地質｜Geology

泰宇版

學習目標

能說明科學家如何利用地震波的速度、傳播路徑與介質差異，間接推論地球內部的分層與物質狀態。
能比較 P 波、S 波與表面波的傳播方式、速度及可通過的介質，並利用 S 波無法穿越液體的特性判斷外核狀態。
能掌握莫氏不連續面、古氏不連續面、外核與內核界面的位置與物理意義。
能區分依化學組成所劃分的地殼、地函、地核，以及依力學性質所理解的岩石圈、軟流圈、外核與內核。
能比較大陸地殼與海洋地殼的厚度、密度及主要岩石組成。
能依科學史脈絡說明大陸漂移學說、海底擴張學說與板塊構造學說如何由不同證據逐步建立。
能說明中洋脊兩側條帶狀地磁異常呈對稱分布的原因，以及它為何成為海底擴張的重要證據。
能辨識張裂型、聚合型與錯動型三種板塊邊界，並比較其地形、斷層、地震、火山與岩漿活動。
能利用震源深度、海溝、火山弧及地質構造，判斷聚合型邊界的隱沒方向與班尼奧夫帶。
能說明臺灣位於歐亞板塊與菲律賓海板塊的聚合交界，並理解臺灣東北與南部兩套方向相反的隱沒系統。
能區分地震規模與地震震度，並說明兩者在定義及使用方式上的差異。
能理解土壤液化、場址效應及地震預警等地震災害與防災概念。

核心概念

地球內部主要靠間接方法探測：人類鑽探深度相較地球半徑極小，因此科學家主要利用地震波穿越不同物質時產生的速度與路徑變化，建立地球內部模型。
P 波與 S 波是判斷內部物質狀態的重要工具：P 波可穿越固體、液體與氣體；S 波只能穿越固體，因此 S 波是否出現可用來判斷介質是否為液態。
地球分層有不同分類標準：地殼、地函、地核著重化學組成與大尺度界面；岩石圈與軟流圈則著重岩石的力學性質，兩種分類不能直接一一對應。
板塊不是只有地殼：板塊指的是剛硬的岩石圈，包含地殼與最上部地函，並在較具可塑性的軟流圈之上移動。
板塊構造學說是多種證據累積的結果：大陸形狀、化石與岩層紀錄支持大陸漂移；海底地形、海底年齡及對稱地磁條帶支持海底擴張，最後才整合形成板塊構造學說。
板塊邊界控制許多地質活動：張裂處產生新岩石圈，聚合處可發生隱沒或造山，錯動處則以水平剪切與淺源地震為主。
臺灣是板塊聚合與造山作用的結果：臺灣位在歐亞板塊與菲律賓海板塊交界，可由海溝、火山弧、震源分布、山脈與花東縱谷等證據建立板塊模型。
地震災害不只取決於規模：同一次地震在不同地區的震度、地質條件與建物耐震能力不同，因此造成的災情也可能有巨大差異。

課本內容

固體地球的結構

人類想知道地球內部是什麼樣子，最直接的方式似乎是向下鑽探，但目前人類實際鑽探深度仍不到約 13 公里，相較於地球半徑約 6,370 多公里，只能接觸到非常薄的一層。因此，我們對地球深部的認識主要來自間接探測。

泰宇課本以「拍西瓜」作為類比：不剖開西瓜，也可以透過拍打產生波動，再由傳回來的聲音與振動推測內部狀況。同樣地，地震發生時產生的地震波會穿越地球內部，不同介質會改變震波的速度與行進方向，科學家便能從全球地震測站的紀錄反推內部結構。

地震波的分類

地震波依傳播方式可分成體波與表面波。

體波可以穿越地球內部，又分為 P 波與 S 波：

P 波（Primary wave）：速度最快，因此最先抵達測站。介質振動方向與波傳播方向平行，屬於縱波，可在固體、液體與氣體中傳遞。
S 波（Secondary wave）：速度比 P 波慢，介質振動方向與波傳播方向垂直，屬於橫波，只能在固體中傳遞，無法穿越液體與氣體。

表面波主要沿著近地表岩層傳遞，速度比體波慢，但振動常較明顯，也是造成地表強烈搖晃的重要震波之一。

圖片內容：比較 P 波與 S 波傳遞時，介質質點振動方向與波前進方向之間的關係。
圖片重點：
- P 波的質點振動方向與波的前進方向平行，因此屬於縱波。
- S 波的質點振動方向與波的前進方向垂直，因此屬於橫波。
- P 波可在固體、液體與氣體中傳遞；S 波只能在固體中傳遞。
- 「P」與「S」首先代表抵達測站的先後順序，不是代表「平行」與「垂直」的英文縮寫。
- 判讀地球內部時，S 波是否能穿越某層，是判斷該層物質狀態的重要線索。

不連續面與地球內部分層

地震波在性質相近的物質中傳播時，速度通常會隨深度逐漸改變；但如果在某個深度突然發生明顯的波速變化或傳播特性改變，表示震波進入了性質不同的物質。這種明顯的內部界面稱為不連續面。

重要界面包括：

莫氏不連續面：地殼與地函的分界。P 波與 S 波通過後速度會明顯增加。大陸地區通常較深，海洋地區較淺。
古氏不連續面：位於地下約 2,900 公里，是地函與外核的分界。P 波速度明顯下降，而 S 波無法繼續穿越，顯示外核為液態。
外核與內核界面：約位於地下 5,100 公里左右。藉由 P 波在地核內部的傳播與反射特徵，可推論外核與內核具有不同物理狀態，外核為液態，內核為固態。

圖片內容：以 P 波與 S 波速度隨深度的變化，對照地殼、地函、外核、內核以及岩石圈與軟流圈的位置。
圖片重點：
- 地殼與地函交界處，P 波與 S 波速度明顯改變，代表莫氏不連續面。
- 約 2,900 公里深處，P 波速度突然降低、S 波速度降為零，代表進入液態外核，界面為古氏不連續面。
- 約 100～250 公里深度附近可見部分震波速度降低的區域，稱為低速帶，與軟流圈較低的力學強度有關。
- 地震波速度不是從地表到地心一路固定增加，而會因物質組成、壓力、溫度與物態改變而出現不同趨勢。
- 判讀此圖時，要同時對照「深度」、「P／S 波速度」以及「分層名稱」。

地殼、地函與地核

若從化學組成與大尺度內部構造來看，固體地球主要可分為地殼、地函與地核。

地殼是地球最外層，可再分為：

比較項目	大陸地殼	海洋地殼
主要岩石	花岡岩質為主	玄武岩質為主
厚度	較厚，通常約 35～40 km，部分地區可更厚	較薄，通常約 5～10 km
密度	較小	較大
主要成分特色	矽、鋁比例較高	鐵、鎂比例相對較高

地函位於地殼之下，主要由橄欖岩質岩石組成。雖然地函溫度很高，但大部分仍維持固態，只是在不同深度具有不同力學性質。

地核主要由鐵、鎳等金屬組成，並依物理狀態分成液態外核與固態內核。

科學家除了利用地震波，也會參考火山帶出的深部岩石、隕石組成，以及實驗室的高溫高壓模擬，推論地球深部的可能組成。

岩石圈與軟流圈

若從岩石的力學性質來看，地球上部又可區分岩石圈與軟流圈。

岩石圈：包含全部地殼與最上部地函，溫度較低、力學強度高，較容易發生脆性破裂。板塊構造學說中的「板塊」就是岩石圈的一部分。
軟流圈：位於上部地函中，因溫度較高，岩石力學強度降低並具有可塑性，長時間尺度下可緩慢流動。地震波在此處常出現速度略降的低速帶。

