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土壤液化專題報導(一):天搖地動幻化出美麗的線條-地震所產生的沉積構造

105/11/29 瀏覽次數 2276
沉積物在膠結、固化成沉積岩之前,為具塑性的沈積層。受到外力擾動,如地震搖晃,可能產生變形。在塑性變形的狀況下,沈積層內生成的扭曲構造,稱為「沈積同時變形構造」。台灣位於板塊交界帶,造山活動劇烈。在漫長的地質時間內,歷經無數次的地震晃動,在沉積岩中留下許多沈積同時變形構造。
在沉積學上,因地震晃動而形成沈積同時變形構造的岩層,被稱作地震岩(seismite)。地震岩的出露,可以幫助我們了解古地震發生的時間及規模,是地震災害評估的重要參考依據。
 
以下介紹台灣常見的五種可能因地震形成的沈積構造:
 
荷重及火焰構造 (Load and flame structures)
數公釐至數十公分,甚至數公尺的球狀團塊,經常出現在砂岩在上、泥岩在下的露頭內。砂泥互層受外力搖動,上方的砂層底部向下陷入泥層中,形成饅頭狀的球狀團塊,並與原砂體相連。砂層下陷產生荷重鑄型時,下方泥層被向上擠壓,灌入砂層之中,夾在數個荷重鑄型構造中間。因為形狀像是火焰一般,被稱作火焰狀構造(圖一)。火焰狀構造在野外露頭觀察擁有重要的用途,可以指示該岩層的上下方,火焰狀的尖端指向為上。

球枕構造 (Ball and pillow structures)
半球型及腎型的球狀團塊,與荷重構造一樣,常出現在砂岩在上、泥岩在下的露頭內,兩者的差異為球枕構造具內部紋理。其內部紋理隨著外圍團塊變形褶曲。

偽結核 (Pseudonodules)
出現在泥岩中間的球狀團塊,稱為偽結核。形成的過程為荷重鑄型或球枕構造的球狀團塊下陷更深,與上層砂體完全脫離、掉入泥層中(圖三)。

旋捲構造 (Convolute structures)
具塑性的沈積層,經地震擾動之後,導致上覆地層於層面上滑動。常出現於細砂岩或粉砂岩, 內部紋理顯現一連串複雜彎曲所形成的不規則褶皺。常見於濁流岩、潮坪、泛濫平原、河道砂洲及三角洲等的沈積物內。
 
沉積構造代表的地質意義
沉積構造可指示過去沉積物堆積時的環境及狀態,因此其為建立古沈積環境的重要資訊之一。例如,卓蘭層堆積時期(約250-100萬年前),沈積環境為淺海以及陸地環境,常在砂岩與頁岩互層中看到沈積同時變形構造,也就是沈積層受擾動過的證據。我們可以此推測卓蘭層堆積時,台灣正處於劇烈造山活動,地震頻仍,造成多層軟沉積物沉積同時變形構造。(本文由科技部補助「新媒體科普傳播:小王子眼中21世紀的地球」執行團隊撰稿)
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