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2015-10-01臺灣造山知多少？噪訊地震學告訴你
550 期
Author 作者
黃梓殷／國立臺灣大學地質科學系。陳映年／國立臺灣大學海洋研究所。龔源成／國立臺灣大學地質科學系。
身為臺灣人，焉能不知臺灣之美？「依山傍海」是很多人對自己故鄉的描述，也是本島地景最大的特色。臺灣島有三分之二的面積被山地及丘陵所覆蓋，其中更有超過260座3000公尺以上的高峰，密度堪稱為世界之最。讚嘆美景之餘，大家不免好奇：這壯闊的山脈究竟是什麼樣的鬼斧神工造成的呢？我們今年8月在Science所發表的研究，談的就是這個課題。
為了解開地下之謎，科學家利用各種物理特性對地球進行了體檢，例如：溫度、壓力、電磁波、重力等，以及地震波速度。藉由這些特性的交互參照，可以將地球由內而外分成固態的內地核、液態的外地核、地函和最外圍的地殼。其中依照岩石的強度，亦可將地殼及部分上部地函合併為岩石圈，漂浮在相對較軟、黏滯且速度稍低的軟流圈上。本文所要探討的造山問題，就是發生在複雜多變的岩石圈裡。
爭論不休的造山謎團
根據「板塊構造學說」，岩石圈由許多板塊所組成，而獨特的臺灣島正是座落於歐亞板塊和菲律賓海板塊的邊界上，二者正以每年近8公分的速度快速聚合。臺灣島的生成始於6百萬年前，菲律賓海板塊攜帶呂宋島弧向西北挺進，並撞上歐亞板塊東南緣。演化迄今，在臺灣東邊，菲律賓海板塊沿著琉球海溝向北隱沒至歐亞板塊下方；而在臺灣南邊，則反過來由歐亞板塊沿著馬尼拉海溝向東隱沒至菲律賓海板塊下方（圖一）。這兩個相反卻又糾結的隱沒系統延伸至臺灣，產生巨大的大地應力使得山脈以極快的速度抬升，同時也伴隨著非常頻繁的地震活動。不管從造山的速度、造山的劇烈程度、造山的複雜度以及非常短的造山時間來看，臺灣的造山謎團都足以吸引全球地質學者的目光。
圖一：臺灣板塊構造。
這懸宕數十年的造山謎團隨著各種實驗和觀測佐證，漸漸有了不同的假說：地質學家以力學及運動學為背景的推土機理論為主，配合模擬地表地形及褶皺、斷層型態建立了古典「薄皮理論」，而地球物理學家則由震波速度、重力、和電磁等研究建立了岩石圈碰撞說（又稱為「厚皮理論」）。「薄皮」強調地下10公里處存在向東微傾的滑脫面，地殼受擠壓後，滑脫面上方的物質像被推土機推動般被堆高，或刮起、或褶皺，或者產生大大小小的斷層。整體來說，造山作用只在滑脫面上方；而「厚皮」則認為沒有滑脫面，板塊擠壓產生的變形可以往上堆高形成山脈，並且向下延伸形成「山根」。近十年內隨著計算能力及觀測技術的提升，造山爭議也催生出更細緻的假說。然而這些造山故事雖然都有其根據，卻仍各說各話甚至互相駁斥。……【更多內容請閱讀科學月刊第550期】