板塊 ≠ 地殼。
板塊指的是岩石圈，因此同時包含地殼與最上部地函。

也要特別注意，軟流圈不是一大片液態岩漿。它大部分仍是固態岩石，只是在高溫條件下強度較低，可在長時間尺度下發生塑性變形。

板塊構造學說的建立

今日的板塊構造學說並不是由單一科學家一次提出完整答案，而是經歷了大陸漂移 → 海底擴張 → 板塊構造的長期科學發展。不同年代的觀測技術增加，新的證據才逐漸把原本分散的想法整合成現在的模型。

大陸漂移學說

20 世紀初，韋格納提出大陸漂移學說，主張今日分散的大陸過去曾經相連，之後才逐漸漂移到現在的位置。

他提出的主要證據包括：

南美洲與非洲等大陸邊緣在形狀上具有可拼合的特徵。
今日隔著大洋的大陸上，可找到相同或相似的古生物化石。
不同大陸的岩層、山脈與地質構造具有可以連接的關係。
古冰川遺跡、煤層與其他古氣候紀錄若把大陸重新拼合，分布會更容易解釋。

韋格納的想法能解釋許多地質現象，但當時無法提出讓巨大大陸在地表水平移動的合理機制，因此長時間未被多數地質學家接受。

科學學說是否被接受，不只看「能不能解釋一些現象」，也要看證據是否充分，以及機制能否與其他物理知識相容。

海底地形帶來的新線索

第二次世界大戰前後，海洋探測技術快速發展，人類逐漸認識海底並不是平坦的盆地，而有長達數萬公里的中洋脊、深海平原與海溝。

中洋脊中央常有裂谷，且火山與淺源地震活動頻繁。這些新資料使科學家開始思考：海洋地殼是否可能在中洋脊附近形成，再向兩側移動？

海底擴張學說

20 世紀中葉，海斯提出海底擴張學說。其核心概念為：

中洋脊附近岩漿上湧
→ 岩漿冷卻形成新的海洋地殼
→ 新地殼持續產生並向兩側移開
→ 海底逐漸擴張

如果海底真的持續由中洋脊向外擴張，應該可以找到可檢驗的地質證據。後續的海底年齡與古地磁資料正好提供了關鍵支持。

條帶狀地磁異常

玄武岩岩漿在中洋脊附近上升並冷卻形成新的海洋地殼時，其中的磁性礦物會受到當時地球磁場影響，記錄當時的磁場方向。

地球磁場在地質歷史中並不是永遠維持相同方向，而曾經多次發生地磁反轉。因此，不同年代形成的海洋地殼，可能記錄與今日磁場方向相同或相反的磁性。

當研究人員測量海洋地殼的磁場時，發現中洋脊兩側會出現一條一條、近似平行排列的磁性異常帶，而且兩側具有近似鏡像對稱的特徵，稱為條帶狀地磁異常。

中洋脊兩側條帶狀地磁異常與海洋地殼記錄地球磁場方向的過程 — 條帶狀地磁異常　中洋脊兩側海洋地殼記錄地磁正、反向的對稱分布

圖片內容：左圖以中洋脊兩側海洋地殼為例，呈現不同年代形成的海洋地殼所記錄的正向與反向地磁條帶；右圖則利用不同時間階段，說明中洋脊持續產生新海洋地殼，並在地磁反轉過程中形成對稱磁性條帶的機制。
圖片重點：
- 中洋脊附近會持續有岩漿上升並冷卻，形成新的海洋地殼。
- 岩漿冷卻時，磁性礦物會記錄當時地球磁場的方向。
- 當地球磁場發生反轉後，後來形成的海洋地殼就會記錄相反方向的磁性。
- 海洋地殼持續由中洋脊向兩側移動，因此不同時期形成的正、反磁性紀錄會排列成一條一條的磁性帶。
- 中洋脊兩側的磁性條帶具有近似對稱分布，是支持海底擴張學說的重要證據。
- 距離中洋脊越近的海洋地殼通常越年輕；距離越遠，形成時間通常越早。

條帶狀地磁異常可以用下列過程理解：

中洋脊岩漿上升
→ 冷卻形成新的海洋地殼
→ 磁性礦物記錄當時地磁方向
→ 地磁發生反轉
→ 新形成的海洋地殼記錄新的磁場方向
→ 海底持續向中洋脊兩側擴張
→ 形成對稱排列的正、反磁性條帶

因此，條帶狀地磁異常的重要性不只是「海底有不同磁性」，而是它同時顯示：

海洋地殼是在中洋脊附近形成。
新形成的海洋地殼會持續向兩側移動。
中洋脊兩側的海底具有相似的形成歷史。
海底擴張可以與已知的地磁反轉紀錄互相驗證。

判讀重點：
看到「中洋脊兩側磁性條帶呈鏡像對稱」，就要連結到
地磁反轉＋海底由中洋脊向兩側擴張。

全球地震與火山的分布

若把全球地震震央與活火山位置畫在世界地圖上，可以發現它們並不是隨機散布，而是集中成數條狹長帶狀區域。這些高地震、高火山活動帶與板塊邊界高度吻合，因此可以利用全球地震與火山分布，描繪出主要板塊的交界位置。

圖片內容：比較全球規模較大的地震震央與近一萬年曾活動的活火山分布，可看出兩者大多集中在狹長的帶狀區域。
圖片重點：
- 全球地震與火山並非均勻分布，而是明顯集中在特定區域。
- 環太平洋地區具有非常密集的地震與火山活動，是重要的板塊活動帶。
- 大洋中洋脊附近也可見連續的淺源地震活動，反映張裂型板塊邊界。
- 深源地震主要出現在隱沒帶附近，可用來判斷聚合型板塊邊界及隱沒方向。
- 地震帶與火山帶大致描繪出板塊邊界，但兩者並非在所有邊界上完全重合；例如錯動型邊界常有地震，卻不一定伴隨明顯火山活動。

板塊交界可依兩側板塊的相對運動方向分成張裂型、聚合型與錯動型三類。

圖片內容：以板塊相對運動方向示意張裂型、聚合型與錯動型三種板塊邊界。
圖片重點：
- 張裂型邊界：兩板塊彼此分離，岩石圈受到張力作用。
- 聚合型邊界：兩板塊彼此接近、碰撞，主要受到擠壓作用。
- 錯動型邊界：兩板塊沿邊界平行錯移，主要受到剪力作用。
- 分類的核心依據是相鄰板塊的相對運動，不能只靠某一種地形名稱判斷。
- 三種邊界會形成不同的地震、火山、斷層與地形特徵，後續可利用這些現象反推板塊運動。

板塊構造學說

1960 年代後期，科學家將大陸漂移、海底擴張、地震與火山分布，以及新的海洋地球物理資料整合，逐漸形成板塊構造學說。

板塊構造學說認為：

地球表面的岩石圈並不是完整的一整層，而是分成大小不同的板塊。
板塊位於較具可塑性的軟流圈上方，持續以不同方向與速率移動。
大部分強烈地震、火山活動及大型地質構造集中在板塊邊界。
板塊間的相對運動可分為張裂、聚合與錯動三大類。

