4-1 固體地球的結構與組成物質 4-2 海洋的結構與組成物質 4-3 大氣的結構與組成物質 第四章 地球的結構 4-1　固體地球的結構與組成物質 4-2　海洋的結構與組成物質 4-3　大氣的結構與組成物質 P.58

固體地球的組成 P.60 地殼的組成：主要為氧（約47％）、矽（約27％）、鋁、鐵、鈣、鈉、鉀、鎂等八大元素。其中氧和矽約占了四分之三，因此地殼中大部分的礦物都是矽酸鹽類。不同的礦物組合成了不同的岩石。 【教材內容】3.5.2 固體地球是由什麼組成的 地球的內部我們無法接觸到，但是由地球的外表來看，主要是由各種不同的岩石所覆蓋。這些形形色色的岩石，其外觀顏色和組成似乎都十分不同，也是這個花花的大千世界一個很重要的單元。 這些岩石仔細探究起來，大概可以分成三大類。首先，是由岩漿或熔岩流所凝固形成的，我們稱之為「火成岩」，如臺灣北部的大屯山、觀音山，澎湖群島和金門、馬祖等，主要都是由火成岩所組成。再細看火成岩中的礦物顆粒，可以發現它們互相鑲嵌，有一定的形狀（圖3.16）。再來，經常可以看見的是成層疊置的「沉積岩」（圖3.17 ），顧名思義它們是由岩石經過風化、侵蝕的作用，破裂成小塊，被搬運堆積後再重新固結而成。因此，若細看它們的組成，可以發現其顆粒大小不等，且很多顆粒的邊緣都在搬運的過程中被磨圓了（圖3.17）。石灰岩（圖1.18）也是一種沉積岩，這種岩石是由海中珊瑚或貝類等生物的遺骸堆積而形成的。最後，是我們經常可以在山脈中看到的另一種岩石，它們常因受壓受熱而褶皺變形（圖3.18 ），若在顯微鏡下觀察，則見礦物顆粒的排列非常緊密，甚至有一定的排列方向（圖3.18），這種岩石，我們稱之為「變質岩」。臺灣附近，這三大類的岩石都可以見到（圖3.19） 。 岩石循環 火成岩和沉積岩可以變質成變質岩，那麼變質岩是否是所有岩石最終的型式？答案是否定的。舉例說，變質岩受到高熱而熔融，冷卻結晶後就是火成岩；火成岩受風化和侵蝕也會變成沉積物，而沉積物固結就變成沉積岩；沉積岩受壓力和熱也可以變成變質岩。這種過程在地球上循環不息，稱為岩石循環，當然，岩石的變化也可能有其他的路徑，如圖3.20。也就是說這些岩石只是狀態改變，它們不會消失！ 1

常見的造岩礦物 P.60 常見的造岩礦物： 矽酸鹽礦物：長石（地殼含量最高的礦物）、石英(地表最常見的礦物)、角閃石、輝石、雲母、橄欖石、黏土礦物等，都是矽酸鹽類的礦物。 非矽酸鹽類礦物：方解石、石膏等，其中方解石為碳酸鹽類礦物；石膏為硫酸鹽類礦物。

常見的造岩礦物 P.60 長石 石英 輝石 角閃石 方解石 橄欖石 白雲母 高嶺石 非矽酸鹽， 碳酸鈣CaCO3 黑雲母

矽酸鹽類礦物 P.61 鐵鎂質礦物 矽鋁質礦物 主要陽離子為鐵或鎂 主要的陽離子為鉀、鈉、鈣、鋁等 顏色較深 通常顏色較淺 密度較大 海洋地殼或地函岩石含量較多 橄欖石、輝石、角閃石、黑雲母等 矽鋁質礦物 主要的陽離子為鉀、鈉、鈣、鋁等 通常顏色較淺 密度較小 大陸地殼岩石含量較多 長石、石英、白雲母、黏土礦物等

礦物組成岩石 岩石依據形成的方式可分為： 火成岩：由岩漿凝固所形成的 沉積岩：沉積作用形成 變質岩：受壓受熱變質而成 組成固體地球的岩石 P.61 礦物組成岩石 岩石依據形成的方式可分為： 火成岩：由岩漿凝固所形成的 沉積岩：沉積作用形成 變質岩：受壓受熱變質而成 【教材內容】3.5.2 固體地球是由什麼組成的 地球的內部我們無法接觸到，但是由地球的外表來看，主要是由各種不同的岩石所覆蓋。這些形形色色的岩石，其外觀顏色和組成似乎都十分不同，也是這個花花的大千世界一個很重要的單元。 這些岩石仔細探究起來，大概可以分成三大類。首先，是由岩漿或熔岩流所凝固形成的，我們稱之為「火成岩」，如臺灣北部的大屯山、觀音山，澎湖群島和金門、馬祖等，主要都是由火成岩所組成。再細看火成岩中的礦物顆粒，可以發現它們互相鑲嵌，有一定的形狀（圖3.16）。再來，經常可以看見的是成層疊置的「沉積岩」（圖3.17 ），顧名思義它們是由岩石經過風化、侵蝕的作用，破裂成小塊，被搬運堆積後再重新固結而成。因此，若細看它們的組成，可以發現其顆粒大小不等，且很多顆粒的邊緣都在搬運的過程中被磨圓了（圖3.17）。石灰岩（圖1.18）也是一種沉積岩，這種岩石是由海中珊瑚或貝類等生物的遺骸堆積而形成的。最後，是我們經常可以在山脈中看到的另一種岩石，它們常因受壓受熱而褶皺變形（圖3.18 ），若在顯微鏡下觀察，則見礦物顆粒的排列非常緊密，甚至有一定的排列方向（圖3.18），這種岩石，我們稱之為「變質岩」。臺灣附近，這三大類的岩石都可以見到（圖3.19） 。 岩石循環 火成岩和沉積岩可以變質成變質岩，那麼變質岩是否是所有岩石最終的型式？答案是否定的。舉例說，變質岩受到高熱而熔融，冷卻結晶後就是火成岩；火成岩受風化和侵蝕也會變成沉積物，而沉積物固結就變成沉積岩；沉積岩受壓力和熱也可以變成變質岩。這種過程在地球上循環不息，稱為岩石循環，當然，岩石的變化也可能有其他的路徑，如圖3.20。也就是說這些岩石只是狀態改變，它們不會消失！ 5

