第6章 火山、地震與板塊運動 日本位於世界主要的火山帶上，火山的噴發有時會帶給人們生命財產上的重大損失，也顯示地球內部其實蘊藏著極大的能量。 圖為日本沖繩地區的火山。

第6章 火山、地震與板塊運動 火山與地震的發生，總是提醒著人們，看似平靜的地球，其實內部活動極為活躍。這些現象顯示地球內部蘊藏著極大的能量，影響了地表上海陸的分布、高山的形成，也可能對人類造成生命財產的嚴重損失。

◎火山活動與火成岩 陽明山國家公園一帶是臺灣北部極負盛名的休閒去處，人們在陽明山上看小油坑的地熱噴氣現象（圖6-1） 在北投、金山等地泡著舒服的溫泉(圖6-2) ，或到九份、金瓜石等地賞玩當地蘊藏豐富的金屬礦產，這些現象都與火山活動有關

圖6-1 陽明山 小油坑

圖6-2 北投溫泉

◎火山活動與火成岩 世界上許多地區也都有火山活動的現象，例如：著名的渡假勝地夏威夷，是由一系列火山島嶼所形成，直到現在，部分島嶼上的火山口仍然持續噴出熾熱的岩漿 當岩漿冷卻時，便會凝固形成岩石(圖6-3)，這類的岩石稱為火成岩，如澎湖的玄武岩、陽明山的安山岩及常用於建材的花岡岩等(圖6-4) 火成岩和變質岩

圖6-3 當岩漿冷卻時，會凝固形成火成岩（攝於夏威夷）

a.玄武岩 b.安山岩 c.花岡岩 圖6-4 三種火成岩

玄武岩、安山岩及花岡岩三種火成岩的比較 名稱 組成顆粒大小 代表 地區 岩漿冷卻快慢 鐵、鎂成分含量 二氧化矽成分含量 玄武岩 較小 澎湖 岩漿噴出地表後 即迅速冷卻凝固 ，形成岩石 多 少 安山岩 陽明山 中 花岡岩 較大， 清晰 可見 金門 岩漿在地底深處 緩慢冷卻，形成 岩石

火山活動 火山活動也常造成重大的災害，例如：公元79年義大利維蘇威火山(Mt.Vesuvius)爆發時，大量的火山灰掩蓋了整個龐貝城(Pompeii) 二十世紀時菲律賓品納吐波火山(Mt. Pinatubo)的爆發，不但造成約二千五百多人死亡，也迫使美國放棄位於當地的海、空軍基地，這些都造成了人類嚴重的生命財產損失 觀察這些現象，我們不難想像看似平靜的地球，內部其實蘊藏著極大的能量（圖6-5）

圖6-5 地球內部蘊藏著極大的能量，當火山爆發時，常會噴發出大量的火山灰，造成重大災害

◎褶皺與斷層 除了火山活動之外，還有許多自然現象可以表現地球內部的活動，如在郊外可觀察到彎彎曲曲的岩層（圖6-6） 想想看，要讓岩層彎曲需要多大的力量？這些岩層是如何被彎曲的呢？ 褶皺斷層和地震

圖6-6 彎曲的岩層（攝於天祥）

2. 取其中一塊黏土，將兩手分別置於兩端，並逐漸向中央施力（如圖b），觀察此時黏土的形狀變化及波形。 1. 將三塊黏土分別平放在桌子上（如圖a）。 2. 取其中一塊黏土，將兩手分別置於兩端，並逐漸向中央施力（如圖b），觀察此時黏土的形狀變化及波形。 3. 將步驟2.的黏土約略回復原狀後，取另一塊黏土彼此上下相疊（如圖c），用相同的力量重複步驟2.，觀察其形狀變化與步驟2.有何差異。 4. 最後，將三塊黏土彼此上下相疊，重複步驟2.，觀察當黏土愈厚實堅固時，受壓產生的形狀變化有何差異。 5. 將黏土靜置一段時間待其硬化後，再重複相同實驗，觀察會發生什麼現象。 模擬岩層褶皺

解答 步驟2.中當黏土受力後便會明顯產生中央拱起的背斜結構或是中央凹下的向斜結構。 步驟3.及4.中當岩層的厚度愈來愈厚，使用同樣的力量，所產生背斜及向斜構造的波長較長，震幅較小，波形與步驟2會有所差異。 步驟5.中當黏土硬化後，可塑性低，若力量超過其所能承受的程度時，黏土便會斷裂而非產生褶皺，這便是斷層的形成原理。 a.黏土平放在桌上 b.雙手向中央施力 c. 兩塊黏土上下相疊後，再向中央施力

◎褶皺與斷層 黏土受力後會產生彎彎曲曲的情況，同樣的，在野外所觀察到岩層的彎曲現象，也是岩層受力作用後的結果，這種現象稱為褶皺 當施力於變硬的黏土上時，黏土很容易就會斷裂，這樣的現象正如同用力去扳塑膠尺時，用力愈大則塑膠尺彎曲變形的程度也愈大，但當力量持續增加，塑膠尺便因無法承受而斷裂

