地球科學

什麼是地震呢？還有地震是怎麼產生的？

地震（earthquake），在古代又稱為地動，一般發生在地殼之中，是地球內部運動引起的地表震動，與颳風、下雨、閃電一樣，都屬於地球上經常發生的一種自然現象。絕大多數的地震是由地殼運動所引起的。地球上板塊之間的相互擠壓碰撞，造成內部剛硬的岩石受到力的作用，在板塊邊緣及板塊內部產生錯動和破裂，在發生斷裂的瞬間，釋放出長期累積的能量，產生彈性波向各方傳播，往往就會產生地震，引起地面震動的現象。我們可以拿一支塑膠尺來作實驗，當我們將尺彎曲時，尺的兩端受到施力向下彎曲，而尺的中央則向上凸起。當我們施力超過塑膠尺能夠承受的範圍時，尺凸起的部位就會斷裂為兩塊，產生振動，這就是地震發生的原因，我們將它稱為「彈性回跳理論」，是由美國地質學家李德（Henry Fielding Reid）在1911年所提出的。引發地震的原因有很多，大致可區分為自然因素與人為因素：自然因素包括斷層錯動、火山活動、大型山崩、岩溶塌陷、隕石撞擊等；人為因素包括人為自然地形的破壞、大量氣體（特別是沼氣）遷移或提取、水庫蓄水、採礦、油井注水、地下核子試爆等，都會引發地震。

我在Google Earth上發現這個地方的邊邊就跟拼圖一樣，好像可以拼起來喔！請問怎麼會這樣啊？

喔～喔～喔～你真聰明！竟然會發現這兩邊的海岸線非常相似。這個地方就是我們所說的「東非大裂谷」（East African Great Rift Valley），也有人稱它為「東非大峽谷」或「東非大地溝」！從衛星照片上來看，這個地方猶如在地表上劃出一道巨大的傷疤，長度相當於地球周長的1/6，因而得到「地球上最大傷疤」的稱號。另外，它可是板塊構造學說和大陸漂移學說中最直接、重要的證據呢！大約在1000多萬年前，由於非洲東部正好處於地函物質上升流動強烈的地帶，使得該處上湧的地函物質在上升流作用下，促使地殼隆起、抬升形成高原，而上升流向兩側相反方向的分散作用，則使地殼脆弱的部分張裂、斷陷而成為一個巨大的、陷落的裂谷帶，這一作用至今仍不斷地影響該地，造成陸地持續以每年2～4公釐的速度向兩側擴展著。 現在關於東非大裂谷未來的走向有兩種不同的說法，一種是支持板塊學說的學者，認為未來板塊還會進一步擴張，約在數億年後這裏就會變成海洋；但是有的學者不同意這種說法，他們認為這地殼陷下去以後，還會再抬升起來。甚至有些地理學家預言，未來非洲大陸將沿裂谷斷裂成兩個大陸板塊。 圖說：很多人都以為裂谷不過是幾公尺寬的狹長縫隙，但實際上它平均寬度達到幾十公里寬。這條裂谷帶的位置已超過東非的範圍，延伸到死海地區，北起約旦河、死海和亞喀巴（Aqaba）灣，向南沿紅海進入衣索比亞的達納基勒（Danakil）窪地，繼而是肯亞的魯道夫湖、奈瓦沙（Naivasha）湖和馬加迪（Magadi）湖，坦尚尼亞境內東緣有一段因受風化侵蝕已不太明顯。之後，裂谷經希雷（Shire）谷到達莫三比克的印度洋沿岸。全長約6,400公里（4,000哩），平均寬度約48～64公里（30～40哩），至谷底的平均落差600～900公尺（2,000～3,000呎），有些地段甚至達2,700公尺（9,000呎）以上。 作者：陳怡吟 審查：林明聖

