在高中地球科學課程的內容中,有限度地提及台灣島目前所處的板塊構造環境,以及相關的地震震源分布特性,但對於台灣島的形成過程卻付之闕如。這可能是考量到台灣島形成過程的複雜性,以及眾多相關研究仍然還在進行當中,為了避免學生在課堂上必須面對太過艱深且具有不確定性的內容,所以才沒有把細節列入課程內容。但是對於生活在台灣島老師或同學來說,認識台灣島的形成過程必定是個有趣又吸引人的話題,而且離開高中之後,絕大多數同學恐怕就不再有機會接觸到這個議題,實在相當可惜。因此,我們希望在「地球內部與板塊運動」這一系列全球尺度的研習活動當中,加入精彩的台灣島板塊構造活動的相關內容及最新研究,兼顧到在地的議題。
台灣島位在一個複雜的聚合性板塊邊界附近,兩個不同隱沒方向的隱沒帶分別位在台灣島的東側和南側,而台灣島的地質構造也和一般隱沒帶附近的島弧火山完全不同。因此,過去數十年來有無數的科學研究,都是針對台灣島的地質構造特徵與板塊構造活動而進行,其中最精彩也是最困難的就是台灣島形成過程的探究。
關於台灣島形成過程的研究,早期是以台灣島上的地層與地質構造進行分析,由於缺少地表以下的深部構造觀測結果,也就難以建立台灣地區完整的板塊構造活動歷史。一直到了1990年代晚期,眾多地球物理的觀測資料一一被提出,包括地震發生的震源分布、地震波速度變化的立體構造、重力量測、磁力量測、與台灣鄰近海域的高解析度海底地形等等,搭配過往的地表地質構造研究,建立起基本的「弧陸碰撞」學說,用以解釋台灣島形成過程的板塊構造活動歷史。
雖然弧陸碰撞學說的基本概念近年來已經少有爭議,但對於台灣地區板塊構造活動的細節仍有不少爭論。這些細節看似不影響整個理論的架構與方向,卻是對於台灣島上後續的地震或斷層等構造活動特性具有深遠的影響。例如在台灣島形成過程中,弧陸碰撞導致的台灣島隆起,究竟是只有沉積物被推升(薄皮理論),還是連帶大陸地殼也受到褶曲(厚皮理論)的差異。
因此最近這些年郭本垣研究員利用許多新的地震學研究工具,包括建置深海地震儀、發展噪訊地震學,並搭配原有的剪力波分離技術與地球物理數值模擬計算,提出對過去台灣島演化過程理論的挑戰。我們計畫在這次的研習活動中請郭研究員為我們重新回顧過去對於臺灣構造活動的論點與爭議,並請他介紹新的地震學研究工具與方法,最後是根據他近期所發表的研究論文,讓我們思考新證據所代表的意義。
講者簡介
郭本垣研究員目前任職於中央研究院地球科學研究所,擅長於地震學方法與地震資料分析,並搭配地球物理的理論依據,詮釋地球內部構造。過去曾經長期研究核幔邊界的D”層特性,近年則致力於推動深海地震儀的研究及應用,並發展臺灣自製深海地震儀,提升本土研究團隊進行跨國合作研究計畫的技術資本,也促進國內自主研發建造科技儀器建造的能力,成績斐然。墊基於新研究技術的發展,郭研究員這兩年連續發表對於台灣島板塊構造相關的研究結果,試圖挑戰過去長久以來的不同論點。
論文討論
Huang, T. Y., Gung, Y., Kuo, B. Y., Chiao, L. Y., & Chen, Y. N. (2015). Layered deformation in the Taiwan orogen. Science, 349(6249), 720-723.(https://goo.gl/5JAt9g)中文導讀:https://goo.gl/mQD3jC
電腦簡報:
https://goo.gl/LjwyZV
研習記錄:
研習記錄一(前言) http://mynotes.org/earth/?p=6283&page=2
研習記錄二 探究花東海盆的年齡 http://mynotes.org/earth/?p=6283&page=3
研習記錄三(整理中)
研習記錄四(整理中)
對應課綱(十二年國教課綱草案):
EFa-Vc-1由地震波可以協助了解固體地球具有不同性質的分層。
EFa-Vc-2固體地球各分層之化學組成與物理狀態不同。
EIa-Vc-1科學家曾經提出大陸漂移、海底擴張和板塊構造等主要學說,來解釋變動中的固體地球。
EIa-Vc-2板塊邊界可分為聚合、張裂和錯動三大類型。
EIa-Vc-3板塊邊界有各種不同的地質作用與岩漿活動。
EIa-Vc-4由地質構造與震源分佈等特徵,可推論台灣位於聚合型板塊邊界。