◎褶皺與斷層 岩層受力時也是如此，在受力過程中岩層不斷累積能量，當岩層所受的力量超過其限度，便會發生斷裂，並釋放累積的能量，因而產生震動，這就是大家熟悉的地震，而岩層破裂錯動的地方就形成斷層 依岩層受力破裂錯動的型式，可以將斷層分為三種，分別是正斷層、逆斷層及平移斷層（圖6-7） 常見的地質構造

a.正斷層 b.逆斷層 c.平移斷層 圖6-7 三種斷層示意圖（表示岩層受力方向，表示岩層移動方向）

◎地震 岩層開始發生錯動的地方稱為震源，震源向上垂直投影至地面上的位置，稱為震央，而震央到震源之間的直線距離則為震源深度（圖6-8） 當地震發生時，常以地面上的人所感受到的搖晃程度，或物體受破壞的程度來描述地震的大小，稱為地震強度（簡稱震度） 我國中央氣象局將地震的震度分為 0-7 級，如表6-1所示 地震

圖6-8 震源及震央示意圖（圖上紅色線代表地震波以同心圓的方式向外傳播）

■表6-1 地震的震度 (資料來源：中央氣象局。※本表僅供參考，不必背誦) 震度分級 人的感受 屋內情形 屋外情形 無感 人無感覺。 1 無感 人無感覺。 1 微震 人靜止時可感覺微小搖晃。 2 輕震 大多數的人可感到搖晃，睡 眠中的人有部分會醒來。 電燈等懸掛物有小搖晃。 靜止的汽車輕輕搖晃，類似 卡車經過， 歷時很短。 3 弱震 幾乎所有的人都感覺搖晃， 有的人會有恐懼感。 房屋震動，碗盤門窗發出聲 音，懸掛物搖擺。 靜止的汽車明顯搖動，電線 略有搖晃。 4 中震 有相當程度的恐懼感，部分 的人會尋求躲避的地方，睡 眠中的人幾乎都會驚醒。 房屋搖動甚烈，底座不穩物 品傾倒， 較重家具移動，可 能有輕微災害。 汽車駕駛人略微有感，電線 明顯搖晃，步行中的人也感 到搖晃。 5 強震 大多數人會感到驚嚇恐慌。 部分牆壁產生裂痕，重家具 可能翻倒。 汽車駕駛人明顯感覺地震， 有些牌坊煙囪傾倒。 6 烈震 搖晃劇烈以致站立困難。 部分建築物受損，重家具翻 倒，門窗扭曲變形。 汽車駕駛人開車困難，出現 噴沙噴泥現象。 7 劇震 搖晃劇烈以致無法依意志行 動。 部分建築物受損嚴重或倒塌 ，幾乎所有家具都大幅移位 或摔落地面。 山崩地裂，鐵軌彎曲，地下 管線破壞。 (資料來源：中央氣象局。※本表僅供參考，不必背誦)

等震度圖 若在地圖上把地震時相同震度的地區相連，便可以得到等震度圖（圖6-9），並可據此推斷地震發生的位置及造成災害的大小 一般而言，距離震源愈遠，震度應愈小，不過各地地質條件不相同，因此等震度圖的範圍多為不規則狀

圖6-9 921大地震等震度圖（★表示震央位置）

◎地震 另一種描述地震大小的方法是地震規模，目前世界上通用的為芮氏地震規模，當地震規模愈大時，地震所釋放的能量愈多 對同一次地震而言，各地所測得的地震規模應相同 通常芮氏地震規模大於 7.0 都是大地震，如西元 1999 年發生的 921 大地震(芮氏地震規模7.3)、西元2004年年底發生於蘇門答臘的地震（芮氏地震規模9.0）等

右圖為臺灣地區某次地震強度分布圖，高雄站測得地震強度為3級，地震規模為6.2， 理論上臺南站測得之地震強度為X級， 6-1 右圖為臺灣地區某次地震強度分布圖，高雄站測得地震強度為3級，地震規模為6.2， 理論上臺南站測得之地震強度為X級， 地震規模為Y，有關X、Y值的大小， 下列何者正確？ 【91-1基測】 (A) X＝3，Y＞6.2 (B) X＞3，Y＝6.2 (C) X＞3，Y＜6.2 (D) X＞3，Y＞6.2 解答 地震規模是描述地震所釋放出來的能量，並不會因為地點不同而改變，故 Y ＝ 6.2 。而地震強度描述的是搖晃程度或物體破壞程度，因此可能因地點不同而改變。根據等震度圖判斷，臺南的震度大於高雄，故 X ＞ 3 。故答案為(B)。

地震災害 地震的發生是一種自然現象，但也會為人類帶來極大的災害，除了建築物的破壞外，引發的火災也常造成極大的傷亡，例如：1995 年的日本阪神大地震、1906年美國舊金山大地震等，均在震後發生嚴重火災而造成重大的死傷 目前尚無法準確預測何時會發生地震，因此做好防災準備並具備面對震災的應對知識，對於身處地震帶的臺灣居民特別重要（圖6-10）

圖6-10 地震災害防災事項 加強建築物的耐震設計，不任意破壞房屋結構；準備緊急背包；將櫥櫃及懸掛物固定妥當 打開大門，避免因門框變形而受困；關閉自來水、電器和瓦斯設備；躲在一個較矮且重心穩固的大型家具旁，以避免被掉落物打傷 圖6-10 地震災害防災事項

地震原因 透過火山與地震活動，可以清楚感受到地球內部並不如想像中平靜，而是具有大量的能量在運作著 由全球地震發生位置分布圖（圖6-11）及火山活動分布圖（圖6-12）得知，地震分布和火山分布幾乎吻合，不難察覺這些能量的釋放多集中在某些區域，究竟是什麼原因使得火山和地震的分布如此相像呢？

圖6-11 全球地震發生位置分布圖

圖6-12 全球火山活動發生位置分布圖