從同學中的作業剪貼來的，有問題再提出來吧~ CH1 1.Explain/describe following terms: (1)catastrophism：災變說 在十七、十八世紀時，人們相信地球的外貌(地貌，如 山、山谷、海、河) 都是 永恆的 ，而且這些地貌都是由極為少數的劇變所產生的。這些事件都太巨大了，以致於沒有辦法 用自然過程去解釋，因此這是一種超自然的干涉，自此就產生了災變說。因為那時近代科 學尚未出現，所以當時的人們不認為災變說是一種假說，他們認為這是一種信仰。再加上 那時的地質學並不強，所以人們認為巨大的災害是發生在過去的數千年之內，而且和 Judeo-Christian 聖經中所記載的事件是相符合的。非西方文化就沒有這種類似的信仰 。 (2) gradualism：漸變說(漸進說) 在十八世紀晚期，早期的科學家根據新發現的地質證據，一再地檢驗災變說，並且發現災 變說沒有辦法解釋這些新發現的現象。所以蘇格蘭的內科醫生和紳士，也就是現代地質科 學之父 James Hutton(1726-1797)收集了種種的證據，並且提出了一個假說 (counterhypothesis)---漸變說。Hutton觀察並且記下了他的論證，然後根據他的論證用 邏輯的論點擬出了結論，簡而言之，他使用了科學方法。在1795年，他出版了「Theory of the Earth, with Proofs and Illustrations」 在書中，他提出了他對於反對災變說的 理論。Hutton 觀察緩慢但持續地侵蝕作用：經由流動的水，岩石碎屑被搬運，最後沉積到 海底。這些改變都是緩慢進行的，也因此他反對災變說而提出了漸變說。他推論：只要給 定足夠的時間，山一定會慢慢地被侵蝕為平原，而侵蝕後的岩石碎屑有一天又會形成新的 岩石，這些新形成的岩石又會慢慢地被擠壓而形成山脈。Hutton並不知道是什麼能量造成 山脈的抬升，但是他認為所有的東西都會依循著重覆且連續不斷的一種循環緩慢地進行。 (3)Uniformitarianism：均一說(均變說) Hutton的觀點現在被稱為均一說原理(Principle of Uniform-itarianism)，這個原理是說 ：人類現今所觀察到同樣的過程，在地球的歷史中早就發生過了。這個原理提供了我們了 解地球歷史的第一步，而且它也是開啟現代地質學上的時間(geologic time)的一把鑰匙。 均一說幫助人們了解不同地質環境的岩石是如何生成的，它提到：我們可以檢驗任何的老 的岩石，比較它們和現今在特殊環境生成的其他相似的岩石間的生質差異，進而可以推斷 同種的岩石的生成環境很相似。(註:簡單說就是present is the key to the past) 2.Describe the scientific methods which geologists usually use for research. 1.地質學家使用的研究策略就稱為「科學方法」(scientific method)。 如： (1)演繹法Deductive method：用邏輯來推理，即指由已知的一項定理接著推導出下一 項的定理，如此層層的下去，來得到一些東西。 (2)歸納法 Induced method：由觀察許多現象而把結果進行整合，試圖找出一個定則， 來解釋欲解釋的東西。 2.科學方法包括下列幾項步驟： (1)觀察和測量： 科學家專注於現象的觀察和獲得可被測量的證據。 (2)提出「假說」：科學家試著要解釋他們的觀察和測量結果，而提出了假說，這 是對於某事物或現象的解釋，似乎很合理但是未被證實。 (3)驗證假說：科學家利用假說對於新的觀察作預測，藉由比較最新的觀察資料和 先前的預設，科學家們可以驗證假說。 (4)形成「學說」：一旦假說通過了多次的驗證，科學家們就更想信這個假說的正 當性，而這個假說也因此升格為學說，學說是一種對於自然現象的概括想法。 (在很多語言中，theory常被誤用為hypothesis, 但是這裡提到的theory就指的 是theory，而不是hypothesis。) (5)形成「定律」或「原理」：學說最後可能形成定律或是原理。定律和原理指的 是一些被觀察到的自然現象均是依照此定律或原理所說的發生，而且沒有誤差 。 (6)根據新的證據，不斷地重新檢驗此定律或原理：在物質世界中，所有的東西都 是由科學定律所掌管。因為定律或原理就像假說和學說一樣，當有新的證據出 來時，它們就必須不斷地被檢驗。事實上，科學方法的關鍵點就是「可被測性 」(testability)。 3.Is Pluto a planet ? 行星最新的定義：(出處1) 1.該天體必須環繞太陽運行。 2.且此天體質量必須大到使其自身的重力足以克服各種剛體的力，來維持流體靜力 平衡（近乎圓球形）。 3.清除了軌道鄰近區域中的物質。(當行星繞著太陽轉的時候，必須把軌道打掃乾 淨，它所行經的路徑上沒有其他的天體。) 行星最新的定義：(出處2) 一.是必須有圍繞太陽的軌道。 二.是必須有足夠大的質量，能依靠自身的重力，通過流體靜力學平衡，使自身的形狀達 到近似球形。 三.是必須能把它的鄰居清除出自己的軌道。 行星的定義：(投影片) (a)位於環繞太陽的軌道上； (b)擁有足夠的質量而自行產生重力，可以克服各種剛體的力來維持流體靜力平衡(近似 球形)的形體； (c)已經清空了其軌道附近的區域。 矮行星的定義：(投影片) (a)位於環繞太陽的軌道上的天體； (b)擁有足夠的質量而自行產生動力，可以克服各種剛體的力來維持流體靜力平衡(近似 球形)的形體； (c)無法清空其軌道附近的區域 (d)不是衛星。 由最新的定義可以得知，冥王星並不屬於行星，因為 (1)其大小太小，而沒有形成一般行星常見的「近圓形」。 (2)其軌道經過庫伯帶(Kuiper Belt)，一個有其他小型天體的地方， 所以不符合定義的第三點。(主因)，所以冥王星被歸類到「矮行星」 4.Describe the global changes caused by human activities. 1.人類的日常生活對「降雨量、氣候、空氣、水質和侵蝕」有著重大的影響。(投影片) 2.在北美，每個人(平均)每年用了20噸的礦物資源。(投影片) 3.藉由燃燒石油和煤，以及密集的農業活動，人類正不斷地改變大氣的組成。大氣中二 氧化碳的含量不斷緩慢地上升，這使得大氣層變成一塊熱的毯子，這種效應就通俗上 稱為全球改變(global change) 或 全球暖化(global warming)，也就是溫室效應。 (p.27) 4.由於密集的農業活動，對於土壤、地下水和地表水都有很大的衝擊。(投影片) 5.許多年來人類一直使用冰箱、噴霧器和其他儀器，這些東西內含的氣體都有氯原子。 當這些氣體跑到大氣層時，它們就會干擾臭氧的生成。而臭氧層則能幫人類阻擋具有 傷害性的紫外線並且防止紫外線到達地表。所以沒有了臭氧，人類就會處於危險之中 。(p.27) 6.透過巨大水庫的興建，人類改變了水的分布位置，進一步地改變了地表重量的分布， 而改變了地球的轉軸，雖然沒有很明顯，但還是可以測量得到。(投影片，p.27) 5. Describe the building/evolution of Taiwan island shown in the movies. 兩億多年前的地球上面，就有大陸和海洋，但是所有的大陸都是分離的，當時赤道附近的 海域，生成了一大片的珊瑚礁，其中在蔚藍的大海，與黃綠的大陸之間，有一片周圍滿布 珊瑚礁的平緩坡地，平均水深130以尺、平均寬度70公里，稱為大陸棚，距今1億4000萬到 1億年前，這片大陸棚由於是大陸與深海之間的緩衝地帶，經常接收著由大陸河川，運輸 過來的岩路與生物碎屑，並且任由它們愈堆愈高、愈壓愈緊，這大陸棚位於華夏古陸塊的 東緣，大約在現今浙江、福建與廣東一帶的外海。 距今1億到7000萬年前，世界最大的海板塊古太平洋海板塊，隱沒到世界上最大的大陸板 塊歐亞大陸板塊的底下，並且在歐亞大陸板塊上的華南古陸引發了大規模的火山爆發，把 歐亞大陸板塊的東緣，堆積在大陸棚上的巨厚沈積層推擠到海面上，成為島嶼，這是地質 史上的南澳造山運動。 古台灣島就這樣誕生了。那個時期，古台灣面積比現在小，但上島上已經現了中央山脈。 那時台灣島可能已經遠離赤道，不斷的向北移動。 大約在6500萬到1000前的時期，歐亞大陸板塊擺脫了，古太平洋板塊的壓力，進入了張裂 的環境，大陸被撕裂，岩漿從地底噴出，遇到海水就迅速的冷卻，在海底形成新的海洋地 殼，就是南中國海板塊。 