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地質(zhì)學(xué)對(duì)一般大眾而言，似乎是既親近、熟悉而又深?yuàn)W、艱澀的一門學(xué)問(wèn)。人類在面臨環(huán)境巨變時(shí)，如火山、地震、海嘯、山崩、土石流、地層下陷、全球暖化等，在各種媒體上?？梢钥吹降刭|(zhì)學(xué)家提供專業(yè)意見，例如「地震是地殼能量的正常釋放」等，這些說(shuō)法民眾并不陌生。但地質(zhì)學(xué)牽涉的時(shí)間與空間尺度極大、內(nèi)涵博大精深，各種地質(zhì)現(xiàn)象復(fù)雜，因果環(huán)環(huán)相扣而難以理解。地質(zhì)學(xué)以-為研究材料，動(dòng)輒以百萬(wàn)年為計(jì)算單位，相較於僅約1萬(wàn)年的人類歷史來(lái)說(shuō)，對(duì)於有46億年之久的地球年齡及其變化，實(shí)在難以想像和體會(huì)。地質(zhì)學(xué)也常用大范圍地殼，或甚至地函的尺度來(lái)討論地表作用，相較於一般人所見與觸及的局部地表，空間上亦有千、萬(wàn)倍的差異，易造成理解上的障礙。
地質(zhì)學(xué)與人類的生活息息相關(guān)，地球一切物質(zhì)均可納入地質(zhì)學(xué)研究的內(nèi)容。從石器時(shí)-始，在采集-制作石器的過(guò)程中，人類了解-的一些性質(zhì)，并利用某些特性提供生活之用，可說(shuō)是地質(zhì)學(xué)最早的應(yīng)用。例如-原住民便利用板巖作為石板屋的主要建材；發(fā)展至今，人類的食、衣、住、行各方面和地質(zhì)學(xué)都脫不了關(guān)系。
就學(xué)科分類定義，地質(zhì)學(xué)是對(duì)地球的起源、歷史、組成、結(jié)構(gòu)及其發(fā)生原因進(jìn)行研究的學(xué)科。地質(zhì)學(xué)的原意是有關(guān)地球的學(xué)問(wèn)，廣義來(lái)說(shuō)等同於地球科學(xué)，涵蓋地球的全部；狹義上多以固態(tài)地球做為地質(zhì)學(xué)研究的主要范疇，但亦包括礦產(chǎn)與水等地球資源的研究，以及由地層物質(zhì)研究古生物、古氣候 、古海洋等地球環(huán)境領(lǐng)域。
貳、地質(zhì)學(xué)原理及方法
在地質(zhì)學(xué)發(fā)展的早期，許多地質(zhì)現(xiàn)象不易從其他自然科學(xué)得到解釋和證實(shí)，例如地球年齡在放射性同位素定年法發(fā)明之前，并無(wú)法得到合理的解釋。早期地質(zhì)學(xué)家根據(jù)觀察到的有限現(xiàn)象進(jìn)行全面推論，十分接近哲學(xué)思考，或許有些假說(shuō)到最後證明是對(duì)的，但有許多不免流於空想臆測(cè)，或有「最不科學(xué)的科學(xué)」之譏。隨著地質(zhì)學(xué)原理的建立及科學(xué)技術(shù)的精進(jìn)，現(xiàn)今地質(zhì)學(xué)理論和其他自然科學(xué)同樣需要合理的解釋和驗(yàn)證方法，應(yīng)可改稱為「地質(zhì)科學(xué)」。
現(xiàn)代地質(zhì)學(xué)最重要的基礎(chǔ)稱為「均變學(xué)說(shuō)」（principle of uniformitariani-），表示現(xiàn)在觀察到的地質(zhì)作用，在長(zhǎng)遠(yuǎn)的地質(zhì)時(shí)間上也一體適用；也就是說(shuō)，可以用現(xiàn)在發(fā)生的現(xiàn)象來(lái)解釋地球過(guò)去的歷史。相對(duì)於均變學(xué)說(shuō)，「災(zāi)變說(shuō)」則認(rèn)為地球的歷史是由重大的災(zāi)變事件所創(chuàng)造，隨時(shí)間而有不同。經(jīng)過(guò)相關(guān)研究的累積，許多災(zāi)變現(xiàn)象已可從均變學(xué)說(shuō)得到解釋。例如在20世紀(jì)-漂移和板塊構(gòu)造學(xué)說(shuō)提出之前，一般認(rèn)為地球表面的形貌大體上不會(huì)變化；現(xiàn)在則相信地表的海陸分布是隨時(shí)間而變化的，幾乎可以用板塊的移動(dòng)來(lái)解釋看似隨機(jī)的地質(zhì)事件。
