高一第一冊L9地形作用

第九單元 地形作用
地球表面高低不平，有山地、高原、丘陵、盆地、平原等各種地表形貌，是人類活動的舞台。

                                                     單面山(廖偉國老師提供)
  (拍攝地點在亞利桑納州沿著I-40往東接近新墨西哥州交界前左轉往北沿12號公路北上在Oak Spring附近) 塑造地表形貌的力量很多，可歸納為內營力與外營力兩大類。

內、外營力相互作用，在各種不同的岩層構造上長時間琢磨，將地表雕塑得多彩多姿。

第 一 節　內營力與地形發育

內營力的能量主要來自地球內部。地底深處的熱對流作用帶動地殼板塊的運動，引起地殼變動或火山活動，產生褶曲、斷層作用與火山爆發，構成大尺度、原始的地表形貌。

褶曲

原始的沉積岩層主要呈水平狀態，當水平岩層受到擠壓時，會產生一系列波浪狀彎曲，稱為褶曲。


構造包括背斜與向斜兩部分，背斜是岩層向上隆起，兩翼分別向相反方向傾；向斜則是岩層向下凹陷，兩翼相向傾斜。

                                     典型的背斜與向斜照片(廖偉國老師 拍攝地點美國加州)

 照片拍攝地點在猶他州的南部163號公路靠近Mexican Hat附近(廖偉國老師 拍攝)

玉山東峰褶皺

褶曲山脈依生成時間可分為古褶曲山脈及新褶曲山脈

南美洲的安地斯山脈、南亞的喜馬拉雅山脈和臺灣的中央山脈等。

 

斷層

岩層受到壓力擠壓或拉張產生斷裂，若斷裂面兩側發生變位，稱為斷層

 

 照片拍攝地點在亞利桑那州的I-40靠近KingMan附近公路北側路旁(廖偉國老師 拍攝)

照片拍攝地點在猶他州12號公路北上往Boulder後右轉往Capitol Reef National Park南側公路旁(廖偉國老師 拍攝)

地塹與地壘

在一系列斷層形成時，若中央部分岩層因斷裂相對向下陷落，則形成地塹，如東非大地塹；反之，中央部分的岩層可能因斷裂而相對向上隆起，形成地壘，如中國大陸新疆的天山山脈及河西走廊

斷層作用常是板塊擠壓的結果，當板塊擠壓時，也常沿著斷層帶釋放能量，而引發地震。位在板塊接觸帶上的臺灣，分布著許多南北向斷層，確定活斷層為33條

臺灣的主要活斷層分布圖

車籠埔斷層
921集集大地震係因北自大安溪與大甲溪流域，南至濁水溪流域，近八、九十公里長的車籠埔斷層作怪所造成。斷層東側上升數公尺。車籠埔斷層沿著台中盆地的東側邊緣南北向延伸，斷層面以約30°傾角向東傾斜。由於菲律賓海板塊自東方撞擠歐亞板塊，因此西部地區地殼為適應此種應力的作用而首先產生褶曲，並進而發生斷裂，產生逆斷層，大部分的褶曲軸線和逆斷層均作南北向延伸，且逆斷層的斷層面均傾向東方，使東側較老的地層逆衝於西側較年輕地層之上，這些斷層多半是南北延展有相當距離的低角度逆斷層，這樣就造就了一連串斷面向東或東南傾斜的覆瓦狀斷層系統。

  

   

 

全球板塊分布圖

全球主要火山與地震活動分布帶

池上斷層

照片地點：台東縣池上【臺灣】廖偉國老師拍攝
★景觀說明：照片拍攝地點位於台東縣池上鄉，構造作用與斷層在台灣是相當常見的地表景觀，而斷層錯動也對民眾的生活產生相當程度的影響。在花東縱谷中，地表斷層的活動現象，以池上斷層區段最為明顯。1984年法國地質學家Barrier和台灣中央地質調查所朱傚祖，發現到池上斷層帶有明顯的水泥檔土牆擠壓斷裂。在80年代末到90年代中，台灣與法國學者，包括了中央研究院、地質調查所、台灣大學等，便利用地表斷層帶斷裂的觀測分析，瞭解到池上斷層不但每年有非常快速而持續的斷層滑移，而且有清楚地逆斷層擠壓特性。