岩漿凝固而成的岩石，為地殼中含量最多的岩石 火成岩 岩漿凝固而成的岩石，為地殼中含量最多的岩石 P.61

岩漿噴出地表急速冷卻，礦物顆粒細小(微晶)或呈玻璃質，偶有斑晶、氣孔及流紋 等。 岩漿在地殼深處固化、冷卻速率慢,礦物顆粒粗(粗粒組織)。 火成岩的形成 P.61 岩漿噴出地表急速冷卻，礦物顆粒細小(微晶)或呈玻璃質，偶有斑晶、氣孔及流紋 等。 火山岩 火山 爆發 (地表淺層) 深成岩 地下深處冷卻 岩漿在地殼深處固化、冷卻速率慢,礦物顆粒粗(粗粒組織)。 岩漿

玄武岩 (微晶) 黑曜岩 (玻璃質) 浮岩 氣孔 火山岩 vs. 深成岩 花岡岩 (粗粒組織)

安山岩—微晶含斑晶 角閃石斑晶

火成岩的分類 P.61 依據生成環境(岩漿凝固的深度)分為： 深成岩：如花岡岩、閃長岩、輝長岩、橄欖岩 火山岩：如流紋岩、安山岩(常具斑晶)、玄武岩、黑曜岩(玻璃質)、浮石(多氣孔) 依據化學成分或礦物組成分類： 含鐵鎂質礦物多顏色較深、密度較大(、熔點高)，例如玄武岩(基性岩) 矽鋁質礦物較多者則相反，如花岡岩(酸性岩)

火成岩的分類 多 少 低 高 低 高 小 大 淺 深 浮石 黑曜岩 玄武岩 流紋岩 安山岩 花岡岩 閃長岩 輝長岩 火成岩岩類 酸性 中性 基性 SiO2含量 熔點範圍 岩漿流動性 密度 顏色 岩理 冷卻 火山岩 玻璃質 急速 微晶質 快速 深成岩 顯晶質 緩慢 多 少 低 高 低 高 小 大 淺 深 浮石 黑曜岩 玄武岩 流紋岩 安山岩 花岡岩 閃長岩 輝長岩 火成岩岩類

腦筋急轉彎 (1)牛小時候叫犢，兔子、烏龜 小時候如何稱呼？ 答：兔崽子 龜兒子 (2)陰間和陽間的中間在那裡？ 答：太平間 (3) 避孕藥的主要成份是什麼？ 答：抗生素

沉積岩 P.62 母岩 風化 侵蝕 沉積物 搬運 沉積 成岩 沉積岩 再結晶作用 膠結作用 壓密作用 火成岩 沉積岩 變質岩

沉積作用和沉積岩 P.62 沈積作用：岩石受到地表的地質作用(外營地質作用)至形成沈積岩的所有過程。包括風化、侵蝕、搬運、沈降或沈澱、及成岩作用(包括壓密、膠結、再結晶作用)等過程。 成岩作用：沈積物從疏鬆的堆積到固化為沈積岩的所有地質作用過程，包括壓密、膠結、再結晶…等作用。

礦岩經生物.化學.物理風化作用或侵蝕作用後崩解而成 經生物作用(生物體.衍生物or硬質部)形成 沈積物的分類 P.62 沈積物 的種類 碎屑性 生物性 化學性 成因 礦岩經生物.化學.物理風化作用或侵蝕作用後崩解而成 經生物作用(生物體.衍生物or硬質部)形成 經化學沈澱.蒸發.. 等作用形成 常見的 (粒徑 mm) 礫 (>2) 砂 (2~1/16) 泥 鈣質.矽質生物遺骸或動植物遺體 水中鈣質.矽質沈澱物or鹽.石膏..等蒸發物 粉砂(1/16 ~1/256) 黏土 (<1/256)

沈積岩的形成與分類 P.62 碎屑性 生物性 化學性 成岩 作用 壓密作用、膠結作用 壓密作用. 再結晶作用 沈積岩 常見的 礫岩 砂 岩 沈積物 的種類 碎屑性 生物性 化學性 成岩 作用 壓密作用、膠結作用 壓密作用. 再結晶作用 沈積岩 常見的 礫岩 砂 岩 泥質岩 石 灰 煤 鹽岩. 蒸發岩 粉砂岩 泥岩 (塊狀) 頁岩 (具薄層紋理) 主要 組成 石礫 石英.長石.雲母砂或粉砂 非片狀黏土礦物 片狀黏土礦物 方 解 石炭 鹽. 石膏

