移陸造山說板塊

大陸漂移

韋格納1915年以德文出版了以大陸漂移為主題的94頁小書《大陸與海洋的起源》( The Origins of Continents and Oceans)第一版。他在書中說道:

我首度想到大陸漂移的觀念......可以回溯到1910年,當時我在研究世界地圖的時候,對於大西洋兩岸的酷似,令我印象深刻,而想起大陸漂移這個觀念;然而最初我並不重視它,因為認為這實在太異想天開了。1911年秋天,在偶然收集到的資料中獲得了古生物學上的證據,證明巴西非洲之間曾有陸地互相連接,因為這些證據,使我轉到地質學和古生物學方面研究,也因此使我對「大陸漂移說」的信念更加堅定。

韋格納在他的學說中提出的大陸漂移理論,可由較早的石炭紀末期(Late Carboniferous)各大陸皆處在相連的狀態(如圖四)所示。

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到了第三紀(Middle Tertiary)的中期,(如圖五)各大陸包含美洲、非洲、和澳洲大陸間己出現象分離現象。在大陸緩慢移動的過程中,因分離而產生間隙,由於陸地之間產生裂谷甚至海水湧入形成海洋,且大陸的形狀與亦會產生變化,和現今的狀態有所不同。

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現今的大陸約與第四紀初期(Early Quaternary)相似,大西洋己然形成,但面積較現今為小,代表大西洋的面積因美洲大陸與非洲大陸的逐漸分離而仍然在不斷擴大之中,(如圖六)所示,相較圖四至圖六之不同可以看出大陸漂移的歷程。

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海底擴張學說

美國普林斯頓大學的海斯H. Hess在他的論文《洋底盆地的歷史》(History of Ocean Basins)中提出了「海底擴張說」。更進一步,海斯指出中洋脊是海底擴張的中心,新的海洋地殼在中洋脊形成並向兩側擴張而去,而經由海溝系統回到地函

1963年,加拿大威爾遜J. Tuzo Wilson福爾摩斯的地函對流來解釋大陸漂移及海底擴張的現象。如此,新的海洋地殼持續在中洋脊的裂谷生成,而舊的海洋地殼即隨著地函熱對流向兩側擴張,也帶動了大陸的漂移。另一方面,當擴張前緣到了對流的沈降處時,海洋地殼即隨之沈降而形成海溝,較輕的大陸地殼則堆積褶皺成為山脈南美洲安地斯山脈及其西側的海溝就是典型的代表(圖八)。

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板塊構造學說與板塊交界

而在1968年正式提出最早的「板塊構造運動學說」。這個學說吸納了一切海底擴張大陸漂移的證據,以組成地球剛性表層的「板塊」之間相互運動,來解釋海底擴張與大陸漂移諸現象。板塊的厚度即為岩石圈100公里範圍,包含了地殼最上部的地函,而中洋脊、海溝、褶皺山脈或轉形斷層等構造即為板塊的邊界;至於板塊移動的動力來源為何,板塊構造運動學說仍引用地函熱對流的假說來解釋。

我們已知全球共有七個主要的大板塊及許多小板塊,板塊表面可以是陸地、海洋或二者兼有之(圖九)。位於洋底的洋脊及陸地上的大裂谷產生新的地殼,是板塊相互張裂的邊界;而老地殼隱沒銷毀或層層堆疊的地方則成為海溝及褶皺山脈,這是板塊相互聚合的邊界。

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地殼變動

我們可以在地球上到處看到地殼變動的證據,最簡單的就是水平的沈積岩層發生傾斜現象(如照片一),是東北角龍洞灣附近明顯的傾斜岩層,表示台灣曾受到巨大力量擠壓所留下的證明。另外,喜馬拉雅山的地殼變動後(如圖十),在高山上發現海洋生物化石菊石,這也是遭受很大的大陸地殼擠壓造成。所以地殼變動的主要力量來自於內營力(地球內部),往往使大陸地殼發生上升或下降運動,也可以使岩石發生變形、擠壓或斷裂,產生褶皺、斷層或解理

 

 

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照片:是東北角龍洞灣附近的傾斜岩層

圖十:喜馬拉雅山受大陸地殼擠壓示意圖

 

地質構造

原來沈積時是水平的岩層,經過地殼變動以後就發生變形,改變原有的形態或發生彎曲、破裂,在不同階段可以造成不同的現象,這些都叫做地質構造,最普遍的有節理、斷層、褶皺等。