時(shí)間是地質(zhì)學(xué)最重要的因子，地質(zhì)學(xué)有許多原理，包括原始水平定律、疊置定律、侵入定律、切割定律、包裹定律和生物演替定律，都是為了決定年代先後。原始水平定律認(rèn)為沉積物最初會(huì)堆積成水平層狀；疊置定律則是說(shuō)在沒(méi)有受到構(gòu)造作用前，年輕的沉積巖層會(huì)覆蓋較老巖層的上方。由這兩個(gè)定律可以建立沉積巖的層序，進(jìn)行對(duì)比。巖漿活動(dòng)經(jīng)常會(huì)侵入沉積巖之中形成火成巖，斷層活動(dòng)也會(huì)截切地層或地表面，表示這些活動(dòng)的年代較被侵入或切斷的地層新。相反的，被火成巖包裹或沉積巖層中的物體，應(yīng)該就比巖層的年代更老，例如礫巖層中的礫石，形成於礫巖層堆積之前。沉積巖層中的生物化石是提供地層年代的重要證據(jù)之一。
地質(zhì)學(xué)的研究方法主要有二：野外考察和實(shí)驗(yàn)?zāi)M。一般人對(duì)地質(zhì)學(xué)最深刻的印象，就是野外考察。風(fēng)塵仆仆、刻苦耐勞、拿著地質(zhì)鎚四處敲打-，常是多數(shù)人對(duì)地質(zhì)學(xué)家的刻板印象。地球演變的訊息都儲(chǔ)存於-中，野外研究確實(shí)是地質(zhì)學(xué)的要?jiǎng)?wù)，是一切地質(zhì)研究的根本。從野外-探究出其科學(xué)意義，是地質(zhì)學(xué)家一大挑戰(zhàn)，也是地質(zhì)學(xué)超脫其他自然科學(xué)的特徵。從野外觀察中描繪出地表形貌與地質(zhì)構(gòu)造的關(guān)系，將野外考察的知識(shí)累積并經(jīng)過(guò)不斷驗(yàn)證，就能逐步建立完整的區(qū)域地質(zhì)體系。地質(zhì)學(xué)家將觀察的紀(jì)錄和采集的標(biāo)本帶回實(shí)驗(yàn)室利用各種儀器監(jiān)定分析，進(jìn)行解釋和模擬，推論出可能的解答，建立較為穩(wěn)固的學(xué)說(shuō)。現(xiàn)代有許多高科技的地球化學(xué)與地球物理分析儀器可用於地質(zhì)學(xué)研究，例如X-光繞射儀、電子探針微分析儀、質(zhì)譜儀、地震儀和太空衛(wèi)星遙測(cè)儀等，使得20世紀(jì)地質(zhì)學(xué)研究獲得許多突破性的成果。此外，資訊科技的發(fā)展，電腦速度越來(lái)越快，過(guò)去難以模擬的地質(zhì)理論模式，如今可以藉由電腦模擬，探究各種時(shí)空尺度的地質(zhì)現(xiàn)象。
參、-地質(zhì)的研究
-的地質(zhì)研究已有百年的歷史，日治時(shí)期從經(jīng)濟(jì)地質(zhì)出發(fā)，主要是為了開采-的礦產(chǎn)，以金、煤及石油的探勘研究為基礎(chǔ)，擴(kuò)展到純粹的地質(zhì)研究；蒐集野外資料及制作地質(zhì)圖，對(duì)-的形成歷史建立初步的認(rèn)識(shí)。第二次世界大戰(zhàn)之後，地質(zhì)工作除了制作全臺(tái)各地的地質(zhì)圖之外，也上山下海開展各項(xiàng)基本研究，石油公司從-西部一路向-海峽探勘，地質(zhì)學(xué)家則深入中央山脈各地找尋-最古老的巖層和化石證據(jù)。到了1960年代末期，板塊構(gòu)造學(xué)說(shuō)興起，掀起地質(zhì)學(xué)的革命，藉由板塊構(gòu)造學(xué)說(shuō)的綜合解釋，得到-的地質(zhì)歷史演變過(guò)程。由於-是新的弧陸斜碰撞帶，造山運(yùn)動(dòng)持續(xù)而劇烈，而且山脈自出生、老化以至沉毀的不同階段同時(shí)在眼前呈現(xiàn)，因此吸引國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者積極投入研究。