碎屑沉積岩 P.62 砂為淺海沉積環境，而泥為深海沉積環境 地殼中含量最多的礦物為長石，石英次之。但長石易風化，石英較抗風化，故地表沈積岩中石英最多 碎屑沉積岩類

已存在的岩石經高溫、高壓作用變質而成的岩石 變質作用與變質岩 已存在的岩石經高溫、高壓作用變質而成的岩石 P.62-63

變質作用與變質岩 P.62-63 岩石(火成.沈積.變質)長期受較高之壓力和溫度作用，所含的礦物在固態下重新排列，甚至結晶出新的礦物，形成『變質岩』的作用 變質程度愈高礦物顆粒愈大 (沉積岩) 變質程度低 高 百寶箱4-2

葉理：變質岩中具有片狀或條狀礦物顆粒，受壓時在和主壓力垂直方向平行排列而形成 葉理--變質岩常見的特徵 P.63 壓力的作用:減少岩中礦物間的空隙,促成再結晶作用,或產生原子排列較緊密的新礦物,或使岩石中礦物重新排列、組織 改變、在垂直主應力方向形成葉理 葉理 葉理：變質岩中具有片狀或條狀礦物顆粒，受壓時在和主壓力垂直方向平行排列而形成

百寶箱4-2　葉理狀變質岩 P.63 葉理是變質岩中特殊的構造，是由於岩石中原有或新生成的片狀礦物，例如雲母礦物等，受溫壓作用，礦物彼此平行排列的結果。 岩石中片狀礦物少時，葉理就不發達。

顯微鏡下 　花岡岩 　vs. 花岡片麻岩(具葉理) P.63 葉理 花岡岩 vs. 花岡片麻岩

變質岩的分類 P.62 原岩 具葉理 不具葉理 頁 岩 泥 岩 板 岩 片 岩 片麻岩 石英岩 砂 岩 花岡岩 花岡片麻岩 大理岩 石灰岩 玄武岩 綠泥片岩 角 閃 岩 蛇紋岩 橄欖岩

岩石經高壓高溫作用,在固態下礦物重新排列或再結晶而成 三大岩類的主要特徵及比較(一)成因不同 火成岩 沈積岩 變質岩 成因 岩漿冷却凝固 沈積物固結而成 岩石經高壓高溫作用,在固態下礦物重新排列或再結晶而成 顯微鏡下的岩石

三大岩類的主要特徵及比較(二) 補充 岩石結構組織 火成岩 沈積岩 變質岩 1.常呈塊狀產出,礦物顆粒大小隨冷卻速率快慢由無結晶的玻璃質到微晶.斑晶.粗粒組織 2.礦物常有自己的結晶形狀(多稜角) 3.礦物顆粒彼此緊密鑲嵌 1.礦物較少具有自己的結晶形狀，顆粒隨搬運或沉積作用過程短長不同而從有稜角(少)到磨圓(多) 2.顆粒大小從礫到黏土隨沉積環境而不同 3.顆粒間空隙常由膠結物充填。特殊環境下亦可由生物遺骸或化學沉積物堆積固化 1.礦物顆常有規則(長形或片狀礦物平行排列形成葉理構造)或呈緻密排列 2.變質程度愈高通常礦物顆粒愈大

三大岩類特徵比較(三) 其他特徵 補充 火成岩 沈積岩 粒狀組織斑晶,玻璃質,氣孔,流紋 層理,沈積構造-交錯層.粒級層.波痕泥裂,化石 三大岩類特徵比較(三) 其他特徵 補充 火成岩 沈積岩 變質岩 粒狀組織斑晶,玻璃質,氣孔,流紋 層理,沈積構造-交錯層.粒級層.波痕泥裂,化石 葉理或受壓裂痕.褶曲等 葉理

例題 【98學測】 科學家依據岩石生成方式的不同，把岩石分類成火成岩、沈積岩與變質岩三大類。下圖為一些常見的岩石，請依據圖回答下列問題。 變質岩中所含的礦物，因曾受到較大壓力或溫度的影響，故有些常呈一定的排列方向，圖中哪個岩石最可能為變質岩？ (A)玄武岩 (B)片麻岩 (C)礫岩 (D)花岡岩 (E)砂岩 【答案】(B)

例題 【98學測】 2.下列選項所列有關圖中五種岩石所屬岩石類別的數目，何者正確？ 【答案】(E) 選項 (A) (B) (C) (D) (E) (F) (G) 火成岩 1 2 3 沈積岩 變質岩

岩石循環 P.63 岩石循環：三大岩類經由地表和地球內部的地質作用不斷演變的過程。又稱「地質循環」。 按此觀看動畫 岩石循環 腦力激盪4-2 地形照片

小學生的造句(一) 沒有...沒有...更沒有... 學校裡沒有流浪貓...沒有流浪狗..更沒有流浪的人. 不如: 暴力傾向版— 你不如去死!!! 一...就....: 一隻娃娃就要一百塊 一時… 爸爸半夜一時0分時竟然還在喝酒。(師評:不錯,還有句點) 一時想不通，開車去撞牆。(師評:應該是想不開吧?) 一...先....： 一馬當先 你看… ：你看什麼看 ! 沒看過啊!

