2016年12月30日 星期五

【國語日報專區】地震專題:地震地底進行式



地球上山高水深的千變萬化、臺灣島從海底隆起成高山、三天兩頭總是發生地震,都和一件事情緊密相關,那就是「板塊運動」。那麼板塊又是怎麼動的呢?

活躍的大地
二十世紀初,科學家已經了解大多數地震是由斷層錯動引發的,其它的包括火山、隕石等引發的地震數量可以說少之又少。雖然如此,但科學家還是又花了幾十年才了解地震、斷層與板塊運動的關係,建立「板塊構造運動」的模型,也就是板塊運動時會在某些特定的地方累積能量,而累積到一定的程度而突然破裂時,同時也釋放出能量,讓大地隨之搖晃。

為什麼板塊運動可以累積能量?
岩石不是完全硬邦邦,而是有一點點彈性的,雖然不像橡皮筋一樣充滿彈性,但是岩石受力還是會彎曲變形,同時累積能量。全年無休的板塊運動,每年一點一滴的移動幾公分,有時累積了幾百年才會一口氣釋放,所以有些地方幾百年發生一次地震,就會一下子移動幾公尺。二○一一年日本東北發生大地震時,有許多地方就一口氣移動了數公尺呢!

板塊是什麼?
板塊指的就是我們地表的一層堅硬的「岩石圈」,也就是地表岩石圈是由許多的板塊組成的,而堅石的石頭就浮在稍微軟一點的軟流圈上活動著。有時候兩個板塊間的運動是相互分離的,板塊和板塊的交界附近便會裂開,底下的岩漿會形成新的地殼。而有時候則會相互靠近,最後不是向上擠壓成高山,就是向下進入地球內部,這樣一出一進,地表就像輸送帶一般移動。而無論是板塊相互擠壓或分離,岩石也會因為受力而容易發生地震,而科學家也依此確認了板塊運動與地震的關係,加上科學觀測技術的進步,板塊構造運動的理論也越來越扎實。
 
板塊在地表的運動可以想像成輸送帶的表面,黃色為運動方向,但實際上地底下並沒有完全像輸送帶一樣,板塊會在中間向左右分離的地方新生,而在兩側處向下沉入地球內部消滅成為內部的一部分。


科學家怎麼研究慢慢移動的板塊?
板塊動的實在很慢,我們怎麼知道它在運動,又向哪運動呢?拜高科技所賜,常用來尋找道路位置的全球定位系統(GPS)此時就派上用場了。量測板塊運動用的GPS設備,和平常手機、汽車用的導航不太一樣,科學家需要更精密的運算、更大的天線,並且將接收天線牢牢的固定在地上,變成一個個觀測站,才能研究板塊運動。經由觀察、比較觀測站與若測站之間的距離隨時間的變化,就可以「偵測」板塊的相對運動方式。

臺灣位於歐亞菲律賓海板塊的交界,經過科學家測量,兩板塊大致以每年平均7公分的速度相互靠近,這數字在世界上也算是名列前矛的呢!也由此可知臺灣也是世界上數一數二板塊運動活躍的地方,這也是為什麼我們地震頻繁,山勢高峻,畢竟板塊累積的力量也要隨時釋放啊!
圖中的右邊是測量板塊運動的GPS天線,左邊綠色的箱子是接收用的電腦主機(的箱子)

全世界的板塊又是怎麼動的呢?
地球的表面是有數個板塊組合而成的,而各板塊運動的方向各異,圖中紅線就是板塊和板塊交界的地方,而全球大多數的地震也都發生在板塊的交界附近。值得一提的是,在互相分離的板塊邊界,幾乎都位於大海的海底,而互相靠近的地方,很多都在海陸交界或是一些島嶼的附近,像臺灣島就位在歐亞和菲律賓海板塊的交界上。
世界上主要的板塊構造、臺灣附近的板塊構造示意圖

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