台灣造山運動爭論 台大博士生黃梓殷以分層變形解謎

新網記者歸鴻亭台北特稿
2015/8/18 下午 05:32:54 / 天文地理

　台灣的山脈是最有特色的地景，山脈的隆升在地質學上稱之為造山運動，已經進行了500萬年，但對於過程與機制細節的「薄皮」、「厚皮」卻爭論未休。

台灣大學地質科學研究所博士生黃梓殷與其團隊完成「台灣造山帶分層變形」論文，發表在國際期刊《科學》上。(歸鴻亭攝影)

　目前為台灣大學地質科學研究所博士生黃梓殷與其團隊完成「台灣造山帶分層變形」(Layered deformation in the Taiwan orogen)論文，發表在國際科學期刊《科學》(Science)，此論文也是黃梓殷的博士論文。

　黃梓殷表示，台灣因位在歐亞板塊與菲律賓海板塊的交接處，生成了眾多數千公尺的高山。以往的造山運動有分2種，分別是薄皮理論及厚皮理論，薄皮理論指的是板塊相撞時，板塊下部是安然無恙，只有上層在造山；厚皮理論則認為是整個版塊一起參加擠壓。

　她說，薄皮與厚皮都只能解釋一部份的自然物理現象，她與研究團隊利用台灣四周環海、海浪拍擊岸邊的聲波訊號分析提出新證據，發現台灣的造山運動是結合薄皮與厚皮兩種現象，解決台灣造山運動數十年的爭議。

黃梓殷說明台灣的地殼上下都參加了造山運動變形，用，唯有結合二者的物理行為特點，才能正確描述台灣的造山運動。(歸鴻亭攝影)

　台灣的造山運動雖已有500萬年，但和喜瑪拉雅山6,500萬年的造山歷史比起來，台灣的山有如嬰兒般幼小。全世界的山脈絕大多數是發生在板塊聚合的位置，台灣的山脈升起是島弧與大陸碰撞引起的小型造山的經典，喜瑪拉雅山則是大陸與大陸碰撞引起的大型造山的經典，但對於過程與機制細節的爭論從沒停過。

　黃梓殷指出，薄皮理論主張在呂宋島弧與歐亞大陸相撞時，島弧與陸板塊下部基本上安然無恙，不參加上層的變形活動，所以造山只在上層進行。厚皮理論則駁斥這種觀念，認為整個板塊在弧陸碰撞下一起參加擠壓、增厚、隆起而造山。薄皮與厚皮之所以各有論點而互不相讓，是因為一直沒有創新的、決定性的證據出現。

　在科技部的經費支持下，台大地質科學系、台大海洋研究所及中研院地球所組成研究團隊，進行了一項「沒有地震」的地震學研究。這項研究特別利用「環境噪音」代替地震波，突破了長年來傳統地震學的限制，雖然難度很高，但研究團隊以細膩的分析技巧克服了困難，終於發現了新證據來正確的詮釋台灣的造山。

　這個研究發現，台灣的地殼上下都參加了變形，無一處倖免；這一點與厚皮理論相近似而與薄皮理論不符，於是利用台灣四周環海、海浪拍擊岸邊等震波雜訊，分析2007年全台85個地震測站，從地表到地底下50公里的資料再分析整理，經過仔細的分析發現，上層受到的是擠壓變形，而下層是剪切變形，看起來碰撞、擠壓、造山都在上層進行，這樣又相近於薄皮理論。這項研究徹底的改變地球科學家的思考方式，簡單來說，過去薄皮厚皮之間的爭議，其實只是觀測不足的結果，薄皮與厚皮各僅能解釋一部分的自然物理現象，都不能全面通用，唯有結合二者的物理行為特點，才能正確描述台灣的造山運動。

黃梓殷與其團隊在科技部的經費支持下完成這項台灣造山運動分層變形解謎研究。(歸鴻亭攝影)

　黃梓殷表示，研究發現台灣地殼上下都參與變形，上層受到擠壓變形而造山；下層則是「剪切」變形，有如「在滑動的千層派」。台灣地層以深9至13公里為界，上、下兩層特性明顯不同。上層擠壓變形，類似「薄皮理論」，但13至30公里深處，地層也會變形，又接近「厚皮理論」，過去薄、厚皮的爭議只是觀測不足，它們都能解釋一部分的自然現象，但兩者結合才能描述台灣的造山運動。

　科技部次長陳德新表示，過去兩派造山理論各有盲點，但黃梓殷團隊以既有資料及技術，在兩種爭論的理論中找出新思路，揭開長期爭議。證實小計畫也能衍生大成果，也受到國際肯定。這個成果也說明我國經過去數十年的努力後，科學研究環境的建置已臻妥善，期待我國的學者有更多更有影響力的科學成果可以走上國際頂尖舞台。