地球內部的探測-間接探測 P.64 間接探測：由地震波波速隨深度的變化可推測地球內部的構造 同介質密度愈大波速愈快 。 同介質波速：固態＞ 液態＞ 氣態。 P波：縱波(疏密波)，介質振動方向平行波前進方向)，可通過固體和液體。 S波：橫波(高低波)，介質振動方向垂直波前進方向)，僅能穿透固體，無法在液態 內傳播。

地球內部的分層結構 P.65 古氏不連續面 百寶箱4-3

橄欖岩類 地殼：地表～莫氏不連續面之間。由於岩石密度的差異，各處地殼的厚度不同。 地函：莫氏不連續面到古氏不連續面間，岩石組成以橄欖岩質為主。 古氏不連續面 莫氏不連續面 地 函 橄欖岩類 上部地函 下部地函 外核 內核 P.65

橄欖岩類 P.65 莫氏不連續面：分隔地殼與地函 古氏不連續面：分隔地函與地核 莫氏不連續面 地 函 下部地函 古氏不連續面 上部地函 外核 地 函 橄欖岩類 上部地函 下部地函 外核 內核

地球的表面分層 P.65 海洋地殼 大陸地殼 海洋地區莫氏不連續面 大陸地區 莫氏不連續面 海洋地區 低速帶 (軟流圈) 大陸地區 低速帶 腦力激盪4-3

低速帶：即軟流圈，由可塑性較大的物質(岩石部分熔融)所組成。 岩石圈：軟流圈以上到地表間的範圍，平均厚約100公里，包含地殼及部分上部地函，即板塊所在。 P.64

固體地球的層圈結構－地核 P.64 S波無法在液體傳播 外核與地球磁場的形成有關 地核：古氏不連續面以下，主要組成為鐵、鎳質。(證據：來自外太空的鐵鎳隕石。)又分 (1)外核：液態→S波無法通過。及 (2)內核：固態→P波波速漸增。 上部地函 下部地函 外核 內核 S波無法在液體傳播 外核與地球磁場的形成有關 請補充 固體地球的層圈結構

地球內部的分層 P.64 大陸地殼 0~35(20-70) 花岡岩質 岩石圈 (板塊) 厚約100Km 海洋地殼 0~7(5-10) 細目 深度(公里) 主要組成 備註 地殼 大陸地殼 0~35(20-70) 花岡岩質 岩石圈 (板塊) 厚約100Km  海洋地殼 0~7(5-10) 玄武岩質 莫氏不連續面(7~70) 地函 橄欖岩質 上部 固態岩區 不連續面~100 低速帶 100~350 軟流圈 過渡帶 400~700 下部地函 700~2900 古氏不連續面(2900) 地核 鐵鎳質(液態) 外核 2900~5120 內核 5120~6370 鐵鎳質(固態)

小歇 ~~~~~那兒賣的~~~~~ 那天逛到新光三越地下樓，發現一家賣麻糬的店，每一種看起都十分美味可口，很想買幾個來試試。 我問店員:「請問這個有單賣的嗎」 店員:「沒有，這都是日本的」 我:「> *&%^&%$%#$$@.....」 ~~~~~~搞分裂~~~~~~ 一位來台探親大陸人民，在機上感到口渴，便對空服員說:"小姐，可不可以給我一杯茶水?“ 空服員(面帶微笑):"先生您是要茶還是要水?“ 大陸人:"茶水就是茶水，你們臺灣人就是愛搞分裂!!“ 空服員:.......

4-2 海洋的結構與組成物質 圖片來源：http://seesdifferent.files.wordpress.com/2009/07/ocean-temperature.jpg P.66 40

海水溫度垂直分層 P.66 混合層： 混合層 1.能量主要來自太陽輻射。 2.經過波浪和洋流的充分攪拌，溫度垂直變化不大。 3.光合作用旺盛，是大多數海洋生物的主要活動範圍。 混合層 斜溫層 深水層

海水溫度垂直分層 P.66 混合層 斜溫層： 1.海水溫度隨著深度增加而迅速降低。 2.流體傳能主要靠對流，但暖海水在上，不易發生對流。 3.斜溫層的底部水溫僅約4～5℃。 斜溫層 深水層

海水溫度垂直分層 P.66 混合層 斜溫層 深水層 1.水溫隨深度增加而緩慢下降。 2.海底水溫約是1～2℃，不同地區的水溫其差異並不明顯。

不同緯度的海水垂直分層與水溫變化 P.66 季節變化顯著 無明顯分層 混合層明顯 1990年百慕達海域的海溫變化

海水密度與溫度的分層 密度躍層

全球表層海水溫度分布的特徵 ？ P.67 海水的表面溫度取決於日照量多寡，緯度越高溫度越低 Q:緯度越高溫度越低(日照量的多寡)，有無例外，why? 非洲及南美洲西側(低緯區)海水溫度受湧升流影響，水溫明顯較其他同緯區低 請補充 全球表面海水年平均溫度分布圖

海流影響表層海水的溫度 P.67 表層海水溫度與海流也有很大的關係。 例：冬季時臺灣東西兩側同緯度表層海水溫度常明顯不同，主因為黑潮從低緯度帶來溫暖的海水，終年流經臺灣東部海域；西側臺灣海峽則因中國沿岸流向南流經，使得冬季時，臺灣東側的水溫較西側高。 中國沿岸流 台灣海峽 太平洋 黑 潮 臺灣附近平均海水表面溫度分布圖

海水中含量最多的主要鹽類 ‰ NaCl MgCl2 MgSO4 CaSO4 K2SO4 CaCO3 4-2.2 海水組成 P.67 MgCl2 MgSO4 CaSO4 K2SO4 CaCO3 NaCl 各種鹽類 3.5 ％ 水 96.5％ 海水中含量最多的主要鹽類 ‰ NaCl　　 MgCl2　　　 MgSO4　　 CaSO4　　　 K2SO4　　　 CaCO3　　　 27.2 3.8 1.7 1.3 0.9 0.1 水 鹽 溶解的氣體..

