台灣地區岩石圈之浮力與重力位能的探討

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羅仲良(Chung-Liang Lo ) 查詢紙本館藏

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地球物理研究所

論文名稱

台灣地區岩石圈之浮力與重力位能的探討

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摘要(中)

菲律賓海板塊擠壓歐亞板塊使得台灣有劇烈的造山運動。過去一般研究台灣地體構造皆著眼於外部擠壓應力，卻忽略岩石圈本身承受內應力作用的變形行為。換言之，岩石圈本身的浮力與重力位能變化也可對岩石圈變形發揮相當大的功能。事實上岩石圈的重力位能變化（ΔPE）扮演著重要的角色，當重力位能變化大於零時，代表該地區可能呈現伸張應力；相反的，當重力位能變化小於零時，可能呈現壓縮應力。此外，藉由岩石圈相對於軟流圈的浮力我們可以判斷岩石圈是否呈現穩定狀況或是受其他外部應力的影響。本研究計算台灣地區岩石圈相對於軟流圈所產生的浮力與重力位能變化值，並探討當台灣地區的岩石圈厚度改變時，相對應的浮力與重力位能變化會對各地區產生何種應力的效應。
比較三維層析的速度構造和台灣地區海陸聯合震測三條剖線，我們求取最合適的莫氏不連續面的深度分佈，作為台灣地區地殼位置的參考面。藉由震波速度與地層密度的關係式，我們可以求得地殼的密度結構，再經過合理的計算與假設，求得台灣地區岩石圈的浮力與重力位能變化。結果顯示，台灣北部及宜蘭平原受菲律賓海板塊向北隱沒的向下拉力約相當於兩公里的地幔岩石圈浮力。台灣南部可能也受馬尼拉隱沒系統的影響使得重力位能變化呈現異常低值。台灣西部沿海地區重力位能變化及地幔岩石圈浮力也有明顯的低值，此低值帶與台灣造山帶的變形前緣吻合，可能是因為歐亞板塊受菲律賓海板塊擠壓而造成向下撓曲且向東傾斜的結果。至於中央山脈地區則分成南北兩部分，北段中央山脈雖承受擠壓應力，但是屬於較穩定的狀態，而南部中央山脈和海岸山脈中北段部分，資料顯示它們正處於伸張應力狀態，且地幔岩石圈的浮力也顯現相對的高區，暗示著此地區岩石圈下部有發生拆層（delaminaton）或是重力崩解（gravity collapse）的可能性。

關鍵字(中)

★ 台灣地區
★ 地體構造
★ 岩石圈浮力
★ 重力位能

關鍵字(英)

論文目次

摘要………………………………………………………………………?
誌謝……………………………………………………………………….?
目錄………………………………………………………………………iv
圖目………………………………………………………………………vi
表目……………………………………………………………………viii
第一章緒論………………………………………………………………1
1.1研究動機與目的………………………………………………..1
1.2岩石圈簡介……………………………………………………3
1.2.1地殼…………………………………………………………3
1.2.2地幔岩石圈………………………………………………4
第二章研究理論與方法………………………………………………6
2.1岩石圈的浮力原理………………………………………………6
2.1.1 單一層岩石圈………………………………………………6
2.1.2 分為地殼與地幔兩層的岩石圈………………………8
2.2 重力位能…………………………………………………………9
第三章資料處理………………………………………………………15
3.1莫氏不連續面的決定………………………………………………15
3.2震波速度與密度的轉換…………………………………………19
3.3 岩石圈浮力與重力位能的計算………………………………20
第四章結果與討論…………………………………………………23
4.1 台灣地區莫氏不連續面的分佈型態…………………………23
4.2 地殼的浮力與地殼厚度…………………………………………23
4.3 地幔岩石圈浮力與地幔岩石圈厚度…………………………27
4.4 岩石圈重力位能變化…………………………………………33
4.5岩石圈厚度的變化與應變狀態的改變…………………………37
第五章結論……………………………………………………………50
參考文獻…………………………………………………………………51
附錄A－水面下地形高度與岩石圈浮力的關係……………………………55
附錄B－重力位能變化（ΔPE）分解成地殼重力位能變化（ΔPEc）及
地幔岩石圈重力位能變化（ΔPEm）……………………………………56

參考文獻

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指導教授

許樹坤(Shu-Kun Hsu)

審核日期

2001-7-16

推文