 形成班尼奧夫帶

琉球海溝 歐亞大陸板塊 菲律賓 海板塊

造山運動 大陸板塊/大陸板塊 擠壓(碰撞作用) 形成高大山脈

喜馬拉雅山 印澳板塊/歐亞板塊

錯動型板塊邊界 板塊水平錯動 ex. 中洋脊的轉形斷層 美國聖安得列斯斷層

轉形斷層

斷層 應力超過岩層限度 岩層斷裂,位移

斷層 下盤 上盤

正斷層 張力作用 上盤向下運動 張裂形板塊邊界 ex.中洋脊

逆斷層 擠壓作用 上盤向上移動 聚合型板塊邊界 ex.臺灣西部斷層

平移斷層 剪力作用 岩層水平移動 ex.中洋脊的轉形斷層

主題13 地帶震/火山

地震帶

地震帶 1.環太平洋地震帶 2.歐亞地震帶 3.中洋脊地震帶

環太平洋地震帶 板塊聚合的隱沒帶 海溝遍布 地震頻繁 佔全球地震的80%

歐亞地震帶 歐亞大陸的南緣 阿爾卑斯山,巴爾幹半島 西亞-土耳其,伊朗 喜馬拉雅山 印尼群島 南亞

歐亞地震帶 大陸板塊聚合 造山運動活躍 規模大 傷亡慘重的地震

中洋脊地震帶 火山活動,正斷層 大多為淺層地震 中洋脊火山 全球最大的火山系統

火山

火山 1.板塊張裂邊界 2.板塊聚合邊界 3.板塊內部(熱點火山)

板塊張裂邊界火山 玄武岩質岩漿 二氧化矽含量少 流動性高,無爆發性 中洋脊,非洲大裂谷

板塊聚合邊界火山 1.環太平洋火山帶 2.海洋板塊聚合 的隱沒帶火山

環太平洋火山帶 陸地上最大的火山帶 安山岩質岩漿 二氧化矽含量高 黏滯度大,爆發猛裂

海洋板塊聚合 的隱沒帶火山 玄武岩質岩漿 太平洋 菲律賓 海板塊 海板塊 馬里亞納海溝

熱點火山 夏威夷島鏈的火山 玄武岩質 美國黃石公園的火山 花崗岩質

主題14 臺灣附近的板塊構造

臺灣島 位於板塊聚合帶 菲律賓海板塊 向西北方推擠 與歐亞板塊聚合

花東縱谷 菲律賓海板塊 與歐亞板塊的交界線

菲律賓海板塊 海岸山脈 花東縱谷 中央山脈 歐亞板塊

菲律賓海板塊推擠 臺灣島露出海面 臺灣山脈持續升高 淺海沉積物隆起 形成雪山山脈,丘陵

河川沖積平原 臺灣島面積增大

呂宋島弧向北移動 撞上中央山脈東側 形成海岸山脈

GPS 全球衛星定位系統 測量板塊運動速度 菲律賓海板塊 向西北方推移8cm/yr

菲律賓海板塊北側 隱沒到歐亞板塊之下 形成琉球海溝

菲律賓海板塊西側 仰衝到歐亞板塊之上 歐亞板塊向東隱沒

臺灣位於 琉球島弧與呂宋島弧 的交界處

臺灣東北部海域 菲律賓海板塊 向西北隱沒 琉球海溝//琉球島弧

臺灣南部海域 歐亞板塊向東隱沒 馬尼拉海溝 //呂宋火山島弧

主題15 地質調查

地表地質調查 探測固體地球 1.野外實察 2.標本採集 3.實驗分析 4.礦脈追蹤

岩石種類 火成岩沉積岩變質岩

火成岩岩漿冷卻 迅速冷卻 火山岩 結晶細 玄武岩 緩慢冷卻 深成岩 結晶粗 花崗岩

火成岩 海洋地殼玄武岩 大陸地殼花崗岩 火山島弧安山岩 臺灣常見安山岩

沉積岩 覆蓋90%陸地表面 壓密膠結  沉積 搬運 風化侵蝕

搬運過程經過磨損 沉積岩內顆粒 多呈圓形

沉積岩 砂岩,頁岩,泥岩

變質岩高溫高壓 礦物顆粒排列緊密 板岩 片岩 片麻岩 大理岩

葉理 變質岩礦物平行排列 層理 沉積岩的成層結構

節理 岩層的破裂面 解理 礦物的平整破裂面

外力作用  地質構造 節理,褶曲,斷層

節理 岩層受力,冷卻 岩層產生破裂面

豆腐岩 兩組節理直交 玄武岩,安山岩 收縮冷卻柱狀節理

節理的應用 節理裂隙 形成礦脈 節理內含地下水 影響工程結構

高溫高壓 岩層受擠壓 形成皺褶,褶曲

向斜 中央年輕 兩側古老 背斜 中央古老 兩側年輕

大規模褶曲作用 形成褶曲山脈 古褶曲山 新摺曲山 低矮平緩 高聳崎嶇

背斜 探尋天然氣,石油

天然氣,石油 覆蓋層 不透水的頁岩 儲集層 孔隙粗大的砂岩

斷層

斷層 逆斷層 上盤較老 下盤較新 正斷層 上盤較新 下盤較老

沉積構造 層理 不整合面 粒級層 交錯層 波痕

沉積岩成層構造 層理 頁岩(顆粒小) 泥岩 砂岩 礫岩(顆粒大)

粒級層 細顆粒 沉澱慢 大顆粒 沉澱快

強風,水流交錯層

水流波痕

不整合面 年代不連續的 岩層界面

主題16 地球內部探勘

地球內部的探勘方法 1.震波測勘 2.重力測勘 3.磁力測勘

地電探勘 硫化金屬礦 ex.黃鐵礦,黃銅礦 放射性探勘 鈾礦,釷礦

國際 ICDP 大陸科學鑽探計畫 全球氣候變遷 資源探勘 生物圈的演化 火山活動 隕石撞擊構造 斷層與地震

臺灣車籠埔斷層 深井鑽探計畫

車籠埔斷層 逆斷層 多處錯動痕跡 曾發生多次地震 證實地震會重複發生

地震震源區鑽探 獲得豐富地震資料 了解地震,預測地震

主題17 地質年代

地球年齡46億年 放射性元素定年法 判定隕石年齡 推斷地球年齡

全球性變動大事件 劃分地質年代

新生代 中生代 古生代 顯生元 前寒武紀 菊石恐龍滅絕 三葉蟲滅絕 三葉蟲出現 生物大爆發

地質年代階層 元/代/紀/世

化石的功用 1.生物的演化 2.地層沉積的地質年代 3.沉積環境和古氣候 4.煤,石油的探勘

指相化石 標準化石   環境特徵 地質年代 氣候變化 年代劃分

指相化石環境特徵 珊瑚化石 熱帶海洋的海相化石 推論古代赤道位置

指相化石環境特徵 煤層 潮濕溫熱的陸相化石 推論古代森林位置

標準化石地質年代 1.出現時間很短 2.分布範圍很廣 3.個體數量很多 4.容易被發現辨認

標準化石地質年代 恐龍化石 中生代的標準化石 三葉蟲 古生代的標準化石

岩層構造 判斷地質相對年代 1.先確認無地質倒轉 2.判斷相對地質年代 下層較老,上層較新

裁切關係定律 完整的構造較新 被破壞的構造較老