板塊邊界與地質作用

板塊邊界的分類主要依據兩側板塊的相對運動方向。不同邊界會出現不同的地形、斷層、火山與地震活動。

張裂型板塊邊界

兩個板塊彼此分離時形成張裂型邊界。

張裂作用使岩石圈受到拉張、變薄與破裂，深部物質上升，部分熔融形成岩漿。岩漿冷卻後可產生新的地殼，因此張裂型邊界可視為新岩石圈生成的場所。

常見特徵包括：

海洋中形成中洋脊。
大陸內部可形成裂谷，例如東非大裂谷。
主要受到張力作用，常形成正斷層。
地震以淺源地震為主。
岩漿多與上升地函減壓熔融有關，海洋張裂區常形成玄武岩質火成岩。

圖片內容：呈現大陸岩石圈由岩漿上升、地面隆起，到張裂形成裂谷，並進一步發展成中洋脊與新海洋盆地的過程。
圖片重點：
- 張裂初期，深部物質上升可使地表隆起並形成高原。
- 持續拉張使地殼變薄、破裂，常產生正斷層並形成裂谷。
- 東非大裂谷是大陸張裂的重要例子。
- 若張裂持續發展，岩漿在裂谷中冷卻形成新的海洋地殼，最終可發展為中洋脊與海洋盆地。
- 張裂邊界的地震多集中在較淺位置，泰宇課本指出大多為深度約 20 公里以內的淺源地震。

聚合型板塊邊界

兩個板塊彼此接近、碰撞時形成聚合型邊界。依兩側岩石圈的性質不同，可呈現三種主要形式。

海洋岩石圈與大陸岩石圈聚合
Section titled “海洋岩石圈與大陸岩石圈聚合”

海洋岩石圈密度較大，因此通常會隱沒到大陸岩石圈之下。隱沒處形成狹長而深的海溝；隨板塊向深處下沉，岩石與沉積物中的水分逸出，促使上方地函岩石發生部分熔融，形成岩漿並向上運移，因此在陸地一側形成與海溝大致平行的火山弧。

南美洲西側就是典型例子：納茲卡板塊向東隱沒到南美洲板塊下方，形成秘魯－智利海溝與安地斯山脈火山弧。

海洋岩石圈與大陸岩石圈聚合形成海溝和火山弧 — 圖 3-7　聚合性板塊邊界形成海溝和火山弧

圖片內容：以南美洲西側為例，呈現海洋岩石圈隱沒至大陸岩石圈下方時，海溝、隱沒帶、震源與火山弧之間的空間關係。
圖片重點：
- 密度較大的海洋岩石圈向下隱沒，板塊交界的海底形成海溝。
- 震源沿著隱沒板塊由淺而深排列，可形成傾斜的班尼奧夫帶。
- 隱沒板塊釋出的水分促使上方地函部分熔融，岩漿上升形成火山弧。
- 火山弧通常位於隱沒板塊上方，並大致與海溝平行。
- 圖中若震源向陸地方向逐漸加深，就表示海洋板塊朝陸地下方隱沒。

海洋岩石圈與海洋岩石圈聚合
Section titled “海洋岩石圈與海洋岩石圈聚合”

兩個海洋岩石圈相遇時，通常較老、較冷、密度較大的海洋岩石圈會向下隱沒。其地質作用與海洋－大陸聚合相似，也會形成海溝、傾斜震源帶與火山活動，但火山會出現在海洋上方，排列成弧狀的島弧。

海洋岩石圈與海洋岩石圈聚合形成海溝和火山弧 — 圖 3-8　聚合性板塊邊界形成海溝和火山弧

圖片內容：以阿留申群島附近為例，呈現兩個海洋岩石圈聚合時，其中一板塊隱沒，形成海溝、隱沒帶、深淺不同的地震與島弧火山。
圖片重點：
- 兩個海洋岩石圈聚合時，通常較老、較冷、密度較大的板塊較容易隱沒。
- 隱沒板塊下降處形成海溝，震源沿隱沒面向深處延伸。
- 上方岩漿活動形成火山島，數座火山島可排列成弧狀的島弧。
- 阿留申群島是海洋－海洋聚合形成島弧的典型例子。
- 圖 3-7 與圖 3-8 都有海溝與火山弧；差異在於上覆板塊是大陸岩石圈或海洋岩石圈。

大陸岩石圈與大陸岩石圈聚合
Section titled “大陸岩石圈與大陸岩石圈聚合”

大陸岩石圈密度較小，兩塊大陸碰撞時都不容易大量隱沒進入地函。持續的擠壓會使地殼縮短、增厚、褶皺並向上隆起，形成大型褶皺山脈。

例如印度－澳洲板塊與歐亞板塊碰撞形成喜馬拉雅山脈。

圖片內容：呈現兩個大陸岩石圈碰撞時，原有海洋逐漸閉合，兩側大陸地殼受擠壓而褶皺、增厚並隆起成山脈。
圖片重點：
- 大陸岩石圈密度較小，不容易像海洋岩石圈一樣持續向深部隱沒。
- 碰撞造成強烈水平擠壓，使地層褶皺、逆衝並使地殼增厚。
- 最典型結果是形成大尺度褶皺山脈，例如喜馬拉雅山脈。
- 大陸－大陸碰撞的地質作用以造山、褶皺與變質作用為主，不具有典型海洋隱沒型火山弧。
- 聚合型邊界並不等於「一定有海溝與火山」，要先判斷碰撞雙方的岩石圈類型。

班尼奧夫帶

隱沒板塊下降時，板塊內部會持續發生地震。若將大量震源的位置畫成垂直剖面，可看到震源由海溝附近的淺處逐漸向陸側變深，形成一條向下傾斜的帶狀區域，稱為班尼奧夫帶。

因此，班尼奧夫帶可以幫助我們判斷：

哪一個板塊正在隱沒。

隱沒的方向。

隱沒板塊大致延伸的角度與深度。

錯動型板塊邊界

兩板塊大致沿邊界平行錯移，形成錯動型板塊邊界。

主要特徵包括：

以水平剪切作用為主。
常形成轉形斷層。
主要發生淺源地震。
不會像張裂邊界一樣大量形成新岩石圈，也不會像隱沒帶一樣大量使岩石圈沉入地函。
一般不具有因隱沒造成的大規模火山弧。

圖片內容：示意中洋脊被一條長線狀破裂帶錯開時，不同區段兩側板塊相對運動方向的差異，並標示真正屬於轉形斷層的區段。
圖片重點：
- 轉形斷層兩側屬於不同板塊，兩側板塊沿斷層方向平行錯移。
- 圖中的長破裂帶並非每一段都是活動的板塊邊界；只有兩個板塊真正相對錯移的區段才是轉形斷層。
- 轉形斷層常可連接兩段中洋脊，也可能連接其他類型的板塊邊界。
- 錯動型邊界不新生也不大量消耗岩石圈物質。
- 地震主要集中在轉形斷層的活動區段，且以淺源地震為主。

美國加州的聖安德魯斯斷層是著名的錯動型板塊邊界，分隔太平洋板塊與北美洲板塊。

圖片內容：呈現北美洲西岸的聖安德魯斯斷層及其所連接的板塊邊界系統，標示太平洋板塊與北美洲板塊的相對運動。
圖片重點：
- 聖安德魯斯斷層是太平洋板塊與北美洲板塊之間的重要轉形斷層。
- 兩側板塊以水平方向相對錯移，因此地質作用以剪切與淺源地震為主。
- 此處不像隱沒帶具有典型海溝與火山弧。
- 判讀斷層類型時應看兩側板塊相對運動方向，不能只從「斷層很長」判斷。
- 轉形斷層是板塊邊界的一種；一般平移斷層則不一定位在板塊交界。