海水的組成—鹽類 P.67 鹽類 六大主要鹽類→NaCl(鹹味)、 MgCl2 (苦味)、 MgSO4 、 CaSO4 、 K2SO4 、 CaCO3… 營養鹽：硝酸鹽、亞硝酸鹽、矽酸鹽、磷酸鹽…等受光合作用及有機物分解所控制之鹽類 摘自Thurman, H. V. (1993) "Essentials of Oceanography", 4th ed.。 百寶箱4-4 地球水的分布

Q：海水中(水以外)成分從哪裡來(第一章)？ 海水的組成—鹽類的主要來源 Q：海水中(水以外)成分從哪裡來(第一章)？ 鎂 氯 氮 鉀 鈣 鈉 溴 硫 【教材內容】 4.3.1 海水成分面面觀 海水是水與各種鹽類所組成的混合物，海水中的化學物質，多數是經由長時期的地質作用累積而來的（圖4.23）。地表的岩石經風化侵蝕作用以後，其中的鹽類溶解在水中，再由河流的搬運帶入海洋中；此外，海底與陸上不斷發生的火山活動亦會產生許多陰、陽離子。相對而言，有輸入作用就有移除作用，而長久以來，海洋中物質輸入與移除速率幾乎相同，所以在各大洋中海水的組成比例幾乎不會改變，海水也不會愈變愈鹹。 海水中的鹽類依照含量多寡可分為主要元素、次要元素及微量元素，這些元素皆以離子狀態存在海洋中。主要元素的含量多寡依序為氯、鈉、硫、鎂、鈣和鉀等（圖4.24），我們由海水中提取的食鹽主要是包含氯離子與鈉離子，鈉離子即是鹹味的主要來源，而海水的苦味則源自於鎂離子；次要元素的含量多寡依序為溴、硼、鍶、氟、氮、鋰及鋁等。我們通常以鹽度來表示海水中鹽類含量的多寡，鹽度的定義是一公斤海水中所溶解鹽類的總和，並以「　」的符號表示，現稱為絕對鹽度。 海水的組成包羅萬象，海水中也溶有濃度較低的營養鹽及氣體。營養鹽主要包括了硝酸鹽、磷酸鹽及矽酸鹽，是海洋浮游植物不可或缺的養分，其含量的多寡會影響到海洋生態的盛衰。在一般情況下，海洋表層的營養鹽含量較少，海洋深層的營養鹽濃度較高，這是因為在陽光可穿透的表層海水中，海洋生物生長和活動會消耗大量營養鹽物質；生物死亡後，殘骸下沉到深海裡，被細菌分解後，釋出營養鹽到深海水中。 大氣中的大部分成分氣體皆可在海水中找到，海水溶解的氣體最主要為氧氣、二氧化碳及氮氣，主要來自大氣與海洋間的交互作用，但其含量比例與大氣中氣體含量比例並不相同，這些氣體在海水中含量的變化，主要取決於海水混合作用及生物作用。 表層海水所含的二氧化碳，因受植物行光合作用的影響，含量較少，深層處則含量較多；表層海水的含氧量是近乎於飽和的狀態，因光合作用可影響到的深度最多僅至表層200公尺左右，海洋植物行光合作用會產生氧氣，而海洋生物行呼吸作用會生成二氧化碳，故隨著海水深度的增加，氧氣濃度會漸減少，不過到了更深層的海水，因為有相對氧氣濃度較高的高緯度深層水補充，此時氧氣濃度又會再度升高（圖4.25）。 海水中的懸浮物質 海水中除了主要離子之外，還包含了一些不能溶解的懸浮顆粒物質，例如黏土、浮游生物和細菌等。這些顆粒物質會影響海水的透光度，一般而言，顆粒體積愈小，愈難沉澱，較易懸浮於海水面。例如臺灣海岸東北角的水湳洞海域，因為含有以氫氧化鐵為主的懸浮顆粒物質，使得海水呈現黃褐與蔚藍，明顯的兩色劃分現象，此為著名的陰陽海奇景（圖4.26）。 陽離子：岩石溶解產生（K+、 Ca2+…) 陰離子：火山活動釋放之氣體(氯、硫..等)

海水的組成—鹽類 P.67 可能來源─陽離子：岩石溶解產生； 陰離子：火山活動釋放之氣體 大多以離子型態存在 含量最高的是鹹味的氯化鈉，其次是苦味的氯化鎂。 海水中的鹽因平均輸入及輸出大致保持平衡，故平均鹽度( 表層平均約35 ‰ )變化小。 海水中，各種要元素之間的比率大致不變 鹽度：1公斤海水中溶解的總鹽量。常以 ‰表示(稱「絕對鹽度」)

