地球科學

為什麼石油(Oil)與天然氣不會從地底下逸出?

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–想像你(妳)親臨現場!

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。

岩石(Rock)可以吃?

岩石(Rock)可以吃?
國立臺灣師範大學科學教育研究所林永在碩士生/國立台灣師範大學地球科學系劉德慶教授責任編輯

岩石(rock)可以吃?
我們如何取得維持身體健康的成分?

我們像其他生物一樣活著,需要化學成分來維持身體健康。這些化學成分來自土讓中的礦物質。如何讓礦物質的成分供我們或其它生物使用?

這活動一開始,藉由討論食物開始。學生們已經知道他們必須藉由攝食才能生存。
.解釋食物提供能量和營養成分讓他們維持健康。
.如果他們吃肉類,這些成分就來自於動物,反過來說,如果吃植物,這些成分
就來自於植物。
.植物從土讓中取得成分。
.土壤是岩石分解的產物。
.所以在岩石中的成分,跑進土壤裡,然後被植物吸收,接著被動物食取,最後以植物或肉類的型態供我們攝食。

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!

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)

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)

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。

國際大陸科學鑽探計畫(ICDP)【下】

國際大陸科學鑽探計畫(ICDP)【下】
國立蘭陽女子高級中學地球科學科李協長老師/國立臺灣師範大學地球科學系劉德慶教授責任編輯

國際大陸科學鑽探計畫,成立之後已在世界各地完成不少的大陸地殼鑽探計畫,而台灣車籠埔斷層深井鑽探計畫就有接受ICDP的贊助,其豐盛的科學成果並獲登於自然《Nature》科學期刊上,以下就對此一計畫稍做說明:

台灣車籠埔斷層深井鑽探計畫(Taiwan Chelungpu-fault Drilling Project簡稱TCDP)【執行時間2003-2005】

1999年9月21日凌晨1點47分台灣發生芮氏規模7.3的大地震,是台灣20世紀末期傷亡損失最大的天災。震央位置在北緯23.87。,東經120.75。,即南投集集附近。此次地震的震源深度只有7公里,是車籠埔斷層錯動所造成的。為了詳細了解此地震的形成機制,由中央大學和台灣大學組成研究團隊,在國科會的支持下,邀請美日德等國的學者共同合作,成立了台灣車籠埔斷層深井鑽探計畫,此計畫獲得ICDP的協助,在台中大坑進行車籠埔斷層的鑽探,以取得地下岩心及地層的資料,用以分析探討921地震及斷層大量滑動的原因。

國際大陸科學鑽探計畫(ICDP)【上】

國際大陸科學鑽探計畫(ICDP)【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

若是要了解地下的地質狀況,鑽井探測是最直接的方法。除了廣泛的應用在石油探勘、地下水及土木工程鑽探之外,學術界也常進行大規模的科學鑽探計畫。因為從地殼鑽探所取得的岩石標本,記錄了長久以來地殼演變的物理及化學過程,因此可以應用在全球氣候變遷、板塊構造運動、礦產資源探勘、地震斷層研究及火山噴發等問題。而鑽井時必須根據不同的研究目的來挑選適當的鑽井地點,在進行鑽探之前,要先進行地表地質調查和地球物理探勘,儘可能蒐集相關的地質資料,以決定井位,並擬訂完善的鑽探計畫(包括套管計劃、鑽進計畫、費用、風險等)。依照鑽井位置的不同,鑽井設備亦不相同,可分成大陸鑽探及深海鑽探兩種,本文則是聚焦於大陸鑽探這部份。

貝諾古騰堡(Beno Gutenberg):古氏不連續面發現者的故事(下)

貝諾古騰堡(Beno Gutenberg):古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

機會終於來了,1929年,古騰堡到美國加州的帕薩迪納(Pasadena)參加會議,討論成立一個地震實驗室(這個地震實驗室是由華盛頓卡內基學會贊助,後來在1936年併入加州理工學院,由伍德(Wood)主持,伍德於1947年因病退休後,就由古騰堡繼任直到1958年退休),古騰堡留了下來,並在1930年成為加州理工學院的地球物理學教授。(還好他先到了美國,不然再稍後幾年,德國開始迫害猶太人時,也要被迫流亡,塞翁失馬,焉知非福?)

在加州理工學院期間,古騰堡再創研究事業高峰,從此地震學的研究中心就由德國轉到美國,他和同事芮克特(Richter)發表了一系列研究論文和幾本重要的書,如《地球的地震活動》(Seismicity of the Earth),該書對50年代以前全球地震活動的空間分布作了詳盡的討論﹐是近代地震學的經典著作之一。1959年出版了他晚年撰寫的《地球內部物理學》(Physics of the Earth’s Interior),該書對當時的地球物理學研究作了簡要總結。

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