轉形斷層與一般平移斷層概念相關，但「轉形斷層」特別指板塊邊界的一部分。

圖片內容：整合呈現中洋脊、海溝、隱沒、火山弧及轉形斷層等主要板塊構造，可用來比較三種板塊邊界在同一大尺度系統中的位置。
圖片重點：
- 中洋脊是張裂型板塊邊界，新的海洋岩石圈在此形成並向兩側移動。
- 海溝附近常是聚合型板塊邊界，其中密度較大的海洋岩石圈可能向下隱沒。
- 隱沒板塊上方可因部分熔融與岩漿活動形成火山弧。
- 轉形斷層連接不同板塊邊界區段，兩側板塊以平行錯移為主。
- 判讀板塊圖時，應先看板塊相對運動方向，再判斷邊界類型，而不是只靠地形名稱記憶。

三種板塊邊界比較

比較項目	張裂型	聚合型	錯動型
相對運動	彼此分離	彼此接近	平行錯移
主要應力	張力	壓力	剪力
常見斷層	正斷層	逆斷層、褶皺	平移斷層／轉形斷層
典型地形	中洋脊、裂谷	海溝、火山弧、褶皺山脈	線狀斷層帶
地震深度	以淺源為主	可由淺至深	以淺源為主
岩石圈變化	形成新岩石圈	海洋岩石圈可隱沒消失	大致不新生也不消失
火山活動	常見	隱沒型聚合邊界常見	通常不明顯

臺灣的板塊運動

臺灣位在歐亞板塊與菲律賓海板塊的聚合區，是全球板塊活動相當活躍的地區之一。臺灣高山、褶皺、斷層、地震與部分火山活動，都與板塊聚合背景密切相關。

臺灣周邊的板塊構造

臺灣周邊具有兩套方向不同的隱沒系統：

臺灣東北海域：菲律賓海板塊向北隱沒到歐亞板塊之下，形成琉球海溝與琉球火山弧。
臺灣南方海域：歐亞板塊向東隱沒到菲律賓海板塊之下，形成馬尼拉海溝與呂宋火山弧。

臺灣本島則位在兩板塊強烈碰撞與造山的區域。

圖片內容：呈現臺灣本島與周圍海域的山脈、海溝、火山弧及板塊構造位置，可用來建立臺灣所在的聚合型板塊模型。
圖片重點：
- 臺灣東北側可辨認琉球海溝及琉球火山弧，代表菲律賓海板塊向北隱沒。
- 臺灣南方可辨認馬尼拉海溝與呂宋火山弧，代表歐亞板塊向東隱沒。
- 海溝的位置可配合板塊運動箭頭與火山弧位置判斷隱沒方向。
- 臺灣本島位在兩板塊碰撞區，因此地形抬升、褶皺與斷層相當發達。
- 判讀臺灣板塊構造時，不能只記「菲律賓海板塊與歐亞板塊碰撞」，還要分清東北與南部兩套不同的隱沒方向。

臺灣地區板塊運動模型

綜合臺灣地區的震源空間分布、海溝與火山弧位置、地質構造及地形，可以建立臺灣周邊完整的板塊運動模型。臺灣位在菲律賓海板塊與歐亞板塊聚合交界，兩板塊至今仍持續碰撞，因此臺灣地貌與地質活動仍在不斷改變。

圖片內容：整合呈現臺灣附近歐亞板塊與菲律賓海板塊的相對移動、隱沒方向、海溝、火山弧、中央山脈與海岸山脈等構造。
圖片重點：
- 臺灣位在歐亞板塊與菲律賓海板塊的聚合交界。
- 臺灣東北側，菲律賓海板塊向北隱沒到歐亞板塊之下，形成琉球海溝與琉球火山弧。
- 臺灣南方，歐亞板塊向東隱沒到菲律賓海板塊之下，形成馬尼拉海溝與呂宋火山弧。
- 臺灣本島位於兩板塊碰撞、造山最強烈的區域，中央山脈與海岸山脈分屬不同板塊系統。
- 菲律賓海板塊相對歐亞板塊仍持續向西北移動，因此臺灣仍是一個活動中的造山帶。

震源分布與隱沒方向

地震震源的三維分布，是建立臺灣板塊模型最重要的證據之一。

在臺灣東北部，震源深度大致呈現越向北越深的傾斜分布；在臺灣南部，則呈現越向東越深的趨勢。

圖片內容：以不同顏色或深度呈現臺灣周邊地震震源的空間分布，可看出兩個向下傾斜的地震帶。
圖片重點：
- 臺灣東北部震源呈現向北逐漸加深，支持菲律賓海板塊向北隱沒的模型。
- 臺灣南部震源呈現向東逐漸加深，支持歐亞板塊向東隱沒的模型。
- 聚合邊界中由淺至深排列的震源形成班尼奧夫帶，是判斷隱沒方向的重要證據。
- 地圖上的震央分布只能顯示水平位置；若要判斷板塊向哪裡隱沒，還必須加入震源深度資訊。
- 臺灣兩側的隱沒方向相反，是本區板塊構造的重要特色。

花東縱谷與板塊縫合

臺灣本島現今兩板塊的縫合位置大致位於花東縱谷。

花東縱谷以西，包括中央山脈及其以西地區，主要屬於歐亞板塊一側。
花東縱谷以東的海岸山脈，主要與菲律賓海板塊上的呂宋島弧系統有關。

板塊交界並不是地表上一條沒有寬度的細線，而是一個受到大量變形、斷層與地震作用影響的帶狀區域。

臺灣的造山與火山活動

兩板塊長期聚合擠壓，使臺灣地殼縮短、增厚並抬升，形成高聳山脈、褶皺與逆斷層等地質構造。

臺灣北部的火山活動則與東北側的隱沒系統有關，例如大屯火山群等；臺灣東南方的綠島、蘭嶼則與呂宋火山弧系統相關。

因此，臺灣的地震、造山與火山並不是彼此獨立的現象，而是可以放在同一套板塊構造模型中理解。

地震與地震災害

斷層活動、火山活動、隕石撞擊或核爆等都可能造成地表劇烈搖晃而形成地震，其中發生最頻繁、對人類造成災害最多的，是由斷層活動所引發的地震。臺灣位在活躍板塊交界，因此地震頻繁，除了理解地震本身，也必須認識震度、規模、災害、臺灣地震帶與預警系統。

地震震度與地震規模

描述地震大小時，常使用地震震度與地震規模，但兩者代表的意義完全不同。

地震震度（Intensity）

震度描述某一地點實際感受到的振動或破壞程度。同一次地震在不同位置的震度可以不同，因為它會受到震源距離、震源深度、地層與場址條件等影響。

臺灣中央氣象署的震度分級為 0～7 級，其中 5 級與 6 級再分成弱、強，共 10 個級別。較低震度主要依最大地動加速度判定，較高震度則會加入最大地動速度作為分級依據。

地震規模（Magnitude）

規模描述一次地震所釋放能量的大小，同一次地震的主要規模值不會因觀測地點不同而改變。

常見規模包括：

芮氏規模（ML）：利用標準化地震儀的震幅換算，以對數尺度表示；對非常大的地震可能出現規模飽和。
震矩規模（Mw）：依地震斷層的岩層剛性、破裂面積與滑移量所對應的地震矩換算，能較完整反映大型地震的破裂特性，目前大型地震常採用此規模。

地震矩的概念可寫成：

地震矩＝岩層剛性 × 斷層面積 × 斷層滑移量

例如 1999 年集集地震的芮氏規模為 7.3，震矩規模為 7.6，顯示不同規模系統的數值不一定完全相同。

比較項目	地震規模	地震震度
描述對象	地震本身釋放能量	某地實際搖晃或破壞程度
同一次地震	主要只有一個代表值	不同地區可以不同
是否隨位置改變	不因測站遠近而改變	會隨距離、地層等條件改變
常見表示	ML、Mw	0～7 級