P.68 大西洋的蒸發量高，且河水流入大西洋時鹽分較高，故鹽度較高 全球表層海水鹽度分布 P.68 近陸低遠洋高：近陸海水因河川淡水注入致鹽度低 太平洋鹽度低大西洋高，近陸低 遠洋高 大西洋的蒸發量高，且河水流入大西洋時鹽分較高，故鹽度較高 美洲的山脈主要在西邊，向西的河水很快流入太平洋，向東流的河水較長有較長的時間溶解鹽分，故太平洋鹽度低大西洋高 太平洋的平均降雨量比大西洋多，沖淡表層海水的鹽度

影響海洋表層鹽度的因素 P.68 主要因素： 降雨、蒸發、洋流、河流淡水注入、融冰… 海水鹽度的升降： 蒸發、結冰→鹽分析出→鹽度升高 下雨、飄雪、融冰或河川排水等→稀釋海水 →鹽度降低。 表層海水平均鹽度 約3.5%或35‰

表層海水鹽度的分布(二) P.68 表層海水鹽度與蒸發量(E)和降雨量(P)密切相關， (E－P)值愈大、鹽度愈大 【教材內容】 4.3.2 海水鹽度與溫度是怎麼分布的 一般而言，全世界各海域的海水所含主要元素的組成比例不會有很大的變化，然而由於各種環境條件影響會使部分海域的海水鹽度發生改變，造成這種變化的原因有海面降雨和蒸發現象、河水注入、海水結冰、海冰熔融等。 表層海水鹽度主要受到蒸發及降雨的影響（圖4.27），在低緯度的赤道地區，雖受高量的陽光日照影響，蒸發強烈，但因大氣對流旺盛降雨量多，故鹽度值較低；在副熱帶高壓籠罩地區，陽光日照充足蒸發強烈，且該區大氣對流作用較弱造成降雨量較少，故鹽度值較高。而終年日照不足的南、北極區，又受降雨、海冰及冰川熔融，注入大量淡水於海水中，蒸發量極少且淡水供應充足，使得該海域的鹽度變得更低。 　　海水鹽度隨深度的垂直變化，在高、低緯度區域有明顯不同（圖4.28）；赤道附近以外的低緯度區域，表層海水鹽度高（參考圖4.27），在斜溫層鹽度降低，到了深水層後維持不變；高緯度區域則是表層海水鹽度低，在斜溫層鹽度遞增，到了深水層後維持不變。 全球表層海水鹽度分布 大西洋的鹽度比太平洋來的高，主要原因有三個：　大西洋的蒸發量很高，且河水流入大西洋時其鹽分也較高；　美洲的山脈主要在西邊，向西的河水很快流入太平洋，向東流的河水需經過一段時間後才會到大西洋，故有較長的時間溶解鹽分；　太平洋的雨量平均比大西洋多，更能沖淡表層海水的鹽度（圖4.29）。 海水的表面溫度高低主要取決於太陽日照量的多寡，但也有部分區域會受到洋流或湧升流的影響，因此一般而言最低海水溫度出現在南北極區，極區海水結冰的溫度約為1.9℃，這種冰點低於0℃的情形，是受到鹽度的影響，鹽度愈高，海水冰點溫度愈低。海水溫度隨著緯度降低而逐漸升高，在赤道海域接收到多量的陽光熱能，使得最高溫度約30℃（圖4.30）。 　　在低緯度之區域，依海水溫度在垂直方向上的變化，可以分為三層。在最表層處，因海水受到各種作用而攪動，此層海水的混合相當均勻，水溫在垂直方向上變化不大，深度從0到50或100公尺間，此層通常也稱為混合層；第二層為斜溫層，在此層的溫度隨深度迅速下降，深度從混合層以下至1000 公尺左右；第三層為深水層，溫度隨深度緩緩地往下降低至海底。在高緯度之區域，上下層海水溫度差距不大，海水混合較均勻，故斜溫層不明顯（圖4.31）。 各地海水的組成比例大致上不會改變。 海水鹽度的差異主要顯示在水平的南北方向上。

表層海水鹽度的分布(三) P.68 表層海水鹽度在南北緯20~30度最大：副熱帶高壓 帶蒸發量大、降雨少 赤道地區因降雨多故鹽度小，高緯區因融冰致鹽度較低

海水鹽度隨深度的垂直變化 P.69 鹽度的垂直分布隨測量地點不同，分布型態有極大的差異。 深水層鹽度變化小。

Q：哪種地方的海水表層可以有較高營養鹽含量？ P.69 海水中的營養鹽 Q：表層與深層何處營養鹽含量較高？ 來源：主要為大陸河流帶來的岩石風化物質、生物遺骸分解的產物、大氣中的灰塵以及排入河川中的廢棄物等。 表層因受植物分解含量少、深層濃度高(表層海洋生物活動會消耗大量營養鹽；生物死亡殘骸下沉到深海，被細菌分解後釋出營養鹽)。 湧升流區帶來下層營養鹽，常形成良好漁場 Q：哪種地方的海水表層可以有較高營養鹽含量？ 臺灣 圖:臺灣附近的重要湧升流海域

大洋中各種營養鹽的垂直分布 P.69 表層營養鹽較少: 浮游生物行光合作用消耗二氧化碳、產生氧、消耗營養鹽。

海水中的O2與CO2 P.69 二氧化碳溶解度較氧氣高，故海水中的二氧化碳含量較氧多。 浮游生物光合作用消耗二氧化碳、產生氧、消耗營養鹽。 二氧化碳：海水表層因浮游植物行光合作用含量最少 、深層較多 。 氧氣：和CO2相反，表層最多 、深層較少。

