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探地層 (地質作用與地貌變化 (搬運和沉積作用 (冰川可搬運巨大礫石, 營力速度愈大,搬運能力愈強, 風可搬運細粒物質,如沙、泥等,…
探地層
地質作用與地貌變化
斷層
斷層層態
走向
傾斜的地層和水平面的交線方位
傾角
水平面向下和地層層面所夾的角度
斷層分類
風化作用
物理風化
岩石由大塊崩解成小塊,成分不變
剝離作用
外層岩石消失減壓,內部岩石產生張力破裂,剝離後如書頁狀
溫度變化
溫度改變造成岩石反覆熱脹冷縮,漸漸使岩石碎裂
冰楔作用(凍裂作用)
高山上日夜溫差大,夜晚岩石孔隙的水因結冰而膨脹,將岩時撐裂
樹根作用
岩石細縫中的樹根漸粗大,撐大並加長原有的岩石細縫
化學風化
岩石所含的礦物或化學成分發生變化
氧化作用
鐵美礦物經風化成膨鬆的赤鐵礦或褐鐵礦
溶解作用
石灰岩中所含的碳酸鈣逐漸溶解於水中而流失
水解作用
長石類礦物,在含有氫離子的水中,會逐漸轉變成黏土礦物
水化作用
黏土礦物易吸收水而膨脹;硬石膏經水化作用轉為石膏
節理
岩層受力斷裂,兩側沒有位移→節理
岩漿冷卻凝固,體積收縮,也會造成節理
侵蝕作用
海浪侵蝕
拍擊
磨蝕
溶蝕
風侵蝕
風夾帶沙粒,將岩石磨成有稜有角的風稜石
河流侵蝕
向旁侵蝕,使河流加寬
向下侵蝕,使河流加深
向源侵蝕,使河流加長
冰川侵蝕
冰川向下和向側侵蝕,形成U型谷
冰會磨平岩石,冰中碎礫會劃割岩石
褶皺
背斜
背斜狀構造有如波峰
背斜沿水平方向,外側岩層比內側年輕
常凸起成山丘或台地
向斜
向斜狀構造有如波谷
向斜岩水平方向,外側岩層比內側老
易受風化和侵蝕而凹入成谷
搬運和沉積作用
冰川可搬運巨大礫石
營力速度愈大,搬運能力愈強
風可搬運細粒物質,如沙、泥等
搬運能力弱,物質就會堆積
流水搬運物質的方式有:溶解、懸浮、跳動、滑動、滾動
地球內外部的作用
內營力
地球內部的地質作用,將岩層抬起,形成山脈
動力來源
源自地球內部
外營力
地球表面的一些地質作用,逐漸將高聳的山脈切割、分解而漸漸夷平
均夷作用
藉由水、風或冰川等作用,將高山的物質剝下,搬運至低處沉積,使地表逐漸趨於平坦的作用
岩石循環
探地層
地震與地球內部層圈的探測
地震波
P波:波速較快,可在固體、流體中傳播
S波:波速較慢,僅在固體中傳播
不連續面的發現
地球內部密度、性質差異,使波速有跳升或突降的情形,此交界稱不連續面
地球內部了解→間接測量→地震波
莫氏不連續面:20世紀初莫荷洛比奇發現地殼、地函間有不連續面存在
古氏不連續面:1914年古騰堡利用P波陰影帶,推算距地表2900公里處應有另一層圈存在,稱為地核
雷曼不連續面:雷曼發現P波陰影帶中存在部分地震波,推測此地震波應該是被另一個層圈反射而來,此圈稱雷曼不連續面
地球內部層圈
古氏不連續面(2900公里)→P波被折射,S波無法通過
外核(2900-5100公里)→液態金屬(P波波速大幅下降)
地函(40-2900公里)→橄欖岩
雷曼不連續面(5100公里)→P波的強反射面
莫氏不連續面(40公里)→P波、S波皆增快
內核(5100公里-地心)→固態金屬
地殼(0-40公里)→花崗岩、玄武岩
臺灣的車籠埔斷層深井鑽探計畫(TCDP)
鑽探地點
台中大坑地區
井深
2公里
目的
鑽入斷層帶研究斷層和地震的成因
成果
約在地下1110公尺處,鑽逾12公分厚的主斷層
主斷層下方有3公分厚的黑色不透水層,使地下水集中在斷層帶間
約在地下1110-1240公尺間。存在4條與地震活動有關斷層帶
地層滑動產生的高溫將地下水汽化成「氣墊」,減少摩擦力,使斷層上盤能快速上衝
地震的能量並非全作用於位移上,約80%能量以地層摩擦的形式消耗
證實車籠埔斷層的發生或集中在特定薄層裡
在地面上探測地球內部的方法
磁力探勘
原理
若地下含磁物質,將出現磁力異常值
目標
尋找含磁性金屬礦
重力探勘
原理
若地下有地質構造或具有不同物質,將產生重力異常值
目標
火層岩、金屬礦、背斜中心,密度較大
重力異常值較大
震波反射探勘
原理
利用人為震波經地層反射回來的震波信號,描繪地下地質形貌
目標
尋找石油、天然氣
探測地層的性質
得知地層特性之方式
挖掘槽溝或礦坑(不適合大區域調查)
鑽井
採集標本
採取岩芯
現地觀察
井下安裝儀器
沉積構造
以岩性描述地層
組成顆粒大小
沉積構造
造岩礦物
地質構造
岩類
大陸地殼鑽探
國際大陸科學鑽探計畫(ICDP)
希望解決八大問題
1.氣候變遷和全球環境2.隕石撞擊構造3.生物圈和早期的生命
4.火山系統和地球的熱源5.熱點及張裂作用6.活動斷層7.板塊聚合帶8.自然資源
最深的科學鑽探
前蘇聯於柯拉半島鑽了12261公尺深