同一次地震，離震央較近不代表「規模比較大」；較容易改變的是當地的「震度」。

地震災害

地震可能造成的災害很多，主要包括：

建築物毀損或倒塌。
道路、公路、橋梁及水壩受損。
電線、油氣與維生管線破壞後引發火災。
土壤液化。
山崩、地滑與後續土石流。
海底地震造成海床垂直錯動時可能引發海嘯。

地震造成的災情不只取決於地震規模。即使規模相近，若震源較淺、人口與建築密集，或當地地質條件容易放大震波，都可能造成更嚴重損失。

土壤液化

土壤液化容易發生在地下水豐富、鬆散且以砂質為主的地層。當地震造成強烈反覆搖晃時，砂粒重新排列，孔隙減少，使孔隙水壓增大，顆粒之間的有效支撐能力降低，土層便可能暫時失去承載能力。

基本過程為：

鬆散飽和砂土
→ 地震反覆搖晃
→ 砂粒重新排列、孔隙水壓增加
→ 顆粒間有效支撐力降低
→ 地層承載力下降
→ 建築物下陷、傾斜或出現噴砂

圖片內容：比較液化前、地震搖晃瞬間以及液化後砂土顆粒與地下水的狀態，呈現土壤承載能力下降及建築沉陷、噴砂的過程。
圖片重點：
- 液化常需要鬆散砂質地層、充足地下水與足夠強烈的地震搖晃共同出現。
- 地震使砂粒重新排列、孔隙縮小，孔隙水壓因此上升。
- 顆粒之間有效支撐力下降，土層會暫時失去原有承載能力。
- 建築物可能下陷或傾斜，地下水與砂粒也可能沿裂縫噴出地表形成噴砂。
- 「土壤液化」不是砂土真的熔化成液體，而是力學性質暫時表現得像流體。

山崩與海嘯

地震搖晃可能使山坡岩層破碎、鬆動而發生山崩。即使地震當下沒有崩落，震後鬆動的坡地若再遇到豪雨，也可能增加後續崩塌與土石流風險。

若地震發生在海底，且造成海床大規模、快速的垂直位移，就可能擾動大量海水形成海嘯。海嘯在深海中波高不一定很大，但進入淺水近岸後，波速降低、波長縮短而波高增加，可能形成數公尺甚至更高的海水侵襲陸地。

海底發生大地震不一定都會形成海嘯；關鍵之一是海床是否產生足以擾動海水的大尺度垂直位移。

臺灣地震帶分布

臺灣屬於環太平洋地震帶的一部分，歐亞板塊與菲律賓海板塊持續碰撞擠壓，使臺灣地層形成許多活動斷層。依震源空間分布與地震特性，泰宇課本將臺灣分成三個主要地震帶：

西部地震帶：地震頻率相對較低，主要與西部平原至中央山脈間的活動斷層有關。震源多較淺，加上人口與工商建設密集，因此大地震可能造成嚴重災情，921 集集地震即為代表。
東部地震帶：震源深度可由西向東延伸到約 300 公里，反映歐亞板塊向東隱沒到菲律賓海板塊之下。
東北部地震帶：震源向北逐漸加深，反映菲律賓海板塊向北隱沒至歐亞板塊之下；此區也有不少較淺地震，且鄰近北部人口密集區。

圖片內容：以三維方式呈現臺灣周邊地震震源分布，並將主要地震活動區分為西部、東部與東北部三個地震帶。
圖片重點：
- 西部地震帶的震源主要較淺，許多地震與陸上的活動斷層有關；因人口密集，災害風險特別值得注意。
- 東部地震帶可見震源向東逐漸加深，反映歐亞板塊向東隱沒。
- 東北部地震帶可見震源向北逐漸加深，反映菲律賓海板塊向北隱沒。
- 判讀三維震源圖時，不只要看震央平面位置，更要觀察震源深度隨方向的變化。
- 圖 6-21 與圖 3-12、圖 3-16可以互相對照：地震帶的傾斜方向正是建立臺灣雙向隱沒模型的重要證據。

地震預警

目前的地震預警並不是在地震發生前預測地震，而是在強烈地震已經發生後，利用地震波與電磁訊號傳遞速度不同，盡可能搶得數秒至數十秒的防護時間。

基本流程為：

地震發生，P 波與 S 波同時產生
→ 速度較快的 P 波先抵達震央附近測站
→ 強震儀將資料傳回測報單位
→ 快速估算震央、規模與可能震度
→ 以速度遠快於地震波的電磁訊號發布警報
→ 較遠地區可在較強震波抵達前取得短暫預警時間

圖片內容：示意地震發生後 P 波先抵達測站，測報單位快速發布電磁警訊，而較慢、破壞性較強的震波仍持續向外傳播，因此遠方地區可獲得短暫預警。
圖片重點：
- P 波與 S 波在震源幾乎同時產生，但 P 波速度較快，因此先抵達測站。
- 預警系統收到 P 波後才開始判讀，所以它屬於地震發生後的預警，不是事前預測。
- 手機、廣播等電磁訊號傳送速度遠高於地震波，因此可「跑在地震波前面」通知較遠地區。
- 距離震源越遠，通常可利用的時間差越大；距震源很近的地區預警時間非常短，甚至來不及收到警報。
- 地震預警只能提供數秒到數十秒的短時間，因此平時的防震演練與建築耐震仍是防災核心。

地震預警＝地震已發生後與震波賽跑；地震預測＝希望在地震發生前知道時間、位置或大小。兩者完全不同。

常見錯誤觀念

【常見錯誤】軟流圈就是一整層液態岩漿

【正確理解】
軟流圈大部分仍是固態岩石。因溫度高、力學強度較低，在長時間尺度下可發生塑性流動，局部也可能有少量熔融。S 波仍能穿越軟流圈，也證明它不是整層液體。

【常見錯誤】板塊就是地殼

【正確理解】
板塊是岩石圈的一部分，包含地殼以及最上部地函。因此「海洋板塊」也不是只包含海洋地殼。

【常見錯誤】地函因為會流動，所以一定是液體

【正確理解】
地函大部分是固態。岩石在高溫高壓下可於非常長的時間尺度發生塑性變形與緩慢流動，不能把「會流動」直接等同於「液態」。

【常見錯誤】S 波在地核消失，表示整個地核都是液態

【正確理解】
S 波無法穿越液態外核，但內核因高壓而為固態。地核本身包含液態外核與固態內核。

【常見錯誤】大陸漂移學說因為完全錯誤，所以後來被板塊構造學說取代

【正確理解】
韋格納提出的大陸會水平移動以及盤古大陸等核心想法具有重要價值，問題在於當時缺乏合理的移動機制與足夠海底證據。後來海底擴張與板塊構造學說補上了關鍵機制與證據。