依板塊構(gòu)造學(xué)說(shuō)，地球外部是由7個(gè)大板塊和若干小板塊拼接而成。由地球深處的對(duì)流作用帶動(dòng)，板塊彼此分離、聚攏或水平錯(cuò)動(dòng)，在板塊交界處產(chǎn)生火山或斷層活動(dòng)等。中生代時(shí)期古太平洋板塊隱沒(méi)到歐亞-下方，導(dǎo)致東亞地區(qū)產(chǎn)生廣泛的火成與變質(zhì)活動(dòng)，在-稱之為南澳運(yùn)動(dòng)，形成大南澳變質(zhì)雜巖。新生代的-也是板塊作用造成，菲律賓海板塊向北隱沒(méi)於歐亞板塊之下，而南海一帶的歐亞板塊則向東隱沒(méi)於菲律賓海板塊之下。-島就位在兩個(gè)隱沒(méi)帶之間。板塊隱沒(méi)而形成的火山島弧系統(tǒng)分別稱為琉球島弧與呂宋島弧；-島的花東縱谷成為歐亞板塊與菲律賓海板塊碰撞的交界。
-位屬於環(huán)太平洋的火山及地震帶的一部分，菲律賓海板塊以每年平均7-8公分的速度向西北方移動(dòng)，西緣的呂宋島弧北端在距今約600萬(wàn)年前撞上歐亞-的邊緣，形成-的山脈、丘陵和平原。在板塊聚合擠壓下，菲律賓海板塊上的火山島?。ê０渡矫}）猶如推土機(jī)般的擠壓歐亞-邊緣，造成-邊緣地殼劇烈變形而隆起；山脈逐次增長(zhǎng)并向西擴(kuò)大，長(zhǎng)期碰撞形成中央山脈、西部麓山帶等地質(zhì)構(gòu)造帶，山脈形成的次序大致由北向南、由東向西。地質(zhì)構(gòu)造帶的排列與山脈平行，由東向西分別為海岸山脈、花東縱谷、中央山脈、西部麓山帶等。
肆、-重要的地質(zhì)現(xiàn)象
-史上最重要的經(jīng)濟(jì)礦產(chǎn)當(dāng)屬黃金，主要產(chǎn)地九份和金瓜石礦區(qū)曾盛極一時(shí)，是世界級(jí)的金礦，也是東亞最大的金礦床，對(duì)-早期的經(jīng)濟(jì)開發(fā)貢獻(xiàn)卓著。從礦物學(xué)的觀點(diǎn)，這個(gè)礦區(qū)內(nèi)還有許多具有學(xué)術(shù)價(jià)值的礦物，如硫砷銅礦、脆硫銻銅礦（又稱法馬丁礦）等，常成為各國(guó)博物館收藏的對(duì)象，甚至為這些礦物舉辦過(guò)特展。-另一重要的經(jīng)濟(jì)礦物為閃玉（或稱「-玉」），產(chǎn)量曾高居世界第一；主要產(chǎn)於花蓮豐田礦區(qū)，不過(guò)如今已停止開采。豐田一帶早在5,000年前就有玉器的制作，流通全-甚至遠(yuǎn)達(dá)西南太平洋，卑南文化精美的玉器皆來(lái)此處。在日治時(shí)期，豐田開采石棉做為-用途之用，卻將玉石廢棄不用，直到1960年代，才開始大量開采閃玉打磨。硫是-最早的重要輸出礦產(chǎn)，早在荷蘭、西班牙勢(shì)力進(jìn)入-之前，大屯山區(qū)原住民即用手挖坑采硫，經(jīng)由商人轉(zhuǎn)賣到亞洲各地。大屯山區(qū)另一個(gè)著名的礦物為北投石，是世界上唯一以-地名命名的礦物。文石亦是-重要的寶石礦物，以澎湖所產(chǎn)最為知名，可說(shuō)是當(dāng)?shù)氐拇?。東部出產(chǎn)的-藍(lán)寶、玫瑰石，具有特殊的光彩，成為收藏家的珍寶。其他因民生、工業(yè)用途開采的礦物還包括石英、白云石、石膏、石鹽和滑石。
-堪稱世界最復(fù)雜的地質(zhì)區(qū)之一，出現(xiàn)的-包含火成巖、沉積巖和變質(zhì)巖等三大巖類。安山巖主要分布於北部火山群、東部海岸山脈及火山島；玄武巖以澎湖群島為主要產(chǎn)地，花岡巖則分布於金門。沉積巖是-分布最廣的-，大致可分為礫巖、砂巖、泥巖、石灰?guī)r。-是大地構(gòu)造活動(dòng)最頻繁的地區(qū)，板塊擠壓造成廣泛的變質(zhì)作用，構(gòu)成-山脈的核心主體，形塑世界級(jí)的太魯閣大理巖峽谷景觀。其他變質(zhì)巖還包括板巖、片巖、蛇紋巖、片麻巖、硬頁(yè)巖等。