第 二 節　外營力與地形發育

外營力的能量與太陽輻射、重力作用密切相關，透過空氣、水等媒介，造成風化、崩壞、侵蝕、搬運、堆積等作用。

分類	性質	作用力	地形特徵
風化	物理性	溫度、冰凍、釋壓及生物作用	崩解
	化學性	氧化、碳酸鹽化、溶解、水合、水解和生物作用	岩石土壤化、鐵鏽石
侵蝕	河水	沖蝕作用	向下、溯源、兩側
	海水	沖蝕作用	海蝕地形(海崖、平台)
	冰川	磨蝕、挖蝕作用	風磨石
	風力	揚蝕作用	冰川地形
搬運及沈積	河水	重力作用	沈積物
	冰川和風	重力作用	冰磧物和風積物

風化作用

風化作用是指地表岩石受空氣、水或生物的影響，在原地緩慢發生變化。

物理風化

岩石因物理結構改變而崩解，稱為物理風化

在乾燥地區和高緯、高山地帶，物理風化較強烈

氣候乾燥的地區，晝夜溫度變化劇烈，岩石常因反覆熱脹冷縮而崩解。

在寒冷的高緯、高山地帶，則因滲入岩石裂縫的水反覆凍結、融解，易使岩石裂解甚至變成碎屑。

 物理風化使岩石層層剝落　

美國科羅拉多州境內的巨石因凍融作用而裂解

                                                乾燥地區盛行的物理風化(廖偉國老師提供)

化學風化

有的是岩石因化學成分發生變化而分解，稱為化學風化

在高溫多雨的地區，化學風化則較盛行

高溫多雨的地區，岩石容易與空氣、水產生化學反應，如岩石中的鐵、鋁成分，因氧化形成氧化鐵、氧化鋁，使岩石變色。微含碳酸的雨水，能將石灰岩層溶解侵蝕，形成崎嶇的地表。在歐洲許多城市，因為人類工業活動產生酸雨，使石雕受到腐蝕，也是化學風化作用的結果

氧化作用形成風化紋

風化作用分為「物理風化」及「化學風化」兩種： 一、物理風化 所謂物理風化作用，主要是使大塊岩石分解成較小顆粒的岩石，例如，變成礫、砂、石等，而沒有涉及到化學成分變化的過程。岩石發生物理風化作用，主要有溫度、壓力及生物等三個因素。 產生物理風化作用的因素 作　　　　　　　　　　　　　　　用 溫度效應 在沙漠地區，日夜溫差大，岩石受到熱脹冷縮效應的影響，經過長時期的反覆作用下，即會產生縫隙，以致崩解。而在寒帶地區，由於在縫隙或孔隙中的水結成冰後，體積會增大約1/10左右，此增大的體積所造成的壓力，作用於周圍的岩石上，會使原有的縫隙再擴大，冰融化後，已擴大的縫隙，再充滿水，結成冰後，會使裂隙再擴大；如此長時間的反覆作用下，足以使岩石產生崩解，產生片狀或稜角狀的碎塊。 壓力效應 在地殼變動強烈的地區，由於抬升作用而造成表面侵蝕作用的加速，當上部岩石受侵蝕而移去時，原本位於深部地層的岩石，即會露出地表，由於上部壓力的解除，即會產生裂隙。 生物效應 由於生物的活動，造成岩石縫隙的加大，例如，在植物茂盛的區域，由於樹木的根，伸入岩石縫隙中，使岩石的縫隙逐漸加大，而加速岩石物理風化的進行 二、化學風化 所謂化學風化作用，指岩石中所含的礦物或化學成份發生變化，水和氧兩種物質，是促進化學風化主要的因素。化學風化最主要的方式有六種，分別是氧化、碳酸鹽化、溶解、水合、水解和生物作用。 產生化學風化作用的因素 作　　　　　　　　　　　　　　　用 氧化作用 指岩石中的礦物和氧發生化學反應，或是元素失去電子的反應，此種現象在含鐵岩石中時常可見，由於氧和岩石中的含鐵礦物作用的結果，使二價鐵變成三價鐵，故岩石表面呈褐色。 碳酸鹽化作用 指含二氧化碳的水和礦物中的鈣、鎂、鉀、鈉等元素化合，而將原來的礦物分解，生成碳酸鹽類。 溶解作用 指含二氧化碳的水和含鈣、鎂、鉀、鈉等元素的岩石發生作用，使岩石發生分解的現象。 水合作用 指礦物和水結合，而形成含水礦物。例如，硬石膏變成石膏；或者赤鐵礦經水合作用變成褐鐵礦。 水解作用 指礦物和水作用後，而轉變成新的礦物。例如，花崗岩中的正長石，經過水解作用後，會變成高嶺土。 生物作用 指低等的藻類、菌類和苔蘚類植物，會產生有機酸或吸收岩石中化學成份，使岩石分解的過程。