岩石可以分為哪三大類？岩石有哪些常見功用呢？

岩石可以分為哪三大類？ 岩石可分為火成岩、沉積岩、變質岩三大類。地底下的高溫岩漿可能噴發出地面，或侵入岩層裂隙，當岩漿冷卻凝固之後所形成的岩石稱為火成岩。噴出地面的火成岩又稱為火山岩(噴出岩)，在地下降溫冷卻的火成岩又稱為深成岩(侵入岩)。一般來說，侵入岩的冷卻時間較長，岩漿中的礦物結晶較大，最常見的花岡岩就屬於此類。 像陽明山國家公園、觀音山、海岸山脈的安山岩，以及澎湖群島的玄武岩，多屬於噴出地面、冷卻速度較快的火山岩，礦物結晶較小。地球表面的石頭，長期受到風吹、日曬、雨淋等風化作用，逐漸變得鬆軟，最後崩解成小碎塊。岩石碎屑被雨水沖到溪流後，隨著河水流到低漥的湖泊或海洋重新堆積，再經過壓密和膠結作用，就會形成沉積岩。這類的沉積岩稱為碎屑沉積岩，依顆粒由大而小可分為：礫岩、砂岩、頁岩或泥岩。 另一類沉積岩是因為化學作用或生物作用而形成的，如：海洋生物分泌碳酸鈣可形成石灰岩，而帶有碳酸鈣的地下水，沿著岩層縫隙向下滴滲，沉澱堆積成鐘乳石，都屬於此類的沉積岩。 原本已經存在的火成岩、沉積岩或變質岩，在地底下如果受到高溫高壓的影響(尚未到達熔化變成岩漿的程度)，而改變原有的礦物、化學組成或岩石組織，就稱為變質岩。造成岩石發生變質作用的原因包括板塊運動或岩漿入侵等。 同一種岩石，在地下不同溫度和壓力的環境下，會形成不同種類的變質岩。以頁岩為例，頁岩經過輕度變質作用會形成板岩，若受到中度的變質作用，則可能形成片岩。 變質岩依礦物晶體的排列模式可以分為兩大類：一是組成礦物在變質作用後形成有規律且平行的排列，稱為葉理狀岩理，包括：板岩、片岩、片麻岩等，二是礦物只有再結晶，並沒有重新排列的現象，稱為非葉理狀岩理，包括：大理岩、石英岩等。 岩石有哪些常見功用呢？ 臺灣是個多山的島嶼，自然也是岩石寶庫。不管是火山噴發，岩漿冷卻凝固形成的火成岩；或由一層層泥沙沉積、膠結起來的沉積岩；還是受到板塊擠壓，重新變成的變質岩，都是質地優良的石材。 以臺北縣觀音山和澎湖群島這兩個火山地區來說，兩地的火成岩質地都相當堅硬，顏色也樸素，常常作為雕刻寺廟龍柱、石獅，甚至墓碑的材料。 台灣的西部丘陵，大都是沉積岩，以前人們往往就地取材，把堅硬的砂岩鑿成一塊塊石磚，砌起石頭屋。 受到板塊運動的影響，中央山脈多為變質岩。其中，被原住民利用最廣泛的就是板岩，因為板岩容易劈開，一片片疊起來就可搭建成石板屋。裂開的板岩邊緣非常薄，像刀子一樣鋒利，可以做成狩獵武器！板岩的妙用不止於此，在板岩上烤肉還真是風味絕佳。 變質岩大多擁有美麗的花紋，包括片岩和大理岩都是。這些石頭的外觀變化萬千，有的帶著神秘的各色花紋，好像山水畫一般，深受人們喜愛，不管是建築物地板，或雕刻藝術品都少不了它。此外，台灣最有名的變質岩~大理岩，還是水泥的原料呢！

