地球科學科

秀姑巒溪口左岸的海蝕平台屬於都巒山層中的石門火山角礫岩，為海岸山脈的火山在淺海噴發堆積而成。其岩性屬於安山岩質，其中所含的角閃石具有許多裂痕。因此希望透過實地觀察量測與角閃石擠壓實驗來瞭解角閃石的裂痕成因。由周圍岩石的裂痕方向可以推知此地擠壓的方向為西北西、東南東，和文獻吻合。而在研究過程中得知角閃石的c軸是堅韌的矽氧四面體雙鏈延伸，而a、b軸上金屬離子較少的a、b位址最為脆弱，受外力作用時，易斷裂形成解理。經測量發現當地角閃石破裂方向在東西向及西北東南向分布各約30%，並由角閃石受壓應力破裂實驗結果推知：礦物受外力除沿本身結構的弱面即解理面破裂外，也有機會因為應力作用而沿特定方向裂開形成節理。

我們發現泥漿土的比例愈高，發芽率相對的就有變低的趨勢。我們首先推測可能是跟礦物質多寡有關，但實驗結果卻顯示酸鹼度的影響性大於礦物質。我們運用不同種子當作變因，水源（自來水）、溫度陽光（陽台陰涼處）為固定因子，顯示了礦物質多寡對不同種子的發芽率影響性不大。我們運用不同的水源（自來水及硫酸水）當作變因，對相同種子、溫度及陽光（陽台陰涼處）為固定因子，結果顯示酸鹼度對於酸鹼範圍較廣的種子（小白菜）、嗜鹼性種子（金盞花）、嗜酸性種子（桔梗）的發芽率有明顯影響。

接連數個颱風侵台，造成大台北淹水，全省土石流災情頻傳，傷亡慘重，財產損失難計其數，及最近北部旱災，針對這些天然大災害，我們應該了解災害的成因，即使我們無法防止災害的發生，也應該學習如何減少災害帶來的損失。本團隊「天然災害研討社」經長期探討，發覺水災、土石流、旱災的成因錯綜複雜與河川有密切關係，故我們研究從認說河川開始，為了方便測量坡度，我們設計坡度測量器（如模型），河川中上游我們應用大自然之力，化解土石流的破壞力，我們發明了閘道堤，可為相關單位作為整治土石流的參考。河川下游部分，我們利用經濟的膠墊，發明了地下堤防，可供北部整治旱災、水庫、河川疏溶的參考。希望身為災區的災民，能利用此次科展，將研究的成果及發明提供專家參考，為整治山河盡點義務。

方位，一直是人們外出時最需要的重要工具之一。幾千年來聰明的祖先們發現自然界有許多方法可以用來判別方位，像是北極星、樹的年輪、苔蘚類植物生長的疏密.....等，而指南針的發明，使我們在外地迷路時，可以很方便找到方位，辨識回家的路。後來祖先們又發明了羅盤以應付航海上更精密的方位需求。可是當我們在野外沒有攜帶指北針，又沒有植物等自然方法知道方位時，「時錶法」就是一種不錯的方法。它所測出來的方向比植物更準，因為利用植物所指的方向只是一個大概，而時錶法所指的方向比較正確。那比較正確，就表示時錶法沒有誤差嗎？錯，經過和指北針比對後發現時錶法仍然有誤差。那是什麼影響時錶法所指的方向錯誤呢？有什麼輔助工具可以把誤差減到最小呢？這就是我們要研究的主題「時錶法的校正」。

大地孕育著萬物，「有土地就有生命」。對於這樣一片浩無邊際的萬物之母一一大地，我們總是充滿著感激與神妙的情懷。大地的生成，係經由無數細微顆粒，歷經漫長的歲月，逐慚沉積而成的。當其沉積的歷程中，由於粒子本身大小、質地的不同，以及環境因素的迥異或驟變，地層中的顆粒排列情形往往因時因地而有所不同。於是，造成了形形色色對生命有著不同貢獻的土地。本研究活動的目的，係藉著簡單的科學方法，分析土壤中顆粒粒度及排列的狀況，以窺探土地之生成與環境的關係。進而藉此一細微的成果，激起人們對於土地的認識及親切的情感，而能善加珍惜利用。

