板槐運動與地震起源

 

一、什麼是板塊?(Plate)

地球的組成由地表向下,就組成物質而言,概分為三大部分:地殼、地函、地心。但是就物質的強度及行為表現而言,卻可分為岩石圈、軟流圈、中層圈及地心。岩石圈是由冷而剛硬的岩石所構成,包括了地殼及一部份的上地函,其厚度約為100公里。岩石圈可再細分為許多獨立的單元,每個單元有它自己的運動方向及速度,這每個單元即稱之為「板塊」。

全世界大致可分為六大板塊,如圖一所示。其分別為:非洲板塊、美洲板塊、歐亞板塊、印度洋板塊、太平洋板塊、及南極板塊。這六大板塊可再加以細分為較小的獨立板塊,如位居台灣以東,馬里雅納海溝以西的菲律賓海板塊即為一例。

二、板塊運動學說(Plate Tectonics Theory)

板塊運動學說是廿世紀自然科學發展上一項重大的成就。簡單而言,此學說主張板塊不但會運動,而且其運動模式遵守一定的法則:板塊的新物質在中洋脊(mid-ocean ridge)生成,然後向外擴張直到與另一板塊而遇後,較重的一方就向下衝而返回地函。因此整個運動過程即相當於一個巨大的循環運輸系統,而板塊向下衝回地函的地區即稱之為隱沒帶。圖二為一簡單的模型示意圖。

由於板塊是堅硬的岩石圈的一部分,因此在其邊緣兩個板塊相互碰撞的地區(例如隱沒帶)即產生相當大的應力,當此應力超過了岩石所能承受的強度時,岩石即產生破裂,這就是地震。這也就說明了為何地震活動的分佈(如圖三)與板塊邊界為何有如此密切的關係。

三、地震生成(Seismogenesis)

地震生成的條件錯綜複雜,至今仍未完全瞭解。一般而言,有兩個最重要的因素,一是產生地震的物質來源,如火山、斷層、相變等,二是造成應力、應變的動力來源,如板塊間的撞擊、火山的噴發等。缺少任何一項時,地震都無法發生。

板塊運動為地震創造了良好的生成條件。苜先就淺震而言(震源深度小於70公里),各個板塊的邊界本身就是巨大的斷層,一旦板塊相互運動產生足夠大的應力時,斷層即產生不穩定滑動,因而引發大地震。這類地震的例子多得不勝枚舉,而且一再重演,美國加州地區及日本關東地區即為明顯的例子。

就深震而言,由於板塊運動將地表岩石運送到地表下數百公里的位置,其原本較為寬鬆的礦物結晶排列受到高壓、高溫的作用,重新排列為較高密度的物理相。這種快速的相變就是深層地震生成的原因。關於這些地震的詳細發生過程及條件,則仍是世界各地地球科學家努力研究的課題之一。