製作人:陳亭又、王祈豐 指導老師:黃國明老師 地牛翻身 製作人:陳亭又、王祈豐 指導老師:黃國明老師

壹、研究動機 台灣的地震非常的多，我們身處這樣危機四伏的環境中。所以我們要試著設計防震建築，並且測試他們的耐震度。

貳、研究目的 研究地震所造成的危害以及地球板塊的運動即從古到今發生的地震，還要實驗測試地震強度所帶來的危害。

參、研究問題 1.蒐集地震基本資料與常識 2.研究世界上的板塊運動 3.研究台灣的重大地震事件 4.實驗地震級數所造成的傷害 5.研究該如何防震並自製防震物品來測試強度 6.參觀地震研究中心

肆、研究成果

1.地震的基本資料

研究方法 研究工具 1.資料蒐集、分析整理 2.觀察法 3.實驗法 4.其他：參觀法

研究方法 研究流程 1.決定研究主題。 2.蒐集相關資料(歷史、地震資料) 3.製作實驗建築。 4.設計實驗 5.進行實驗。 6.拍攝影片、照片。 7.改良實驗建築 8.實驗改良建築耐震度 9.分析(實驗結果)和比較(改良前、改良後)…。 10.歸納資料。 11.製作研究報告。

台灣地震歷史 南投地震 2013年3月27日台灣時間上午10時3分19.7秒 921大地震 1999年9月21日凌晨1時47分15.9秒 南投地震 2013年3月27日台灣時間上午10時3分19.7秒 921大地震 1999年9月21日凌晨1時47分15.9秒 梅仔坑地震 1906年3月17日於台灣時間凌晨6時43分 瑞里地震 1998年 花蓮地震 1986年11月15日晨5時20分

世界地震歷史排行 1. 9.5Mw(芮氏規模) 智利 1960/5/22 2. 9.3Mw(芮氏規模) 蘇門答臘 2004/12/26

地震成因 地震可分為自然地震與人工地震（例如：核爆）。 一般所稱之地震為自然地震，依其發生之原因又可分為： （1）構造性地震。 （2）火山地震。 （3）衝擊性地震（例如：隕石撞擊）。 其中又以板塊運動所造成的地殼變動為主。 由於地球內有一種推動岩層的應力，當應力大於岩層所能承受的強度時，岩層會發生錯動，而這種錯動會突然釋放巨大的能量，並產生一種彈性波，我們稱之為地震波當它到達地表時，引起大地的震盪，這就是地震。

斷層1 造成地震的力量來自板塊的推擠、拉扯或錯動：而地震發生的地點，則通常在已有的斷層上。斷層是岩層斷裂的地方。地表其實是由不同性質的岩石，一層層相疊而成的，這一層層的岩層如果發生斷裂，斷裂的地方就叫做斷層。 斷層有斷層面、斷層線和斷層盤三要素: 斷層面是指岩層受力後發生相對位移的破裂面。 斷層線是指斷層面與地面的交線 斷層盤是指斷層面兩側的斷塊稱為 斷層盤。斷層面上方的為上盤， 下方的為下盤；上升的盤為上升盤， 下降的盤為下降盤。

斷層2 常出現在張裂型板塊邊界。 正斷層 常出現在聚合型板塊邊界。 逆斷層 常出現在錯動型板塊邊界。 平移斷層 岩層受張力作用，下盤被拉開，上盤向下移動。例如：中洋脊。地表岩層位在斷層線「上盤側」的較年輕，「下盤側」的較古老。 逆斷層 常出現在聚合型板塊邊界。 岩層受擠壓，上盤被推向上移動。例如：台灣西部的斷層。地表岩層位在斷層線「上盤側」的較古老，「下盤側」的較年輕。 平移斷層 常出現在錯動型板塊邊界。 岩層受剪力（一組平行但作用方向相反的力）作用，斷層兩側的岩層發生水平方向的移動。例如：中洋脊帶上的轉形斷層。

世界著名斷層：聖安德列斯斷層 此斷層約1300公里長，位於太平洋板塊和北美洲板塊的交界處，橫跨美國加利福尼亞州西部和南部以及墨西哥下加利福尼亞州北部和東部的斷層。這是地球上地層活動最頻繁的區域之一，最近一次的重大地震紀錄是1906年，強度達芮氏規模7.8的舊金山大地震。

台灣著名車籠埔斷層 引發集集地震的車籠埔斷層是屬於逆斷層，也就是地表斷裂時上盤（車籠埔斷層東側）岩層抬起，下盤（斷層西側）則相對下降。斷層活動時，斷層兩側岩層不僅造成不同高度的地面落差之外，也有水平錯移的現象。車籠埔斷層大致以南北方向延展將近百公里，石岡地區因為位於地表斷層線的末端，破裂方向在此地轉為東西向，斷層南側岩層成為上盤。斷層通過石岡壩，造成石岡壩的毀損，在此垂直落差有9.8公尺。

