地質

難分高下的河流與冰川的侵蝕速率（Erosion, River, Glacier）
臺北市立建國高級中學地球科學科蔡哲銘老師/國立台灣師範大學地球科學系劉德慶教授責任編輯

地形千變萬化，有一望無際的平原，也有壯麗高聳的山脈，如果把這些美麗的地景看作是造物者的鬼斧神工之作，那麼造物者應該擁有兩樣工具；一是來自地球內部的各種營力，如板塊運動、造山運動等。二是來自地球外部的各種營力，如風、河流、冰川等營力的侵蝕、搬運、沉積等各種作用。兩種營力作用的結果，產生各種不同的地形。
而在地球外部的各種營力當中，冰川或河流的侵蝕速率何者較高，一直是科學家很有興趣的問題，自從十九世紀以來就有許多的討論。有一段時間冰川的侵蝕速率被認為是最大的。在高山地區或高緯度地區，冰雪降落至地面之後累積，復因壓力作用成為冰層。冰層受到重力的牽引往低處移動，過程中對底岩或河谷兩側會產生磨擦及銼削作用，且河谷中突出的石塊也會被一併拔蝕，產生較大的侵蝕效果。

深部地殼（Earth’s Deep Crust）中的熱毯
國立蘭陽女子高級中學地球科學科李協長老師/國立台灣師範大學地球科學系劉德慶教授責任編輯

對地球的地殼內部岩石之相關研究指出，下部地殼是良好的絕熱體，受到這項發現影響的結果相當多，其中之一就是地殼會產生更多岩漿的可能性大增。

由法國學者Jean Braun在2009年3月的自然期刊刊登的文章中寫道：我們對於大陸地殼最深處（平均深度約30-40公里）的溫度暸解不多，因為在這樣的深度下，並無法直接從鑽井或礦坑中測量溫度。而溫度會影響到許多地質作用，包括讓下部地殼中的岩石熔化產生岩漿，以及使岩石產生形變。這些熱主要來自地殼下面的地函，而過程中溫度的高低變化，可藉由地殼的熱傳導來調節：較高的傳導率（conductivity）會使熱流動的較快，使得地殼底部的溫度較低；反之，較低的傳導率會使熱的傳導作用變差，使得地殼底部的溫度較高──由於下部地殼是良好的絕熱體，因此發揮了類似毛毯的功用。

因為要實際精確測量岩石對熱的傳導率有困難，所以早期的研究都假設岩石對熱的傳導率是固定值，不受溫度變化的影響。但現在Whittington和其同事根據新技術，如雷射閃光分析（laser-flash analysis），可將小型的岩石樣本（10mm×1mm）的一端置於熱熔爐中，維持在某個溫度接受雷射脈衝，然後測量熱傳導到另一端所需的時間，再仔細經過模型校正，以得出精確的熱傳導率。

為什麼石油（Oil）與天然氣不會從地底下逸出？
國立臺灣師範大學地球科學所科學教育組任欣怡碩士生/國立台灣師範大學地球科學系劉德慶教授責任編輯

副標題: 演示位於地下的岩層如何保存石油與天然氣。
主旨: 地底岩層儲集石油與天然氣的原理。

學生年齡: 14-18 歲

活動時間: 10 分鐘

學生目標: 學生可以:
• 解釋石油與天然氣浮在水面上的原因是因為其密度較小。
• 解釋地底岩層有能力儲集石油與天然氣。
• 知道要適當的控制地表鑽油管的設置。

岩界探奇？!重現岩石形成過程 (Rock Formation)–想像你（妳）親臨現場！
國立臺灣師範大學地球科學所科學教育組碩士生林蓓伶/國立臺灣師範大學地球科學系劉德慶教授責任編輯

「岩界探奇」的岩石問題：

將岩石帶到教室，並準備一些岩石形成的線索。問學生一系列的問題，讓他們體會當岩石正在形成時是什麼樣子。

台北環境地質野外考察 (Field Trip) 紀錄–地質敏感脆弱的地區(1)
台北市立永春高級中學地球科學科張菊秀老師/國立台灣師範大學地球科學系劉德慶教授責任編輯

我們常以為在南投信義…等地方才是災區，而忽略了我們自己所居住的地方—台北。
台北也有許多敏感脆弱地質特性，當我們多了解我們的環境時，我們才能更加善用它，在敏感脆弱的區域，我們平時能多加呵護關懷、細心照顧它，就不易釀成災害的源頭，更能享受到大地給我們的恩惠與美景。(本次考察是在納莉颱風之後)
台北環境地質考察—- 　　觀察四個地點如下：