崩壞作用
風化物質受重力作用，產生向低處移動的現象，稱為崩壞。崩壞成因與坡度、水分含量、地震和人為活動有關。一般而言，坡度陡峻、暴雨多、風化物質豐富，或水土保持不佳、缺乏植被保護的地區，較易發生崩壞。崩壞的形式及速度差異很大，下圖為幾種常見的崩壞。

 

侵蝕、搬運、堆積

風化、崩壞作用後的鬆散岩石碎屑，容易受到河水、風、海浪等力量的侵蝕，並將其從一地搬運到另一地堆積。侵蝕、搬運與堆積作用，是一種連續性的過程，不斷地將地表的高處削平，低處填高，改變原本的形貌。

環境不同，侵蝕、搬運和堆積作用的主要外營力媒介也不一樣。在濕潤地區，雨水和河流的作用最明顯；在乾燥地帶，風是最重要的主角；在海岸地區，波浪、海流、潮汐則是主要的推手。岩層性質有異，侵蝕作用的結果亦有差別。一般而言，堅硬的火成岩、變質岩分布地區，因抗蝕能力較強，侵蝕速度較慢；反之，岩性較軟的沉積岩分布區，岩石節理、裂隙多，抗蝕能力較弱，侵蝕速度也較快。

 

野柳的標誌女王頭是蕈狀岩的一種，在地殼抬升的過程中，因受到海水差異侵蝕而逐漸形成今日的面貌。若以其高度比對台灣北部地殼平均上升速度推算，女王頭的芳齡將近4000歲。其實女王頭就是蕈狀岩，在1962~1963年間因頂部結核上的節理斷裂，從某一角度觀看時貌似英國伊莉莎白女王頭像，因此而得名。

臺灣北部東北角海岸常見的「豆腐岩」地形，即因砂岩層的兩組節理接近垂直交錯，經風化侵蝕作用而形成的特殊景觀

差異風化侵蝕

照片地點：宜蘭縣萊萊海蝕平台【臺灣】廖偉國老師拍攝
★景觀說明：照片拍攝地點位於宜蘭縣三貂角附近的萊萊海蝕平台，在台灣海岸地區常見如蜂窩狀的地形景觀，我們稱為蜂窩岩。但此處有一塊輕度變質砂岩上呈現出類似蜂窩岩的地形景觀，實際的成因並不清楚，但有可能是差異風化與差異侵蝕所形成的結果。

化學風化

南雅海邊的岩石千奇百怪，可說是東北角最明顯的象徵，而神似彩繪的風化紋路更是南雅岩石最優美的特色南雅海岸由於山勢陡峭，所以海崖及海蝕風化岩最為發達。在東北季風多風多雨的影響，節理經風化作用及雨水侵蝕後，造成岩石內部含鐵礦逐漸氧化，形成有如細緻編織的氧化鐵的帶狀花紋。而節理面及岩層鬆軟的部份，在侵蝕作用下崩壞掉落，產生凹凸不平的表面，加上風化作用的影響，使得南雅的岩石色彩有了深淺不同的改變。