【常見錯誤】中洋脊兩側地磁條帶對稱，是因為磁場本身固定呈條紋狀

【正確理解】
條帶是不同年代的玄武岩在冷卻時記錄不同的地磁正、反向，再經海底由中洋脊向兩側擴張所形成。對稱性是海底擴張的重要證據。

【常見錯誤】所有聚合型板塊邊界都一定有火山

【正確理解】
海洋岩石圈隱沒時常形成火山弧；但兩個大陸岩石圈直接碰撞時，以地殼增厚、褶皺與造山為主，不一定形成典型隱沒型火山弧。

【常見錯誤】轉形斷層整條破裂帶每一段都是板塊交界

【正確理解】
在錯動邊界中，真正分隔兩個不同板塊、且地震活動顯著的區段才屬於轉形斷層。中洋脊外側延伸的部分破裂帶可能位於同一板塊內。

【常見錯誤】花東縱谷是一條沒有寬度的板塊界線

【正確理解】
板塊縫合與變形通常是一個帶狀區域，不是地面上一條幾何上的無寬度細線。

【常見錯誤】同一次地震，離震央越近規模越大

【正確理解】
一次地震的規模描述的是地震本身釋放的能量，不會因觀測位置而改變；不同地點改變的是震度。

【常見錯誤】土壤液化就是土壤被震到融化

【正確理解】
液化不是岩土真的熔融，而是飽和砂土在震動時孔隙水壓上升，使顆粒間有效支撐力下降，土層暫時失去承載能力。

【常見錯誤】地震預警就是預測地震

【正確理解】
預警是在地震已經發生後，利用 P 波先抵達的時間差快速發送警報；它不是事前預測地震發生日期。

重點統整

重點名詞

P 波：速度最快的體波，屬縱波，可通過固體、液體與氣體。
S 波：速度次於 P 波的體波，屬橫波，只能通過固體。
表面波：沿近地表傳播，速度最慢但常造成強烈地面振動。
莫氏不連續面：地殼與地函的分界。
古氏不連續面：約 2,900 km 深，地函與液態外核的分界。
低速帶：上部地函中地震波速度較低的區域，與軟流圈相關。
岩石圈：包含地殼與最上部地函的堅硬層圈，也是板塊的範圍。
軟流圈：位於岩石圈下方、力學強度較低且具可塑性的上部地函。
大陸漂移學說：主張今日大陸由過去相連的大陸分裂漂移而來。
海底擴張學說：主張海洋地殼在中洋脊形成後向兩側移動。
條帶狀地磁異常：中洋脊兩側呈對稱排列的正、反磁性條帶，是海底擴張重要證據。
板塊構造學說：岩石圈由多個板塊組成，板塊持續相對運動。
張裂型邊界：板塊分離，新岩石圈可在此形成。
聚合型邊界：板塊接近碰撞，可造成隱沒、海溝、火山弧或造山。
錯動型邊界：板塊沿邊界平行錯移，以轉形斷層與淺源地震為主要特徵。
班尼奧夫帶：聚合隱沒帶中，震源由淺至深形成的傾斜帶。
花東縱谷：臺灣兩板塊現今重要縫合與變形帶。
地震規模：描述一次地震所釋放能量的大小。
地震震度：描述某一地點的地面搖晃程度。
土壤液化：飽和鬆散砂土在強震中因孔隙水壓上升而暫時失去承載力。
場址效應：局部地質條件使地震波振幅或震動時間被放大的現象。
地震預警：地震發生後利用 P 波與破壞性震波速度差爭取預警時間。

重點比較

P 波、S 波與表面波

比較項目	P 波	S 波	表面波
類型	體波	體波	表面波
速度	最快	次快	最慢
振動型態	縱波	橫波	沿地表複雜振動
固體	可通過	可通過	沿表層傳播
液體	可通過	不可通過	不適用於深部液體傳播
重要應用	定位、內部探測	判斷液態外核	地表搖晃與災害

大陸地殼與海洋地殼

比較項目	大陸地殼	海洋地殼
主要岩石	花岡岩質	玄武岩質
厚度	較厚	較薄
密度	較小	較大
主要元素特色	矽、鋁較多	鐵、鎂比例較高

岩石圈與軟流圈

比較項目	岩石圈	軟流圈
位置	地表至最上部地函	岩石圈下方上部地函
性質	堅硬、脆性較強	力學強度低、具可塑性
與板塊關係	板塊本體	板塊下方
是否液態	固態	主要仍為固態

三種板塊邊界

比較項目	張裂型	聚合型	錯動型
板塊運動	分離	接近	平行錯移
主要應力	張力	壓力	剪力
典型構造	中洋脊、裂谷	海溝、島弧、褶皺山脈	轉形斷層
常見斷層	正斷層	逆斷層	平移斷層
地震	淺源	淺～深源	淺源
火山	常見	隱沒型常見	通常不明顯

規模與震度

比較項目	地震規模	地震震度
描述	地震釋放能量	某地的搖晃程度
同一次地震	主要一個數值	各地不同
是否受距離影響	否	是
臺灣常見表示	M、Mw	0～7 級

重點因果關係

P、S 波速度在特定深度突變 → 地球內部物質性質改變 → 劃分不連續面。
S 波進入古氏面後消失 → 無法穿越液體 → 推論外核為液態。
上部地函溫度升高、岩石強度降低 → 地震波速度略降 → 形成低速帶／軟流圈。
岩漿在中洋脊上升並冷卻 → 形成新海洋地殼 → 海底向兩側擴張。
海底擴張＋地磁反轉 → 不同年代玄武岩記錄正反磁場 → 中洋脊兩側形成對稱地磁條帶。
張裂作用 → 岩石圈拉薄、破裂 → 正斷層、裂谷或中洋脊 → 淺源地震與岩漿活動。
海洋岩石圈聚合 → 密度較大板塊隱沒 → 海溝＋班尼奧夫帶＋火山弧。
大陸—大陸碰撞 → 不易隱沒 → 地殼擠壓增厚 → 褶皺與大型山脈。
臺灣東北震源向北加深 → 菲律賓海板塊向北隱沒 → 琉球海溝與琉球火山弧。
臺灣南部震源向東加深 → 歐亞板塊向東隱沒 → 馬尼拉海溝與呂宋火山弧。
岩層受力累積 → 超過強度破裂 → 彈性回跳 → 地震波向外傳播。
飽和砂土＋強烈搖晃 → 孔隙水壓上升 → 顆粒支撐力降低 → 土壤液化。
P 波先抵達測站 → 系統快速判斷地震 → 電磁訊號先於破壞性震波抵達較遠區域 → 地震預警。

快速閱讀重點

P 波快、固液氣皆可；S 波較慢、只能通過固體。
莫氏面＝地殼／地函；古氏面＝地函／外核。
古氏面以下 S 波消失，是判斷液態外核的重要證據。
岩石圈＝地殼＋最上部地函；板塊就是岩石圈的一部分。
軟流圈不是液態岩漿海，而是高溫、低強度、可塑性較高的固態岩石。
大陸地殼：較厚、較輕、花岡岩質；海洋地殼：較薄、較密、玄武岩質。
科學史順序：大陸漂移 → 海底擴張 → 板塊構造。
海底擴張重要證據：中洋脊兩側地磁條帶對稱＋海底年齡向外變老。
張裂：中洋脊／裂谷、正斷層、淺源地震。
聚合：海溝／火山弧／褶皺山脈、逆斷層，可出現淺至深源地震。
錯動：轉形斷層、淺源地震，通常無典型隱沒火山弧。
臺灣東北：菲律賓海板塊向北隱沒；南部：歐亞板塊向東隱沒。
花東縱谷是重要板塊縫合與變形帶；西側主要屬歐亞板塊，東側海岸山脈與菲律賓海板塊相關。
規模看能量；震度看某地搖多大。
土壤液化三要素可抓：鬆散砂土＋高地下水／飽和＋強烈搖晃。
地震預警不是預測，而是地震發生後利用P 波較快爭取時間。

自我檢核

第1題｜P 波與 S 波如何判斷外核狀態？

科學家如何利用地震波的特性，推論地球外核是液態？

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答案：
S 波只能在固體中傳播。觀測顯示 S 波抵達約 2,900 公里深的古氏不連續面後無法繼續穿越地核外層，因此可推論古氏面下方的外核為液態。

