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板塊構造學說

解釋地球表面岩石圈的運動及海陸變遷的學說。板塊構造學說是20世紀地質科學的重大革命之一,將地球最外層分為數公里到數十公里厚的岩石圈和其下厚數十公里的軟流圈;岩石圈可分成十幾個板塊,載浮在軟流圈上並獨立移動。地球表面主要的劇烈活動,如地震和火山等,大多是沿著板塊的邊界發生。
1912年韋格納首先提出「大陸漂移學說」,認為大陸會在地表緩慢漂移,有時大陸會分裂成好幾塊,有時又會碰撞而聚在一起。證據包括美洲東岸與非洲西岸大陸輪廓的銜合、非洲與南美洲的地質構造與礦床分布可接續,南半球的非洲、南美洲、馬達加斯加島、南極洲、澳洲及印度各大陸,2億年前堆積的地層中都有冰川作用的遺跡,且冰川移動所造成的刻痕方向顯示這些大陸曾連在一起。由於大陸漂移學說無法完整地提出大陸移動的動力來源而飽受懷疑。1960年代初,地質學家由海底岩石古地磁的研究提出了「海底擴張學說」,指出中洋脊岩漿流出產生新的海洋地殼並向兩側擴張;另一方面,海洋地殼因隱沒而消滅。接著並得到深海鑽探與地震波速度變化的驗證,說明了岩石圈板塊移動的動力來源,不但取代了「大陸漂移學說」,更成就了「板塊構造學說」。
岩石圈板塊位於軟流圈上方,熱對流現象就像輸送帶,帶動上方板塊運動,新的岩石圈物質在中洋脊處形成,運送到海溝處向下隱沒,然後在地函中熔融。板塊間的相對運動造成地球上的各種主要的超大型地形景觀,如海溝島弧、褶曲山脈等。板塊邊界分為三大類型:(一)張裂型板塊邊界:板塊相背移動,逐漸分離。張裂型板塊邊界會湧出大量的岩漿,冷卻後形成新的岩石圈物質。陸地和海底都有這種邊界。最典型的例子便是大西洋海底的中洋脊和非洲的東非裂谷。裂谷若持續張裂將會發展形成大洋。(二)聚合型板塊邊界:板塊相向移動,逐漸聚合。其中一個板塊會潛入另一板塊底下,並在軟流圈熔融消失,成為地函的一部分。這個區域又稱為隱沒帶。假如兩個板塊交接兩側都是大陸地殼,因大陸地殼比重較地函小,不易隱沒入地函,兩側大陸產生強烈的擠壓而形成高大的山脈,稱為碰撞作用,如印澳板塊與歐亞板塊聚合,亞洲與印度兩大陸互相碰撞而形成全球最高的喜馬拉雅山脈。(三)錯動式板塊邊界:兩板塊大致在水平面上平行錯動。此種板塊交接的地方沒有大量新的岩石圈物質生成,也沒有舊的岩石圈物質消毀的情形發生。美國加州地區的聖安得列斯斷層,是典型的錯動式板塊交界線。
臺灣位於歐亞板塊與菲律賓海板塊的聚合交界地帶,南北各有一個隱沒帶,中間是弧陸碰撞而聳立的高山。從臺灣附近非常頻繁的地震分布可得知板塊的邊界與隱沒方向:菲律賓海板塊在臺灣東邊花蓮外海地區往北隱沒到歐亞板塊之下,而屬於歐亞板塊邊緣的中國南海岩石圈則往東隱沒到菲律賓海板塊之下。菲律賓海板塊每年約以7-8公分的速度向西北方移動,呂宋火山島弧隨著菲律賓海板塊的移動,在距今約600萬年前,從臺灣北部開始與歐亞板塊邊緣斜向碰撞擠壓,逐漸形成中央山脈西部麓山帶丘陵。花東縱谷是這兩個板塊的交界線,縱谷以東的海岸山脈,屬菲律賓海板塊的一部分;以西的中央山脈屬於歐亞板塊。臺灣是世界上活動最強烈的造山帶之一,為板塊構造學說研究的重鎮。


撰稿者:李建成
最後修訂日期:98年10月28日
參考資料:
1 Wegener, Alfred. 1966. The Origin of Continents and Oceans (translated from the 4th rev. German ed. by John Biram). New York: Dover Publications.
2 Holmes, Arthur. 1978. Principles of Physical Geology, New York: John Wiley & Sons.
3 Turcotte, D. L.; Schubert, G. 2002. Geodynamics: Second Edition, New York: John Wiley & Sons.
4 劉聰桂、陳文山。1999。《變臉的大地》。臺北:龍騰文化。
5 鄧屬予。2002。〈臺灣新生代大地構造〉:收錄於《二十世紀臺灣地球科學之回顧,第一冊》。臺北:中國地質學會。