在地表附近岩層中,常見彼此互相平行天然形成的破裂面,且破裂面兩側岩層沒有相對位移,稱為節理(Joint) ,而且常常有許多平行的節理構成一組節理組(Joint set)。如果發生過顯著的位移,就叫做斷層(Fault),這個破裂面就稱為斷層面。

斷層是一種破裂性的變形,兩側岩層延著破裂面(斷層面)發生相對移動,或上下或前後左右,依斷面傾斜角度將兩側岩層分為上盤及下盤,因斷層發生時實際運動情形分為:

正斷層:上盤對下盤相對向下移動,或下盤相對上盤向下運動。(如圖十一)

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逆斷層:上盤對下盤相對向上移動,或上盤相對盤下向上運動。

橫移斷層:又稱平移斷層,以觀測者面對斷層相對之左、右移動。

(如圖十二)

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在地表較深岩層中,因為越深埋地底,岩層周圍溫度越高,就越增加岩層的可塑性,若岩層受到板塊擠壓,則位於地下深處的岩層就會發生柔性變形作用,產生褶皺。常見的褶皺構造基本上可為背斜和向斜兩種構造,背斜構造為岩層分別向外傾斜,換句話說就是岩層朝中心線隆起,如圖十二的A軸。向斜構造則為岩層分別向內傾斜而成,也就是岩層往中心線下陷,如圖十三的B軸。

(相片二為褶皺)

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相片二:東西橫貫公路邊的小褶皺

圖十三:A-背斜構造 B-向斜構造

 

地震

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,並產生地震波,當它到達地表時,引起大地的震盪,這就是地震

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:

(一)構造性地震:以板塊運動所造成的地殼變動(構造性地震)為主,全球地震原因所比例最高。

(二)火山性地震:地表上的火山爆發引起的地震,如維蘇威火山和南亞大地震引起的海嘯。

(三)衝擊性地震:遭到隕石撞擊的墨西哥灣

台灣歐亞大陸板塊與菲律賓海板塊碰撞擠壓所形成,交界處在花東縱谷,以西是歐亞大陸板塊,以東是菲律賓海板塊,由於兩板塊仍不時碰撞,因此台灣島多地震。(如圖十四為台灣板塊構造圖)

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除了民國八十八年921集集大地震,還有民國九十三年1226印度蘇門達臘外海地震,引發海嘯,均奪去許多人命,以及兩年後的民國九十五年1226恆春地震,創下在十五分鐘內出現三個規模超過5.0以上的地震。

台灣的南部的恆春附近,則是因歐亞大陸板塊下陷至菲律賓海板塊下方,這跟一般所說的板塊關係不同,南部的地層屬於較老的岩層,所以百年來難得有超過規模5.0以上的地震發生。

 

地震分級與防護

台灣位於環太平洋地震帶上,本來就要認識地震現象,當地震發生後,中央氣象局很快就發布地震的相關資訊。

(一)震源:地震錯動的起始點,在地底下一個點。

(二)震央:震源在地表的投影點,與震源的關係是垂直。(如圖十五)

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地震依照震原深度將地震分為四種

(一)在030公里者稱為極淺層地震。

(二)在3070公里間者稱為淺層地震。

(三)在70300公里間者稱為中層地震。

(四)在300700公里之地震為深層地震。

在地震報告中所指的地震規模是用來描述地震大小的尺度。我國使用芮氏地震規模(Richter magnitude scale),是在1935年為了研究美國加州地區發生的地震而制定,由觀測點處地震儀所記錄到的地震波最大振幅的常用對數演算而來。以沒有單位的實數所示。

地震強度又稱為震度(intensity),是表示地震時地面上的人所感受到振動的激烈程度,或物體因受振動所遭受的破壞程度,通常離震央越遠,地震強度越小。現今地震儀器已能詳細描述地震的加速度,所以震度亦可由加速度值來劃分。震度級以正的整數表示之(見交通部中央氣象局地震度分級表)如表

:「交通部中央氣象局地震度分級表」(89年8月1公告修訂)

震度
分級

人的感受

屋內情形

屋外情形

0

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,但歷時很短。

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,較重傢俱移動,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,重傢俱可能翻倒。

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,重傢俱翻倒,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,幾乎所有傢俱都大幅移位或摔落地面。

山崩地裂,鐵軌彎曲,地下管線破壞。

 

 

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