土壤為何被侵蝕（Erosion）？聰明農夫大作戰！
台灣師範大學科學教育研究所楊淇碩士生/國立台灣師範大學地球科學系劉德慶教授責任編輯

為了探究植被對土壤侵蝕的影響與保護作用，我們準備兩個裝著同樣種類土壤的托盤，利用木板防止土壤下滑，再設置支架使得托盤裝置傾斜，兩個托盤傾斜的角度相同。兩個托盤唯一不同的是，我們在其中一個托盤覆蓋上一層草皮，另外一個托盤栽種能夠快速生長的植物。接著，透過撒水器將水噴灑於兩個托盤的土壤上，觀察土壤被侵蝕的情形，我們可以發現，覆蓋一層草皮於土讓上並不能保護土壤免於侵蝕；栽種作物能夠利用植物抓地力來改善土讓侵蝕情形，但是不同種類的植物也可能會有不同影響。

詢問學生:
•知道哪些地方、哪些人的土地曾經受到侵蝕？該如何減少寶貴的土地流失？
•在實驗中哪一個托盤的土壤被侵蝕的較嚴重？流失的較快？
•在哪一個托盤的底部積了較多混濁泥濘的水？
•要如何保護土壤免於侵蝕？

安.莫荷洛維奇（A. Mohorovičić）：莫氏不連續面發現者的故事（下）
國立蘭陽女子高級中學地球科學科李協長老師/國立台灣師範大學地球科學系劉德慶教授責任編輯

1909年10月8日，在薩格勒布東南方向39公里處的Pokuplje（Kupa Valley）發生了地震，莫荷洛維奇利用之前安裝在氣象觀測站內的地震儀得到寶貴數據，經過分析之後，他獲得了新的發現。他發現可穿透地球內部的地震波有兩種，即縱波（P波）和橫波（S波），而震波在穿透不同介質時，會產生速度的改變，就像是光線射入玻璃時會發生折射和反射一樣。

莫霍洛維奇分析來自地震儀的資料後，發現有兩組P波及S波，他推論較晚到達地震儀的P波及S波，是直接由震源傳遞過來的；而另一較早到達的P波及S波，是進入更深的岩層，經過一個介面再折射到地震儀。他認為此一介面上的組成物質和介面下的應該不同，換言之，地球是分層的，而他算出分層的界線（或深度）約為54km（這是在克羅埃西亞，我們現在知道這個深度在世界各地有變化，在大陸地殼和海洋地殼底下也不同。），這就是第一個地震波速發生急遽改變的不連續面，爾後的科學界就以他的名字來紀念他，稱為莫氏不連續面（Mohorovičić Discontinuity，簡稱Moho面）。莫氏不連續面區隔了地殼和地函，在海洋地殼之下深度約5-9km，在大陸地殼之下深度約25-60km。

安德里亞莫荷洛維奇（Andrija Mohorovičić）：莫氏不連續面發現者的故事（上）
國立蘭陽女子高級中學地球科學科李協長老師/國立台灣師範大學地球科學系劉德慶教授責任編輯

莫荷洛維奇和他所發現的莫氏不連續面（或簡稱莫荷【Moho】面），只要學過地球科學的人，應該都聽過這個名字。

莫荷洛維奇於1857年1月23日出生在Volosko，這是個位於伊斯特拉（Istrian）海岸，鄰近奧帕蒂亞（Opatija）的小村莊。他的父親－也叫做安，是一個製做船錨的鐵匠。年輕的莫荷洛維奇非常嚮往大海，之後也娶了一個船長的女兒Silvija Verni當妻子，並且生了四個小孩。至於他的國籍呢？他出生地是屬於奧匈帝國，長大之後變成南斯拉夫，現在則屬於克羅埃西亞。

莫荷洛維奇在自己家鄉唸完小學後，在隔壁城鎮里耶卡（Rijeka）唸中學，大學教育則是在布拉格，於著名的物理學家馬赫（Ernst Mach）門下研讀數學和物理。大學畢業後，莫荷洛維奇先到薩格勒布（Zagreb）中學教書（1879-1880），然後轉到奧西耶克（Osijek）中學，而在1882年後，有九年的時間都待在里耶卡附近的巴卡爾（Bakar）航海學校，莫荷洛維奇的科學生涯就是從巴卡爾開始。