節理和斷層如何區分？地震和斷層有什麼關係呢？

節理與斷層如何區分？ 岩石雖然堅硬，可是，地殼變動的巨大力量，卻可能超過它的強度，導致岩石破裂，產生裂痕，這就是所謂的節理。當溫度急遽改變，岩石熱脹冷縮的程度超過了本身所能承受，岩石就會裂開，形成節理。 此外，地底下的岩層，因為上方岩層的重量而受到極大的壓力。在地殼變動的過程中，岩層逐漸被抬升，上面的岩層先露出地表而被侵蝕掉，使得底下的岩層壓力大為減輕。當壓力消失之後，原本受到「壓抑」的岩石，也伺機向上反彈，導致岩石破裂，產生節理。理還有一個好兄弟~斷層。節理和斷層都是外力作用在岩石身上造成的「傷痕」。這對難兄難弟「長相」的區別是：節理兩側的岩層並沒有移動，而斷層兩側的岩層卻沿著這道裂痕發生移動，看起來就像斷掉一樣。 地震和斷層有著什麼關係呢？ 斷層就好比是地層中的傷口，原本連續的地層在此斷裂開來，是地層中的脆弱部分，也可能就是容易引爆地震的地方，尤其是這一萬年以來曾經發生錯動的「活動斷層」，更是科學家專注的焦點。 一般人眼中的斷層，可能只是岩層表面的一條斜線，可是，科學家卻能從這條看似不起眼的斜線，找出造成岩層斷裂的元兇。 以垂直方向的斷層為例，斷層上方的岩層稱為「上盤」，斷層下方的岩層叫做「下盤」。當岩石兩側受到向外拉開的力量而導致斷裂，上盤就可能沿著斷層向下移動，這樣的斷層就稱為「正斷層」。 反之，如果岩石兩側受到向內推擠的力量而斷裂，上盤就可能沿著斷層向上移動，而下盤就像是往下移動一般，這種斷層稱為「逆斷層」。 台灣島位於歐亞大陸板塊與菲律賓海板塊的邊界，因為兩大板塊相互擠壓，所以島上有許多逆斷層。當板塊擠壓所累積的能量，往往會從舊有的斷層釋放出來，發生地震。在九二一大地震中，中部地區著名的集集線鐵路，有一段鐵軌被隆起的斷層抬升了好幾公尺，不僅嚴重彎曲，還硬是被擠壓的力量折斷。這就是最明顯的逆斷層實例。

什麼是土石流？如何避免危險的土石流？

什麼是土石流？ 土石流是快速塊體崩壞運動的一種，是水與泥沙、土石等固、液體混合後受重力下移而成的流動體。由於密度高，再加上沿陡高坡面或溪谷向下移動時，位能轉換成動能，加上能量大搬運力強，會不斷吞噬兩側鬆動的土石，因此雖然歷時短暫，但來勢兇猛，流速甚至可達每秒5公尺以上，產生強大的衝擊力，常在短時間內改變地表的形貌，沖毀或掩埋公路、橋樑、房舍、農田等各種設施，造成重大的災害。土石流發生的機制包括： (1)累積雨量250公厘以上或降雨強度每小時40公厘以上。 (2)地質條件不穩的山坡地，產生大量鬆碎的岩塊與沙土。 (3)略為傾斜的河谷，足夠的坡度才會因重力作用產生流動。 土石流的形貌在地形上可分為三個部分： (1)源頭區 河谷上游或源頭的山崩落石區，山勢陡峻，植被稀疏，岩層裸露，土石容易崩落堆積，常成碗狀或湯匙狀。 (2)流動區 河谷中下游，河床兩側有碎屑物，土石流由源頭產生後運動至此區，常合併此部份的土石，增加體積及能量後，破壞力增強。 (3)堆積區 位於河谷下游或出谷口處，坡度較緩，土石流物質堆積成。由源頭區、流動區至堆積區的整體形狀為伸長的舌狀。 如何避免危險的土石流？ 台灣島位於板塊交接處，受到板塊擠壓影響，岩層破碎，而高溫多雨的氣候條件導致強烈的風化作用，歲列崩落的岩塊往往堆積於山溝溪谷，成為土石流的材料。再加上人為不當的山坡地開發與土地利用，砍伐具有水土保持功能的森林，更加強了土石流爆發的危機。減少土石流的災情，除了做好水土保持工程，在易發生土石流的山區溪谷裝設降雨警報裝置，另外，遠離容易發生土石流的地區，也是維護生命財產安全的必要作為。