就長(zhǎng)遠(yuǎn)的地質(zhì)時(shí)間來(lái)看，-是個(gè)新生的島嶼，地層的沉積年代多為新生代（距今6,500萬(wàn)年以前）；多次的變質(zhì)作用抹除新生代以前地層的許多地質(zhì)紀(jì)錄，地史學(xué)的研究難度相對(duì)較高。反之，-的新生代地層巨厚且廣泛出露地表，研究材料豐富。第四紀(jì)地層堆積速率快且厚；著名的化石產(chǎn)地有臺(tái)南縣左鎮(zhèn)鄉(xiāng)菜寮溪化石層、苗栗縣後龍鎮(zhèn)過(guò)港貝化石層與屏東縣恒春四溝層。近年地質(zhì)學(xué)家正由樹木年輪和珊瑚骨骼的研究，嘗試建立-過(guò)去數(shù)百年的氣候變化。
地質(zhì)歷史上，-主要的造山運(yùn)動(dòng)有2次，分別是距今約7,000萬(wàn)年前的南澳運(yùn)動(dòng)和距今約600萬(wàn)年前開始至今的蓬萊運(yùn)動(dòng)。1960年代板塊構(gòu)造學(xué)說(shuō)建立以來(lái)，-就成為國(guó)際地質(zhì)研究的焦點(diǎn)之一；東部海岸山脈的利吉層，稱為混同層，成因與板塊隱沒(méi)作用相關(guān)，是支持板塊構(gòu)造學(xué)說(shuō)的重要證據(jù)。-位於歐亞板塊和菲律賓海板塊的交界處，呂宋島弧像推土機(jī)一樣將原本堆積在歐亞-邊緣的地層推擠，形成一系列向西逆沖的斷層，同時(shí)巖層內(nèi)產(chǎn)生許多褶皺和節(jié)理。
石油與天然氣等化石燃料是維系現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，由於深藏於地下，要靠地質(zhì)學(xué)家來(lái)探勘。1861年（咸豐11年）苗栗縣出磺坑開鑿-第一口油井，至今這個(gè)礦區(qū)仍在生產(chǎn)油氣，是世界開采時(shí)間最久遠(yuǎn)的油氣礦區(qū)之一。-采煤的歷史更為久遠(yuǎn)，可追溯至1,000年前的十三行文化，歷經(jīng)荷西時(shí)期、清領(lǐng)時(shí)期，到日治時(shí)期產(chǎn)量開始大為增加。1960年代因政府支持而到達(dá)產(chǎn)量高峰，是-當(dāng)時(shí)能源與經(jīng)濟(jì)的命脈。後來(lái)因?yàn)榈V災(zāi)頻傳，加上新式發(fā)電廠改用燃油，國(guó)際煤價(jià)競(jìng)爭(zhēng)，使-煤礦的開采走入歷史。
從工業(yè)革命以來(lái)，人類利用化石燃料的巨大能量改造世界，機(jī)械文明產(chǎn)生「人定勝天」的迷思。在進(jìn)行開發(fā)的同時(shí)，對(duì)自然環(huán)境不夠重視，遇上天災(zāi)地變時(shí)，便有可能造成嚴(yán)重的災(zāi)害。-地狹人稠，開發(fā)重點(diǎn)逐漸從平原往山坡地開展，若未妥善處理，常導(dǎo)致山崩災(zāi)害。-地殼抬升速率快，風(fēng)化侵蝕作用劇烈，山區(qū)到處是崩落堆積的土石，由於缺乏國(guó)土規(guī)畫，如果開發(fā)不當(dāng)容易導(dǎo)致土石流四處發(fā)生。在工程建設(shè)時(shí)，也必須考量地質(zhì)材料的性質(zhì)可能對(duì)結(jié)構(gòu)物造成危害，例如土壤液化。此外，在沿海平原與盆地等第四紀(jì)松軟地層區(qū)，超量抽取地下水導(dǎo)致地層下陷，易釀成水災(zāi)與排水-等環(huán)境問(wèn)題。這些地質(zhì)災(zāi)害直接影響人民的生命和生計(jì)，是-當(dāng)前迫切需要解決的問(wèn)題。
伍、-地質(zhì)學(xué)研究的展望