地球地震帶

臺灣地震帶1 (1)西部地震帶：主要係因為板塊碰撞前緣的斷層作用引發地震活動，由於斷層構造多侷限在地殼部分，因此震源深度相對較淺（約 10 餘公里）。但由於西部地區人口稠密、工商建設發達，因此每每有大地震發生時都會造成較嚴重的災情。

臺灣地震帶2 (2)東部地震帶： 此地震帶之地震係直接肇因於菲律賓海板塊與歐亞板塊碰撞所造成，地震活動頻率最高。沿台灣本島平行方向向北延伸經台東、成功、花蓮到宜蘭，而與環太平洋地震帶延伸至西太平洋海底者相連。震源深度可達到 300 公里 左右。

臺灣地震帶3 (3)東北部地震帶： 此帶係受沖繩海槽擴張作用影響，自蘭陽溪上游附近經宜蘭向東北延伸到琉球群島，屬淺層震源活動地帶，並伴隨有地熱與火山活動現象（龜山島附近）。

地震神話 中國古老的傳說中，地震是一種稱為鰲魚的動物所引起的；日本的神話裡，地震是鯰魚在興風作浪；希臘有海神波賽頓引發地震的神話故事；北美有些原住民部落相信大地是由幾隻烏龜駝著的，每當烏龜彼此爭吵，大地就會顫動；過去中美洲的住民則以為抬著大地的神會偶爾將大地抖一抖。

地震會引發的災害 直接性災害 間接性災害 1.地面斷裂 1.火災 2.山崩 2.水壩破壞 3.岩層液化 3.建築物傾毀 4.地陷 5.海嘯

地鳴與地光 大地震時常伴隨地鳴或地光。地殼也會發出吼叫，這樣特殊的異相，讓人人心惶惶。地鳴通常伴隨而來的，就是具破壞性的大地震。在地震來臨前10秒、震度達到5級加上靠近最嚴重的震央，就有機會聽到這種地表的低鳴。 大地震來臨前，天空還會散發紫紅色的地光，滿天的紅光讓人看了不寒而慄，唐山大地震就曾經出現。地震伴隨的地光，有多種解釋，可能是地殼磨擦產生的熱能，也可能是大氣電場急遽轉變的結果。

地震波(分為體波, .表面波) 1.體波（Body wave）: Ｐ波:又稱為「初達」波，質點運動和波傳播方向一致。傳遞速度最快，平均每秒約可行進5~7公里，最早被地震儀偵測到的地震波，震動量通常較小。 Ｓ波: S波又稱為「次達」波，歷時較長而且強烈的水平搖晃。它的傳遞速度較慢，平均每秒行進3~5公里，破壞性通常也較高。

地震波 2.表面波（Surface wave）：沿地球表層或地球內部界面傳播，主要可分為： 洛夫波（Love wave）：質點沿著水平面產生和波傳播方向垂直的運動。 雷利波（Rayleigh wave）：質點在平行於震波傳播的垂直面上，沿著橢圓形軌跡振動。

地震級數 程度 芮氏規模 地震影響 大約發生頻率（全球） 極微 2.0以下 很小，沒感覺 約每天8,000次 甚微 2.0-2.9 人一般沒感覺，設備可以記錄 約每天1,000次 微小 3.0-3.9 經常有感覺，但是很少會造成 損失 估計每年49,000次 弱 4.0-4.9 室內東西搖晃出聲，不太可能 有大量損失。當地震強度超過 4.5時，已足夠讓全球的地震儀 監測得到。 估計每年6,200次 中 5.0-5.9 可在小區域內對設計／建造不 佳或偷工減料的建築物造成大 量破壞，但對設計/建造優良的 建築物則只會有少量的損害。 每年800次

地震級數2 程度 芮氏規模 地震影響 大約發生頻率（全球） 強 6.0-6.9 可摧毀方圓100英里以內的居住區。 每年120次 甚強 7.0-7.9 可對更大的區域造成嚴重破壞。 每年18次 超強 8.0-8.9 可摧毀方圓數百英里的區域。 每年1次 極強 9.0-9.9 摧毀方圓數千英里的區域。 每20年1次