到了3500萬年前，南中國海一系列的張裂活動，塑造了台灣西部地層基盤的形貌，因為地 殼張裂會導致地面下陷，在大陸西南濱海地區，形成了許多的沈積盆地，相對於盆地的中 心，盆地邊緣下沈的速率比較慢，也就形成了較高的地區，其中一座高地就在古台灣島的 西部，它是一個以澎湖為中心，環繞彰化和雲林一帶的圓弧狀構造稱為北港高區，又稱為 北港基盤高區，它的存在對台灣島後來的地貌塑造，產生了關鍵性的影響。 同一時期(3500萬年前)，山脈被自然力侵蝕下來的岩屑，伴隨生物的遺骸，自河流來到了 淺海盆地，成為現今台灣島，主要沉積岩的來源，而這個時期地殼張裂所引發的火山，是 以安靜的溢流方式形成，不像前一期(?，1億到7000萬年前)，由板塊隱沒形成的火山，是 以劇烈的方式爆發，大約1000萬年前，曾經發生一次頗具規模的溢流式火山噴發，在古台 灣島西方的大陸棚上，形成了一個玄武岩熔岩台，然後逐漸形成現今的澎湖群島。 據推測，古台灣島在華南張裂的時代，曾經被夷為平地，並且沉到海面下，台灣島的再生 ，必須要再等到另一次劇烈的板塊運動，不過那是幾千萬年以後的事了。 持續張裂的南海板塊，於2000萬年前到1000萬年前，向東隱沒到菲律賓海板塊之下，並且 在菲律賓海板塊上，古台灣島的東南方，噴發一系列的火山島嶼，沿著馬尼拉海溝排成了 弧狀，那就是呂宋島弧，呂宋島弧的北端包含了綠島、蘭嶼以及海岸山脈的前身；菲律賓 海板塊，以每年8公分的速度，向西北方的古台灣島靠近，板塊上的呂宋島弧，也以每1萬 年1公里的速度隨行，逐漸的離開島弧最初形成時所在的菲律賓的一帶，在距今1000萬到 500萬年前，不斷往西北移動的菲律賓海板塊終於以大約45度的角度，斜撞歐亞大陸板塊 東南邊緣的大陸斜坡，呂宋島弧也因此更迅速的，接近台灣島。這個時期地殼裡的沈積盆 地，因為岩層深埋已經產生變質，更外加高壓與高溫，又開始擠壓岩層使得台灣島附近的 大陸棚沈積岩一次又一次的被推擠、被隆升，終於露出海面。 1955年地質學家張麗旭，把台灣島自新生代以來的這些地殼變動，稱為蓬萊造山運動，其 最大的成就，便是促成了台灣的再生，不過台灣島這次露出海面，已經遠離赤道，轉移到 目前所在位置的附近，古台灣島的一部份地層，也一起重現地面，成為新台灣島的基盤， 目前露出的部分，就是在中央山脈的東翼，太魯閣一帶的大南澳片岩區，這個中生代基盤 是中央山脈的中間岩層，覆蓋在它上面的是新生代的岩層，稱為蓋層，除了覆蓋在中央山 脈的基盤上，也廣泛分布在西部地區，在中生代基盤之下的，則是由珊瑚礁變質的大理石 岩層。 影響蓬萊造山運動，最重要的地質事件，就是菲律賓海板塊與歐亞大陸板塊的斜碰撞，因 為台灣現今的地貌，幾手都受到這次板塊碰撞的影響，650萬年前，菲律賓海板塊由於板 塊碰撞，逐漸隱沒到歐亞大陸板塊之下，並且在下沉之前，於大陸板塊上噴發一系列的火 山島，沿著隱帶排列成弧形，稱為琉球島弧，至此，台灣在南方與北方，各有一個板塊隱 沒帶，在隱沒帶通常會出現由海溝、島弧與海槽等構成的弧溝系統，台灣目前的大地構造 ，就是由呂宋與琉球這兩套方向相反的弧溝系統構成的，南方的呂宋弧溝系統，位在菲律 賓海板塊的西側，延伸到屏東以及高雄一帶就不見了，另一方面，北方的琉球弧溝系統， 位在歐亞大陸板塊的東緣，延伸到宜蘭以及台北北方一帶，也不見了，地質學家因此推測 ，台灣的南部根本是呂宋弧溝系統的延伸，北方則是琉球弧溝系統的延伸，台大教授盧佳 遇，利用砂盒模型來模擬台灣島的形成過程，由砂箱實驗可以看出，歐亞大陸板塊東緣的 那個大陸斜坡，與大陸棚上的沈積物就是被蓬萊造山運動，不斷地推擠，從東往西陸續產 生了許多的皺褶與逆斷層，持續生成的逆衝斷層，把地殼升高和堆疊，不斷地縮短寬度， 增加高度，然後接受氣候的侵蝕、沖刷和堆積，再增加寬度。 目前最新和最西邊的斷層，已經移到台中盆地的下方，那裡的彰化斷層，正把八卦台地往 上拱，如此下去的話，有一天八卦台地全會成了高山。 板塊緊壓，造成岩塊變形，並且在岩塊中儲存抗拒的能量，一旦斷裂就會形成斷層，在岩 塊破裂的時候，會以波的型式釋放儲存的能量，便形成了地震，台灣島東部以及外海，發 生地震的頻率比較高，但造成的地震災害比較小，西部則是正好相反，頻率較低，規模卻 更大，像1999年9月21日，台灣中西部發生大地震，引發車籠埔斷層沿線地表的破裂與位 移，地震災區南北範圍超過了100公里，並且在斷層上的鄉鎮，如卓蘭、東、集集、中寮 、水里等等，造成全面性的破壞，地質學家認為921的主因是在地質因素，首先目前西部 地區，正是板塊擠壓受力最大，逆衝作用最發達的地區，那裡的地殼正在不斷累積受力的 能量，所以最有可能因為逆斷層作用而產生大地震，其次北港高區代表較為穩定的地區， 是台灣地震的空白帶，可是這些穩定地區之間的界線斷層區域，卻容易孕育地震，如位在 北港高區旁的界線斷層上的車籠埔斷層。 