從基礎(chǔ)研究的角度，-活躍的地質(zhì)環(huán)境可以驗(yàn)證板塊構(gòu)造學(xué)說(shuō)，尤其關(guān)於地殼變形和隱沒(méi)作用的各種假說(shuō)。1999年的集集地震聚焦全球地球科學(xué)界的眼光，公認(rèn)-是良好的天然實(shí)驗(yàn)室，有豐富的地質(zhì)條件和地質(zhì)作用可供研究。例如利用-位於板塊邊界的特性，以全球定位系統(tǒng)（GPS）、衛(wèi)星遙測(cè)、應(yīng)變計(jì)和大地測(cè)量，觀測(cè)不同時(shí)間與空間尺度的地殼變形，以充分掌握板塊邊界變形特性與機(jī)制。此外，地表的環(huán)境地質(zhì)和水文地質(zhì)研究，地球-的物理及化學(xué)性質(zhì)研究，以至各種時(shí)間尺度的古氣候變遷及未來(lái)變化之研究等，都有相當(dāng)好的前景。
從科學(xué)發(fā)展的角度而言，隨著對(duì)地球的了解逐漸增加，單一學(xué)門的知識(shí)難以處理地球各項(xiàng)議題，希望能將大氣圈、-圈、水圈、生物圈整合起來(lái)成為「地球系統(tǒng)」，聯(lián)合地球科學(xué)相關(guān)學(xué)門，探討地球及其上生物之間的互動(dòng)關(guān)系。地球系統(tǒng)科學(xué)是全球變遷研究及永續(xù)發(fā)展研究的基礎(chǔ)。希望在未來(lái)能充分掌握了解地球系統(tǒng)運(yùn)作機(jī)制，發(fā)展出預(yù)測(cè)模擬地球系統(tǒng)變化的模式，評(píng)估人為活動(dòng)影響地球的程度，還有地球系統(tǒng)對(duì)人類生存發(fā)展的影響。
從工程建設(shè)的角度，以往地質(zhì)知識(shí)的應(yīng)用主要是在水壩和隧道建設(shè)；隨著結(jié)構(gòu)物規(guī)模日益高大復(fù)雜，像是臺(tái)北101大樓、高速鐵路和雪山隧道等，都需要更精密的地質(zhì)資訊做為基礎(chǔ)。-的土壤和地下水污染層出不窮，例如桃園RCA廠污染事件，不管要進(jìn)行控制或整治工作，都需要了解地下的地質(zhì)狀況。另一個(gè)重要課題是核能廢料的最終處置；由於時(shí)間長(zhǎng)達(dá)萬(wàn)年，只能憑藉地質(zhì)學(xué)知識(shí)來(lái)加以解析，再配合工程方法來(lái)處理。
20世紀(jì)以來(lái)，世界人口快速增長(zhǎng)，生活品質(zhì)提高，對(duì)人身安全的保障也相對(duì)提高。從地球的觀點(diǎn)，自然資源逐漸耗盡或遭受污染，自然因素或人為活動(dòng)經(jīng)常導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害。人類在地球的角色轉(zhuǎn)變，面臨許多自然界的挑戰(zhàn)，生存發(fā)展都受到自然條件的限制。地質(zhì)學(xué)的應(yīng)用從過(guò)去的經(jīng)濟(jì)開發(fā)轉(zhuǎn)變成保護(hù)人類和環(huán)境。聯(lián)合國(guó)在1992年舉辦「地球高峰會(huì)議」，簽署「聯(lián)合國(guó)21世紀(jì)議程」，揭櫫「永續(xù)發(fā)展」的理念。在此理念上，人類社會(huì)的發(fā)展必須與自然界的生生不息共存共榮，其前提是對(duì)地球周遭環(huán)境要更深入了解，方能避免人類過(guò)度發(fā)展導(dǎo)致地球環(huán)境的大規(guī)模破壞。近年關(guān)於全球暖化的議題，顯示人類活動(dòng)的影響已經(jīng)超過(guò)自然因素，造成全球環(huán)境的變遷。全球變遷牽涉到自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)和科技工程，影響著國(guó)際社會(huì)各國(guó)乃至每一個(gè)人。地質(zhì)學(xué)家的使命除了基礎(chǔ)研究之外，也要兼顧全球環(huán)境，重視人與環(huán)境的互動(dòng)，服務(wù)人群并保護(hù)環(huán)境。藉由地質(zhì)學(xué)的知識(shí)，在資源開發(fā)、土地利用及人類活動(dòng)間取得平衡，維系人類未來(lái)的生存環(huán)境品質(zhì)。
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