【例題】 下列選項中，影響表面海水鹽度最重要的兩個因素為何？（應選2項） (A)雲量　(B)降雨量　(C)陽光強度　(D)海水蒸發量　(E)海水表面溫度。 【100學測】 【答案】(B)(D)

小歇 上次到一家百貨公司去逛， 碰到一位男士要為他老婆買胸罩 但他並不知道他老婆的size有多大， 專櫃小姐很耐心的幫他 專櫃小姐說“有文旦那麼大嗎？“ 男士說“不，要小一點 ““橘子那麼大？“ “不，還要再小一點““ 那麼，雞蛋大？“ “對了，對了“那人說“是煎過的“

4-3 大氣的結構與組成物質 P.70 63

大氣壓力的垂直分布 大氣壓力因空氣重量產生，因此愈高處氣壓愈低。 大氣質量集中於近地表，因此愈高處氣壓隨高度變化愈小。 約一半(50%)的空氣集中於地表6公里內

氣壓隨高度的變化 P.70 Q：低對流層大氣壓力隨高度的變化率？ 近地表大氣壓力約每升高1公里，氣壓下降100hPa。 利用這種對應關係可以將氣壓值當作高度值來應用。高度計是測量氣壓,轉換成高度的一種應用。

【例題 】 右圖為大氣壓力與離地高度的關係圖，下列有關氣壓的敘述，何者錯誤？ (A)利用氣壓與高度的相關性，氣壓計也可以作為高度計　(B)地面的氣壓相當於高約76公分水銀柱底面承受的壓力　(C)離地面8公里處的高空氣壓，大致已小於0.5大氣壓　(D)距地面愈高，其氣壓隨高度的變化率愈來愈大。【92學測】 【答案】(D)

Q：大氣層依溫度隨高度的變化可分哪四層？ P.70 Q：大氣層依溫度隨高度的變化可分哪四層？ 依溫度隨高度增加或遞減，可將大氣分為對流層、平流層、中氣層、熱氣層 4.1.2 溫度隨高度的變化 大氣在垂直方向若按照溫度的分布，由地表而上可區分為對流層、平流層、中氣層及熱氣層（增溫層）（圖4.1）。人們感興趣的天氣與氣候現象都發生在對流層內，而大氣不穩定時產生的對流也侷限在此，這也是此層命名的由來。平均而言，對流層內溫度隨高度的變化，約為每上升 1 公里溫度下降 6.5℃。 為什麼溫度會隨高度的增高而下降呢？這是由於進入地球大氣的太陽輻射能量，大部分穿透大氣而被地球表面吸收，熱量再透過傳導、對流及輻射等方式，由地球表面傳給其上的大氣。如此，地球表面可視為大氣的熱源，加上大氣輻射冷卻與大氣對流加熱，兩者間之能量過程有趨向平衡的趨勢，因此在對流層內，愈靠近地面溫度愈高，愈遠離地面溫度愈低。 在平流層內，由於臭氧濃度高，臭氧吸收紫外線可加熱此層大氣，所以平流層溫度會隨高度增加而上升。中氣層則因隨著高度增加，逐漸遠離其下平流層的臭氧加熱，使得溫度逐漸下降。熱氣層內，主要因太陽紫外線與X射線照射，造成氧分子與氮分子的分解和游離化，又因這些原子與離子對這些短波太陽輻射有強吸收作用，使得「溫度」隨高度增加而上升。在這裡，「溫度」很高不可誤解為很「熱」，這是因為在此層中，高溫是指空氣個別粒子所具有的動能，但因此層高度的空氣成分已經很少，所以真正因碰撞而傳到人體（或溫度計）的總能量實際上是很少的。 影片—大氣的分層、水循環

對流層 P.70 Q：對流層顧名思義空氣會如何運動？ WHY？ 對流層因大氣中富含溫室氣體、會吸收地表輻射 ，空氣易因地表的熱力作用而產生對流。 地表輻射 冷 熱 高度愈高，輻射熱減弱且空氣越稀薄，氣溫越低。 氣溫隨高度的變化：高度每增加1 Km，氣溫下降約 6.5 ℃。

逆溫 氣溫隨高度增加而增加的現象稱之 平流層與增溫層一般均為逆溫層。 逆溫層中大氣穩定(不對流)，少垂直方向的運動 近地面發生逆溫層，容易造成空氣汙染物堆積。 輻射逆溫 無雲、乾燥的夜晚，近 地面輻射冷卻速率較高 空快，而形成逆溫層。 水氣含量充足時，會形 成霧或露。 高度 (km) 溫度(℃) 日間 夜晚 逆溫層

對流層 P.70 空氣有顯著的對流運動 富含溫室氣體,可吸收地表輻射使氣溫隨高度遞減 高度隨季節.緯度變化(夏季及赤道較高) 空氣密度最大,水氣含量最豐 天氣變化主要發生於此 P.70 70

平流層 厚度：對流層頂~ 約50㎞ 臭氧層 (20~35km 濃度最大)吸收太 陽紫外線，使氣 溫隨高度遞增 氣流穩定(平流) 適合國際飛航 P.71

中氣層 厚度：平流層頂~80㎞ 空氣稀薄，氣溫隨高度遞減(3℃/㎞) 。 大氣中最低溫處出現在中氣層頂(-90℃) P.71

圖:電離層能反射電波,幫助無線電訊號傳播至遠處。 熱氣層(增溫層) P.71 厚度:中氣層頂~ 吸收太陽短波輻射,使得溫度(空氣分子的動能溫度)隨高度增加而上升 氧和氮因吸收太陽紫外線和X射線而分解呈游離態(電離層) 電離層可反射較長波的無線電波 極光發生於此 圖:電離層能反射電波,幫助無線電訊號傳播至遠處。

