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地球探查技術, 水平逆轉:低速度層位於高速度層下, 矽鋁層(2700-2800kg/m3)矽鎂層(2800-3300kg/m3),…
地球探查技術
直接探勘
地殼鑽探
取得柱狀的岩芯樣本
只到地殼1/3
ODP
歷來最久最大的國際合作計畫,於各大洋採集岩芯
海洋地殼結構分析證據
全球環境變遷之證據
IODP
可由海溝鑽入7km深的地函
目標鑽透莫氏不連續面
DSDP
證實海底擴張學說
奠定板塊構造學說基礎
取得中生代末大滅絕事件原因的證據
槽溝開挖
開鑿淺層
推論地層中曾經出現過的地質事件
斷層
褶皺
野外挖勘
觀察自然環境
地形、地層剖面
傾斜儀
火山
侵入變質
岩漿侵入而變質
接觸變質差異
凝灰層層
火山灰沉積
不同地區連續比對
遺跡
生痕化石
生物於沉積物上留下
多因重力凹陷
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泥裂
乾燥後向下龜裂
倒轉
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構造
基底礫岩
不整合面侵蝕
倒轉
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粒級層
沉積速率差異
倒轉
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岩相
水平
同一時期不同空間
河川受地形影響的分布
垂直
同一空間不同時期
岩層形成時的特徵
結構
波痕
沉積過程生成波狀起伏
倒轉
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交錯層
沉積時外營力、重力方向不同
倒轉
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火山活動噴出物分析
一般
氣態
水氣、二氧化碳、甲烷、一氧化碳
固態
火山碎屑物
液態
氧、矽、鋁
典型
岩脈所含的補獲岩
推論地函成分
間接探勘
地磁
量測各地點岩石之磁力大小
中
變質岩、酸至中性火成岩(SiO2>52)
弱
矽酸鹽礦物、一般沉積岩
強
鐵質強性礦物、基性至超基性火成岩(SiO2<52)
重力
地質結構、密度不同
干擾
地表高度
地形
測定地下密度水平變化產生重力變化
大規模地質
油氣探勘
地下空洞
斷層
經濟礦物調查
地電
材料導電性不同
電阻率
對應
地層岩性
含水狀況
震波
力學波
介面上下層震波速度不同
折射
測定震波傳播經地層折射回傳時間
分析地層性質及深度
不適用水平逆轉下
破碎帶位置
風化層之厚度
繞射
反射
分析震波於地層界面反射之震波歷時記錄
繪出地層剖面
適用水平逆轉下
斷層破碎帶分佈
沖積層厚度
震測技術
性質不同
改變震波速率或傳遞方向
震波傳遞訊息分析
內部震波路徑圖
震波類型
實體波
P波(壓縮波)
速度最快
固、液、氣皆可傳遞,在地表造成上下震動
質點運動和波傳播方向一致
縱波
S波(剪力波)
速度次之
只有固態,在地表造成左右震動
質點運動與波傳播方向垂直
橫波
表面波
洛夫波(LQ)
速度第三
在地表造成左右晃動
質點沿著水平面產生和波傳播方向垂直的運動
橫波
雷利波(LR)
速度最慢
在地表造成混合搖動
質點沿著平行於震波傳播的垂面以橢圓形軌跡震動
混合波
不連續面
古氏不連續面
初級不連續面
地函、地核分界
其以下P波減速、S波消失
雷曼氏不連續面
次級不連續面
內、外地核分界
鐵、鎳為主
其以下P波躍增、並產生次生S波
莫氏不連續面
初級不連續面
地殼、地函分界
又稱莫霍面、莫荷面
其以下P波和S波的速度都會明顯增加
初期震波Sg主要在地殼傳遞
傳遞越遠,深度增加
遇到莫氏不連續面
出現反射與沿莫氏不連續面前進的震波Sn
Sn較快
出現另一波相
康拉德氏不連續面
次級不連續面
地殼矽鋁、矽鎂分界
其以下S波躍增
雷波蒂不連續面
次級不連續面
上下地函交界面
震波走時
S波距離震央103°到180°間消失,稱為S波陰影區
P波距離震央103°到143°間消失,稱為P波陰影區
P波距離震央143°後再出現,但波速明顯變慢,稱為P’波(折射P波)
成因
自然
板塊斷層滑動、火山...
人為
水庫蓄水、核彈試驗
水平逆轉:低速度層位於高速度層下
矽鋁層(2700-2800kg/m3)矽鎂層(2800-3300kg/m3)
外核:融溶態內核:固態鐵