據統計台灣肥料之消耗量 1972 年為八十八萬噸，至日前，每年還以 10 ％之增加量累積，於此巨額消耗量中，氮肥佔最大部份，以1972 年而言，其消耗量約為氮素十七萬噸，世界其他各國，氮肥之消耗量也是最高。由過去發表之文獻，發現氮肥施於士壤後，被植物所利用者，僅佔 50 % ，其他 50 ％被流失，氮肥之流失除表面之逕流外，主要係以 NO3- 離子型態淋洗到地下水。山於肥料之流失，很自然地使造成水質汙染之問題。許多研究指出，如果水中含有 40 mg / l以上之 NO3-離子時，嬰兒飲用此種水後，則將發生變性血色蛋白血症或藍嬰（ blue baby )，而為害人體之健康。對於家畜，也同樣會發生許多病症， 1976 年美國伊利諾州農田之地下水經研究後，也發現其 NO3- 離子含量超過 60 mg／ l，已可導致小豬死亡。作者窮居在嘉南平原的一個偏僻農村裡，深知目前一般農民往往為了能在單位面積耕地上獲得高度產量，增加施肥已為其通行之手段。例如水稻作物，以往政府之氮肥推薦量為每公頃施八十公斤氮素，而今農民之施用量已增加到一倍，甚至於還有每公頃施二百公斤以上，如此，農民並沒有考慮到其增施之肥料量楚否有效於作物，抑或產生流失作用。鑒於施肥影響水質污染之重要性，作者自 1972 年開始對於嘉南平原農業區之地下求質進行調查研究，俾供有關單位參考。

我們為了讓大家更了解我們北投區的生態樂園─關渡沼澤的地理環境，特地利用團體活動時間，作了以下的研究。(如圖一)

玩泥巴是我們兒童最喜歡的遊戲。尤其在農村長大的我們更是樂此不疲。黏土在地球上到處均可見到，是一種既廉價，取之不盡，用之不竭的原料。 老師說：「既然你們愛玩，老師就帶你們到工地、田裡、河溝邊、溪畔挖掘，或你們回家，請父母幫你們採集黏土，我們來研究、探討黏土的一切。」我們很高興，就利用閒暇課餘時間採取一包包的黏土到學校來。老師先在課堂上講解，並且鼓勵我們對大自然的種種事物，要多觀察探討，恰好這次的科學展覽，老師叫我們去參加研究，我們全體同學在老師的指導下，開始我們的研究工作。

間歇泉是一種十分奇特的地質景觀，地下水受到火成岩入侵所帶來的穩定熱源加熱，產生水蒸氣，利用水蒸氣形成的空氣柱壓力推動水由地底噴發出地表，也因為熱源穩定使得噴發時間差接近一定值，形成所謂的「週期性」。而根據實驗結果發現，管壁較薄的管子，在噴發之後，會使管中殘餘的水稍作降溫，加上補充的冷水使系統降溫；管長愈長時，蓄水槽中的水量較多，提高溫度所需的時間也較長，而延長了噴發的週期，最後歸納出間歇泉形成及存在的三個主要條件：(1)穩定的熱源;(2)細長的孔道;(3)豐沛的地下水。英文摘要：The geyser is a very amazing sort of geologic scenery. Its principle is that the heat source of invasive volcanic rock heats the underground water to produce steam that results an air-columnar with a large pressure to erupt through the underground on the surface. Because of the steady supply of heat source, the period between eruptions is closed to a constant called “periodicity.” According to the result of the experiments, the tube that have thin wall can lower the remaining water’s temperature a little and the cold water’s supply can also lower the plumbing system’s temperature after eruption. Besides, the water in the longer tube needs more time to higher its temperature to protract the period because it have more water in its reservoir. Eventually, there are 3 essential conditions of the geysers’ existence concluded: (1) steady supply of heat; (2) a thin and long standpipe; (3) abundant underground water.

去年一月二十三日，台北自來水處，因放水清理雙溪水壩淨水場的垃圾，未先示警，造成外雙溪河谷河水暴漲，使得在溪底烤肉和戲水的師生們，在亳無準備的情況下，被這突如其來的洪水所衝擊，造成十人死亡，六人失蹤的慘劇。這是一件不應發生而發生的慘劇，十六個無辜的生命，就這樣犧牲了，不僅死者家屬悲慟不已，社會公眾也莫不表示同情。在哀傷之餘，令人訝異的是，罹難者中大多數會游泳，可是為何仍遭滅頂呢？根據報導，其喪生的主要原因是由於不諳水性，不知激渦的特性，無法克制水渦的衝擊力，而被水渦拖入，再被亂石碰傷溺斃的，再次就是同年九月三日嘉南地區夜半忽然雷電交加，大雨接連而至，在短短的幾個小時內，嘉義雨量高達三百七十三公釐，山洪暴發、河流暴漲、堤防潰決、牆倒屋塌、路基流失、鐵路淹沒，魚塭、稻田沖毀數百公頃，損失一億餘元。鐵路公路交通多處中斷。在驚魂未定之餘，隨即又發生如此駭人可怕之天災，令人不勝唏噓，究其成因，都是水流造成的災害，水渦是什麼呢？竟有如此巨大的催毀能量，它的特性又是什麼呢？這激發了我們研究此項的動機。