【例題 】 一般而言，對流層中的大氣溫度隨著高度增加而下降。在對流層中，全球平均的降溫率大約是每公里下降攝氏6.5度，臺灣 嘉義測站（海拔約27公尺）七月分的長期平均氣溫是攝氏28.4度。試考慮地面熱源與大氣降溫率的因素，推論下列何者最可能是臺灣 玉山測站（海拔約3845公尺）七月分的長期平均氣溫？ (A)  12℃　(B)  4℃　(C) 8℃　(D) 18℃　(E) 28℃。【94學測】 【答案】(C)

【例題 】 地球大氣的垂直溫度結構如圖所示。增溫層的溫度所以會隨高度而增加，其原因最可能為下列何者？ (A)增溫層最接近太空 (B)增溫層受到太陽風的影響 (C)增溫層接受來自太陽與地表的輻射 (D)增溫層吸收太陽輻射中的紫外線、X光 (E)增溫層的空氣密度稀薄，空氣分子間隔很大 【98學測】 【答案】(D)

妳真美 情人節到了， 男孩問女孩：妳喜歡什麼花？ 女孩羞答答道：我喜歡兩種花。 男孩急切地問：哪兩種？我送給妳！ 女孩低頭小聲說：有錢花，隨便花！ 男孩 傻傻地說：妳真美！ 女孩嫵媚地問：我哪美？ 男孩深情地說：想得美 !!

4-3.2 大氣的組成 P.72 定量組成 不定量組成 氣體種類 占乾空氣體積 百分比（％） 占空氣體積比（ppm） 氮 78.08 水氣 4-3.2 大氣的組成 P.72 定量組成 不定量組成 氣體種類 占乾空氣體積 百分比（％） 占空氣體積比（ppm） 氮 78.08 水氣 0～40,000 氧 20.95 二氧化碳 388 氬 0.93 甲烷 1.7 氖 0.0018 氧化亞氮 0.3 氦 0.0005 臭氧 0.04 溫室氣體

溫室氣體與溫室效應 P.72 大氣中H2O、 CO2、CH4、 O3、N2O(氧化亞氮) 、CFCS 、 HFCs(氫氟碳化物)、 PFCs(過氟化碳)、全氟碳化物、六氟化硫 …等溫室氣體，可吸收地表紅外線(長波)輻射，再輻射回地面，使地球保持溫暖、適合生物生存發展，此現象稱溫室效應。 溫室氣體若大量增加，會加劇溫室效應，可能破壞地球原有的熱平衡，使地表溫度逐漸上升，致使地球系統失衡，引發複雜的變遷。

溫室效應為地球產生保溫作用

2005～2009年　夏威夷測站所測出的CO2濃度

2005～2009年　全球的CO2濃度

【例題】 99學測 右圖為某地1972-1981 年間所觀測到大氣中的CO2 濃度變化，該地的季節區分為：春季為2-4 月，夏季為5-7 月，秋季為8-1 0 月，冬季為11、12 月和隔年1 月。下列關於該地大氣中的CO2濃度變化的敘述，何者正確？ (A)每年冬季CO2 濃度有增加的趨勢 (B)每年春季CO2濃度有降低的趨勢 (C)每年12月所測得的CO2 濃度最低 (D)每年CO2濃度的變化趨勢無固定的規律 【答案】(A)

The End 續: 腦力激盪及其他參考資料 有一個國小的小學生 愛上了他的老師 忍了很久 終於決定跟老師示愛老師面有難色 有一個國小的小學生 愛上了他的老師 忍了很久 終於決定跟老師示愛老師面有難色 跟他說 我們...差的太遠了啦 學生說 老師 請你相信我 我會愛你一輩子 老師忍不住了 心想 就直接說原因好了"我不要小孩子啦" 學生聽了很樂"老師 你放心 我會很小心的"

百寶箱4-1　臺灣三大岩類的分布 臺灣為板塊碰撞所形成的新興島嶼。在板塊衝撞隱沒時，常引起安山岩成分的火山活動。 臺灣北部的大屯火山群、基隆火山群以及東部海岸山脈的主要組成均為安山岩。 澎湖群島由地殼裂隙溢出的玄武岩組成。 馬祖和金門則有中生代的花岡岩。

百寶箱4-1　臺灣三大岩類的分布 臺灣最古老的岩層是中央山脈中生代的變質岩，自西而東，岩石的變質度逐漸升高。 西部麓山帶和西部平原則為沉積岩，以砂岩和頁岩為主，部分含有化石。

腦力激盪4-3 地殼有大陸地殼和海洋地殼之別，兩者的厚度與組成均有明顯的差異。為什麼大陸地殼比海洋地殼厚上許多？ 因為大陸地殼的密度（約2.7g/cm3）較海洋地殼（約2.9g/cm3）小，兩者皆位於密度較大且較具塑性的地函之上，為使底下的壓力平衡，所以大陸地殼的厚度就會較厚。

顯微鏡下的岩石 火成岩的深成岩 碎屑沉積岩　　　變質岩　　 火成岩的火山岩　 生物沉積岩