解析：
P 波可通過固體與液體，因此進入外核後雖然速度及路徑會改變，仍可繼續傳播；S 波則因無法在液體中傳遞而消失。

因此：

S 波無法穿越古氏面以下區域
→ 該層不是一般固態岩石
→ 配合 P 波資料
→ 推論外核為液態

判斷重點：
S 波消失是判斷液態外核最關鍵的震波證據。

第2題｜岩石圈與軟流圈

為什麼「板塊就是地殼」這句話不正確？岩石圈與軟流圈的主要性質又有什麼差異？

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答案：
板塊是岩石圈的一部分，而岩石圈包含全部地殼以及最上部地函，因此板塊不等於地殼。岩石圈較冷、堅硬且容易脆性破裂；軟流圈位於其下，溫度較高、力學強度較低並具有可塑性。

解析：
「地殼／地函」與「岩石圈／軟流圈」使用不同分類標準。

地殼、地函：主要依內部組成與震波界面分類。
岩石圈、軟流圈：主要依力學性質分類。

岩石圈會跨過莫氏不連續面，因此不只包含地殼。

判斷重點：
板塊＝岩石圈的一部分＝地殼＋最上部地函。

第3題｜大陸漂移學說的證據

韋格納提出哪些證據支持大陸曾經相連？為什麼當時仍未被普遍接受？

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答案：
證據包括大陸邊緣形狀可拼合、跨洋相同古生物化石、岩層與山脈可延續，以及古冰川與古氣候紀錄的對應。當時主要問題是無法提出足以讓大陸水平移動的合理物理機制。

解析：
大陸漂移可以同時解釋許多原本分散的地質證據，但科學理論除了要能解釋現象，也要提出合理機制並接受更多資料檢驗。

直到後來海底探測發現中洋脊、對稱地磁條帶與海底年齡分布，才逐漸建立更完整的板塊運動模型。

判斷重點：
韋格納最大的問題不是「完全沒有證據」，而是缺乏可信的移動機制與後來才取得的海底證據。

第4題｜條帶狀地磁異常

為什麼中洋脊兩側呈對稱分布的條帶狀地磁異常，可以支持海底擴張學說？

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答案：
中洋脊岩漿冷卻成玄武岩時會記錄當時地磁方向。因地磁曾多次反轉，而新海洋地殼又持續在中洋脊形成並向兩側移動，所以正、反磁性的岩石會在中洋脊兩側形成近似對稱條帶。

解析：
若沒有海底由中洋脊向兩側擴張，就不容易產生以中洋脊為中心的鏡像對稱排列。

因果鏈為：

中洋脊形成新地殼
→ 冷卻記錄地磁
→ 地磁反轉
→ 再形成不同磁向的新地殼
→ 海底向兩側移開
→ 形成對稱磁性條帶

判斷重點：
「對稱」是關鍵，代表新海底從中洋脊同時向兩側擴張。

第5題｜三種板塊邊界

比較張裂型、聚合型與錯動型板塊邊界的相對運動、常見斷層與地震深度。

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答案：

邊界	相對運動	常見斷層	地震
張裂型	分離	正斷層	淺源為主
聚合型	接近	逆斷層、褶皺	可淺至深源
錯動型	平行錯移	平移／轉形斷層	淺源為主

解析：
聚合邊界之所以可以出現深源地震，是因為隱沒板塊會一路向地函深部延伸並持續發震；張裂與錯動邊界的主要變形集中在較淺的岩石圈，因此以淺源地震為主。

判斷重點：
看到深源地震＋傾斜震源帶，優先聯想到聚合隱沒邊界。

第6題｜聚合邊界的三種類型

海洋—大陸、海洋—海洋與大陸—大陸三種聚合方式，主要形成哪些不同地質構造？

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答案：

海洋—大陸：海洋板塊隱沒，可形成海溝與大陸火山弧。
海洋—海洋：較老、密度較大的海洋板塊隱沒，可形成海溝與島弧。
大陸—大陸：兩側都不易大幅隱沒，主要形成褶皺與大型山脈。

解析：
關鍵在岩石圈密度與浮力差異。

海洋岩石圈密度較大，適合隱沒；大陸岩石圈密度較小，不容易大量沉入地函，因此大陸碰撞時主要造成地殼縮短與增厚。

判斷重點：
有海洋板塊 → 常見隱沒；大陸撞大陸 → 以造山為主。

第7題｜班尼奧夫帶

什麼是班尼奧夫帶？為什麼它可以用來判斷板塊隱沒方向？

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答案：
班尼奧夫帶是聚合型板塊邊界中，地震震源由淺到深排列成的傾斜帶。震源逐漸加深的方向，大致反映隱沒板塊向地函延伸的方向。

解析：
只看震央地圖只能知道地震在地表投影的位置；加入震源深度後，才能看出地震是否沿一個斜面往下延伸。

因此：

震源向某方向逐漸變深
→ 隱沒板塊大致向該方向下降

判斷重點：
判斷隱沒方向時要看震源深度變化，不只看震央多不多。

第8題｜臺灣的雙向隱沒

臺灣東北部與南部的板塊隱沒方向分別為何？各對應哪些主要海溝與火山弧？

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答案：

東北部：菲律賓海板塊向北隱沒到歐亞板塊下方，對應琉球海溝與琉球火山弧。
南部：歐亞板塊向東隱沒到菲律賓海板塊下方，對應馬尼拉海溝與呂宋火山弧。

解析：
臺灣周圍不是只有單一隱沒方向。圖 3-12 的震源深度顯示：

東北地震向北變深。
南部地震向東變深。

這正是兩套相反方向隱沒系統的重要證據。

判斷重點：
東北向北、南部向東。

第9題｜臺灣三大地震帶

泰宇課本將臺灣分為哪三個主要地震帶？其中東部與東北部地震帶的震源深度變化，分別反映哪一個板塊的隱沒？

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答案：
三個主要地震帶為西部地震帶、東部地震帶、東北部地震帶。

東部地震帶：震源由西向東逐漸加深，反映歐亞板塊向東隱沒到菲律賓海板塊之下。
東北部地震帶：震源向北逐漸加深，反映菲律賓海板塊向北隱沒到歐亞板塊之下。

解析：
西部地震帶主要與陸上活動斷層有關，震源通常較淺，因此即使發震頻率相對較低，若發生大型地震仍可能因人口密集而造成嚴重災害。

東部與東北部地震帶則可以直接和臺灣兩套方向相反的隱沒系統對應。判讀時最重要的不是只看哪裡「點很多」，而是看震源深度往哪個方向逐漸加深。

判斷重點：
東部向東變深＝歐亞板塊向東隱沒；東北部向北變深＝菲律賓海板塊向北隱沒。

第10題｜花東縱谷

花東縱谷在臺灣板塊構造中代表什麼意義？其東西兩側主要分別屬於哪一個板塊系統？

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答案：
花東縱谷是臺灣現今重要的板塊縫合與強烈變形帶。其西側中央山脈一帶主要屬歐亞板塊，東側海岸山脈則主要與菲律賓海板塊的呂宋島弧系統相關。