CH4 1.How do we name igneous rocks?(Fig. 4.6)Name and describe the major igneous rocks 火成岩的分類最重要的是要看1.礦物結晶顆粒的大小;以及2.SiO2的含量.在野外SiO2的含 量可以由岩石的顏色來辨認.顏色越深的石頭表示SiO2越少.礦物結晶顆粒的大小主要是因為岩 漿冷卻速度不一樣所造成,如果岩漿是噴出地表之後再凝固,那麼結晶顆粒會很小,肉眼幾 乎無法看到結晶,甚至有的極端會形成玻璃質;如果岩漿在地底深處就停止上升,而開始冷 卻,那因為冷卻的時間會拖的比較長,所以礦物便會有時間形成大顆的結晶,所以可以形成 班晶.前者礦物結晶小的火成岩稱作噴出岩,後者礦物結晶大的則稱為深成岩.依照這兩個 準則噴出岩主要的岩類有玄武岩、安山岩、流紋岩(SiO2含量由少變多)；深成岩則有橄欖 岩、閃長岩、花崗岩(SiO2由少到多).其他還有一些特別的火成岩,例如浮石、凝灰岩則是 依照他們特殊的texture而分,並非屬於上述的分類. 2.Comment on the importance of Bowen's Reaction Series for understanding differentiation processes in cooling magmas. 1922年美國岩石學家N.L.Bowne發表他的研究成果指出：單一岩漿可以產生不同的火成岩 。之後，包溫和他的研究夥伴又發現岩漿冷卻時，會有不同的礦物產生，他們稱此一系列 現象為「反應系列」，此即所謂包溫氏反應系列(Bowen's Reaction Series)，岩漿中所 含有的成分，隨著溫度下降不斷結晶產生一系列的礦物，一般熔點較高的礦物較先結晶成 礦物，熔點較低的礦物較後結晶成礦物。 以包溫氏反應系列中的同一岩體連續反應系列為例，分析岩體中各個礦物的結晶先後，可 以得到所對應的溫度紀錄。再配合其他如放射性元素定年法，就可以分析這個岩體由高溫 降至低溫的變化，獲取岩漿上升或噴出的時間與速率等相關訊息，就可建立該岩體的「溫 度─時間」變動史。 3.How dose a continuous reaction series differ from a discontinuous series? 連續序列：雖然成份改變了，但其結晶構造不變。(如：長石) 不連續序列：結晶構造與成分都改變。(如：橄欖石→輝石→角閃石→黑雲母→石英) 4.What is the main products of"supervolcano"eruption?And its volume?And main damage for human beings? a.浮石、岩石、二氧化碳氣體、火山灰、火山湧浪、火山灰雲、火山碎屑岩流、泥流。 b.岩漿庫頂層1500平方公里 岩漿庫：長80公里、寬40公里、深8公里。 (只有透過地震可測得岩漿庫的大小->因為震波通過熔岩的速度比通過岩石的速度慢。) c. i.火山灰會遮去視線，影響飛航安全。 ii.火山爆發的高熱熔化高山冰雪造成泥流，將大量樹幹沖下->沖毀家園、大河上船擱淺、湖谷系統氾濫、影響釣魚季節的物流限制(經濟)。 iii.落塵污染水源，空氣污染無法呼吸。 iv.地震造成山崩及海嘯波。 v.二氧化碳造成樹木死亡。 vi.火山灰：寬度只有100微米，會被人吸入肺中，並和肺中的水氣結合成水泥般混合物 ，使人被液態混凝土淹死，若掉入人的眼中會失明，火山灰具磨蝕力、滲透力、破 壞力，會造成電氣設備短路或阻塞機械，1公釐高的火山灰會使機場關閉，15公分高 的火山灰加雨水能使屋頂坍塌，而20公分高的火山灰亦可壓垮屋頂。 vii.全球二氧化硫散佈使光線無法射入，造成溫度驟降。 -- 濕主,這個問題要問你自己了.... --

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