2.地震實驗

1.實驗設計表格 級數 搖動方法 測試的物品 搖晃時間 0級 0秒 1級 2級 5秒 3級 10秒 4級 5級 12秒 6級 7級 8級 無 0秒 1級 2級 吹氣 樂高城門、房子、橋 5秒 3級 垂直移動，位移2公分，每秒鐘搖一下 10秒 4級 水平移動，移3公分，每秒鐘搖二下 5級 水平移動，位移4公分，每秒鐘搖二下 12秒 6級 水平加垂直移動，移5公分，每秒鐘搖二下 7級 水平加垂直移動，位移5公分，每秒鐘搖三下 8級 上下翻動，垂直位移3公分，每秒鐘搖一下 15秒 9級 上下翻動加電風扇，垂直位移5公分，每秒鐘搖二下 10級 上下翻動加硬物撞擊, 垂直位移5公分，每秒鐘搖三下

地震實驗1(未改良) X O 級數 樂高城門 樂高橋 樂高摩天大樓 0級 1級 2級 3級 4級垂直 4級水平 5級垂直 5級水平 6級 7級 8級 9級

改良實驗建築結果 (1)加地基(如圖一) 我們利用保麗龍做地基，固定城門, 差不多可以多耐震一級。 (2)加阻尼器 (如圖二) 我們重新建造大樓，並試著用抗震阻尼器(黏土與鋼珠製)來測試, 效果非常好，可以支撐很大的地震。 加地基 (圖一) 加阻尼器 (圖二)

改良實驗建築結果 其他方法：(本次研究不含這些方法) (3)動力夯實法 (4)抗震箍筋工法 (5)不可以蓋頭重腳輕的房子 (6)避免盆地效應、共振 (7)建築用鉛心橡膠支承墊 (8)盤式支承隔震器(用於保護國寶) (9)斜撐支承器 (10)避免順向坡破壞

地震實驗2(已改良) 城門加地基與摩天大樓加阻尼器實驗結果 第十級 城門 摩天大樓 第一級 Ⅹ 第二級 第三級 Ⅹ 第四級 第五級 第六級 Ⅹ  第四級 第五級 第六級 O 第七級 第八級 第九級 第十級

伍.研究結論 1.有加阻尼器和地基的建築物會比沒加的耐震度要高。 2.房子要盡量蓋成橫、直向結構都有的建築物。 3.台灣地震那麼多的原因是因為台灣剛好位於「歐亞板塊」與「菲律賓海板塊」兩個板塊碰撞的地方。 4.實驗時房子最常倒的就是地基不穩了。 5.在山坡地蓋房子不能蓋在順向坡的地方, 並須興建擋土牆與山要保持適當距離。

陸.研究建議 1.實驗前，盡量先找好容易做的防震工法且先備妥材料。 2.實驗時記得要拍照、錄影，因為實驗物品可能會要拆掉。 3.要做阻尼球時，重量要適中。 4.做地基時打樁不能打太淺，不然效果會不好。

柒.研究心得 祈豐：由於台灣常有板塊運動，也常常新聞就會有一個地震插播，因此我們平時就要做好地震的防範，經過這次專題研究，我也知道有那麼多防震工法，地震的災害又那麼多種。希望以後人們可以發明出更早的預測地震的系統, 以避免人民的生命與財產的損失 !

柒.研究心得 亭又：台灣因為位於歐亞大陸及菲律賓海板塊之間，所以發生地震當然是家常便飯。但人們卻一點也不熟悉這個對人類意義重大的事。經過這次的專題研究，我瞭解了地震的各種知識，也親手做了防震設施，希望以後能讓大家認識並更加防範它。

捌.參考文獻 1.書籍：作者（年份）。書名。出版地：出版單位。 廖偉國審訂(2015) 。一看就懂地理百科。遠足文化事業出版社。 Anita Ganeri(2014) 。神奇酷地理5：翻天覆地的地震。小天下 Mary Pope Osborne(2007) 。 神奇樹屋24：絕命大地震。小天下 2.雜誌期刊：作者（年份）。篇名。期刊名，卷期數，頁碼。 Newton 少年叢書(1999) 。地震大怪獸。牛頓出版社。 3.網路資源：作者（年代）。篇名。來源 交通部中央氣象局, 地震百問。取自 http://www.cwb.gov.tw/V7/knowledge/encyclopedia/eq000.htm 北一女中地球科學網站, 地質教室。取自http://web.fg.tp.edu.tw/~earth/learn/eq/index.htm ４.圖片來源： 「安全耐震的家-認識地震工程」http://www.ncree.org/SafeHome/ncr06/ncr2.htm 「芮氏地震規模 維基百科」http://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%AD%94%E6%96%B9 「北一女中地球科學網站」, http://www.cwb.gov.tw/V7/knowledge/encyclopedia/eq000.htm

玖.有獎徵答 Q1: Ｐ波平均每秒約可行進幾公里? A1: 5到7公里 Q2: 中國古老的傳說中，地震是一種稱為什麼魚的動物 所引起的? 發生的? A3: 智利

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