解析：
板塊邊界不是一條零寬度的線，而是一個地質構造複雜、斷層與地震活動密集的帶狀區域。

因此不能把花東縱谷某一條道路或某一點視為精確到「左腳一塊板塊、右腳另一塊板塊」的幾何界線。

判斷重點：
花東縱谷＝重要板塊縫合帶；西歐亞、東菲律賓海板塊系統。

第11題｜規模與震度

同一次地震中，甲地比乙地距離震央近，因此甲地的「地震規模」一定比較大。這句話正確嗎？為什麼？

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答案：
不正確。同一次地震的規模描述地震本身釋放的能量，主要只有一個值；不同地點會改變的是震度。

解析：
震度受到多項因素影響，例如：

與震源的距離
震源深度
地層與盆地效應
震波傳播方向

因此同一次地震在不同地區可能有完全不同的震度。

判斷重點：
規模看地震本身；震度看所在地。

第12題｜土壤液化

土壤液化通常需要哪些環境條件？為什麼液化後建築物容易傾斜或下陷？

查看答案與解析

答案：
常見條件包括鬆散砂質土、地下水位高或土壤接近飽和，以及強烈地震搖晃。震動使孔隙水壓升高，砂粒間有效支撐力降低，土層暫時失去承載能力，因此建物可能下陷或傾斜。

解析：
液化不是砂土真的熔化，而是：

強震
→ 顆粒重新排列
→ 孔隙水壓升高
→ 顆粒彼此有效接觸減少
→ 承載力下降

因此地表可能同時出現噴砂、冒水與不均勻沉陷。

判斷重點：
液化三個關鍵：砂、地下水、強震。

第13題｜地震預警

為什麼地震預警對震央附近地區能提供的反應時間特別短？它和「地震預測」有什麼不同？

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答案：
震央附近 P 波與破壞性較強震波抵達的時間差很小，系統沒有足夠時間完成偵測、計算與發布警報，因此可用預警時間很短。預警是在地震已發生後發出警報；地震預測則希望在地震發生前預先判斷時間、地點或規模，兩者不同。

解析：
地震預警的核心是：

P 波跑得比較快
＋電磁訊號傳送遠比震波快
→ 遠離震源的地區可取得數秒至數十秒警告

但越靠近震源，兩種震波抵達時間越接近，形成預警盲區。

判斷重點：
預警＝地震已經發生後與震波賽跑，不是事前預測。

延伸知識補充

韋格納的探究與科學史

對應課本概念：
大陸漂移學說、科學學說的建立與修正。

延伸說明：
泰宇教師手冊補充韋格納的生平。他原本的研究背景包含天文與氣象，也多次參與格陵蘭探險。大陸漂移在當時受到許多地質學家的強烈質疑，其中一個原因就是韋格納提出的移動機制無法說服當時科學界。

韋格納甚至曾嘗試利用格陵蘭位置變化直接驗證大陸漂移，但他估計的漂移速度遠高於今日量測到的板塊移動速率。這個故事很適合用來理解：一個理論可能包含重要的新想法，也可能同時包含後來被修正的錯誤細節。

科學不是「某位科學家一次說對全部答案」，而是觀點持續接受新證據檢驗、修正與整合的過程。

冷縮說與大陸漂移的科學爭論

對應課本概念：
大陸漂移學說的證據與科學模型競爭。

延伸說明：
在大陸漂移學說提出以前，曾有「地球冷縮說」用來解釋山脈形成。這類模型認為地球逐漸冷卻、收縮，就像乾癟蘋果表皮產生皺褶，使地表隆起形成山脈。

韋格納則認為大陸可以水平移動並碰撞，使邊緣受擠壓而形成山脈。兩種模型都能解釋部分現象，因此真正的關鍵是：哪一套模型能同時解釋更多彼此獨立的證據，而且預測能被後續觀測支持。

後來海底擴張、地磁條帶、地震與海洋地形資料，使板塊運動模型能解釋的現象遠比早期冷縮模型完整。

熱點與夏威夷島鏈

對應課本概念：
板塊移動與火山活動。

延伸說明：
大多數火山活動集中在板塊邊界，但夏威夷群島遠離主要板塊邊界，因此教師手冊以熱點理論解釋這類板塊內火山。

熱點模型認為深部高溫地函物質上升，使上方岩石部分熔融形成岩漿。若熱點位置相對穩定，而太平洋板塊持續移動，板塊通過熱點時會依序形成火山。

因此火山島鏈往往具有：

靠近現今熱點 → 火山較年輕
沿板塊移動方向遠離熱點 → 火山年齡逐漸增加

利用火山島的位置與年齡，還可以估算板塊長時間的平均移動方向與速率。

東非大裂谷與大陸張裂

對應課本概念：
張裂型板塊邊界。

延伸說明：
東非大裂谷是一個正在進行大陸張裂的重要地區。岩石圈受到拉張後，可出現大量正斷層、狹長裂谷、深湖與火山活動。

若張裂長期持續，大陸岩石圈可能逐漸變薄並分裂，未來甚至可能形成新的海洋盆地。它讓我們看到「大陸裂谷 → 持續張裂 → 新海洋」可能是一個長時間連續演化的過程。

火星也曾有類似板塊活動嗎？

對應課本概念：
板塊構造證據、條帶狀磁場與轉形斷層。

延伸說明：
泰宇教師手冊補充曾利用火星表面的磁性條帶與大型線狀構造，討論火星早期是否可能存在類似地球板塊運動的活動。

這類研究的重點不在於直接把地球板塊模型套用到其他行星，而是理解科學家如何利用：

磁場紀錄
地形走向
火山排列
斷裂構造

去推論一個無法直接進入內部觀測的星球過去可能發生過什麼地質活動。

臺灣的地質構造單元

對應課本概念：
臺灣板塊碰撞、造山與斷層。

延伸說明：
教師手冊側欄進一步介紹臺灣島主要地質構造大致呈北北東—南南西方向，可由多條大型斷層區分不同地質單元。

花東縱谷斷層系統位於板塊縫合區，是臺灣最活躍的構造帶之一；中央山脈、西部麓山帶及平原區則反映不同程度的造山、褶皺與抬升。

這些細部構造不必全部背誦，但可以幫助理解為什麼臺灣的山脈、斷層與地震大致具有一致的區域排列方向。

隕石如何幫助推論地球內部組成

對應課本概念：
地殼、地函與地核的物質組成。

延伸說明：
地震波主要告訴我們「物質的物理性質如何改變」，但要判斷內部究竟由哪些元素與礦物組成，還需要其他證據。

科學家會比較隕石、地表岩石、火山帶出的深部岩石，以及高溫高壓實驗結果。例如鐵鎳質隕石可提供金屬核心組成的參考，而矽酸鹽類隕石則可與地函物質模型進行比較。

因此地球內部模型不是只靠單一種地震波資料，而是多種獨立證據相互驗證的結果。

法醫地震學

對應課本概念：
地震波紀錄與震動來源判讀。

延伸說明：
高靈敏度地震儀不只會記錄天然地震，也可能偵測爆炸、礦場活動、大型撞擊或其他人為震動。

不同事件產生的震波波形、頻率、到時與空間分布可能不同，因此地震學資料有時也能協助判斷某些特殊事件發生的時間、位置與能量來源。

這類應用顯示，地震儀其實是一種非常精密的「地面振動感測器」，用途不限於傳統地震研究。

地震危害潛勢與風險

對應課本概念：
地震災害與防災。

延伸說明：
「哪裡地震多」不完全等於「哪裡災害一定最大」。

地震災害風險還與：

活動斷層與發震機率
預期地表加速度
地層是否容易放大震波
土壤液化潛勢
人口密度
建築耐震能力

等因素有關。

因此現代地震防災常將地震學、工程地質、建築與人口資料整合，製作地震危害或風險圖，作為都市規劃、建築規範與防災演練的參考。