動態地球模擬圖

【摘要】地球模擬圖的特性是你能一目了然地在圖上看出地殼變動的各種運動情形……

地理學與地質學的初學者經常不易了解一、地質循環、二、板塊運動以及三、各種地形作用等幾種中心概念之間的相關性。有些時候，學者們追究每一種概念時的嚴謹態度，反而使得概念之間的相關性變的模糊不清。這些困難，可以藉著本文列舉的一個動態地球模擬圖來闡釋之。

模擬圖

模擬圖的中心部分是地質循環（geologic cycle），在圖上使用一個大圓輪來表示，這個大圓輪的運轉涵括了在大氣圈、水圈以及岩石圈間的物質流轉。為了參考比較，地球的各個「圈」（包括大氣圈、水圈、岩石圈……等）在本圖上大致以正確的比例標示，然後，再將這個地球機器的各種循環作用安置在圖上。

地質循環的動力來自兩個主要的大齒輪，分別代表地形循環以及對流循環（convection cycle），前者在大氣圈與水圈之內運行，後者在岩石圈的地函內運行（作用）。推動地形循環這部引擎的燃料，主要是太陽能。這個能量轉變成大氣圈的作用（如某些風化作用）以及水圈的作用（如河流侵蝕等……），並且透過地形齒輪的轉動而與岩石圈發生交互作用。地形齒輪體積較小，轉動快速，它像一個磨輪一般，連續地或是按序地作用在一個一個獨立的小塊體上。地形引擎的推動能源是龐大無比的，隨著時間，大量的物質被地形作用移動（侵蝕、崩坍、堆積、削平作用）。事實上，在地質年代裡相當短的期間，地形作用可以快速的削平地面上的高地，而使地形齒輪趨向與地質齒輪脫離銜接。但是這種脫離的情況不會發生，因為地質循環藉著地殼均衡作用（isostasy）與地變作用（diastrophism）調整大圓輪的體積，而緊緊地咬著地形齒輪（編註）。

在岩石圈以及軟流圈（aesthenosphere）內運作的是對流齒輪（convection gear）。它的物理實況並不能像地形齒輪一般，給予清楚明確的標示。但是，不管怎麼說，如果把它看作一種複雜而不定型的對流作用，那麼一個普通的對流機械作用就可以成為貫連地球內部能源與岩石圈內構造作用間的有利作用。對流齒輪與地形齒輪間的主要差異，是前者體積大，向地下作用的深度大，推動的是一個低弱的能源，運轉緩慢，而且在同一時間與龐大體積的物質發生交期活動（造山作用、造陸作用以及火山作用）。並且藉著地變作用，可以重複地調整地殼的均衡。

模擬圖的價值與用途

這個動態地球模擬圖以現代的語句標示出荷頓（J. Hutton）在1795年提出的地質學說。他認為地球的某些部分在摧毀中，但是另外一些部分在重生之中，這種種的作用之間深具整體性。其次，使用這一類的機械工具模型，可以使學者的注意力集中在整個系統的動力過程上。能量在引擎裡進行轉化的作用，成為動力。這個過程由兩個齒輪代表，齒輪又與岩石圈進行各種方式的交互作用，產生各種可見的改變。互作用。藉著對流作用，這個齒輪引發了構造運動（tectonism）、變質作用（metamorphism）、地變作用以及岩漿活動，因而造成地質循環中的各種建設

辨認各種真實存在自然界的作用，來與這個假設機器的各個部分對比，可以構成一門基礎課程摘要部分的基礎。講師可以提出下列的問題，要求學生列出：

一、各種能量來源。

二、各種能量的轉化（transformation）過程。

三、轉化過程中產生的各種作用。

四、與岩石圈交互作用的作用的本質。

五、因而產生的岩石圈變化（包括地形齒輪與對流齒輪兩者的）。

結語

因此，動態地球模擬圖在討論地球作用的初級課程中扮演一個中心角色。在課程開始時可以用來說明地殼運動的概念以及原因；或是在課程後半詳細討論地球作用的時候，用作一個具綜合性的參考圖。

在課程的結論部分，實際的地球作用與地球機器間的相關與對比，可以當作一個溫習的課程。

（本文譯自A. L. O'Brien, A dynamic earthdiagram, Journal of Geography, pp 12∼13,January-February, 1982）

編註：以台灣為例，據估計台灣陸地的剝蝕率（denudation rate）大約每年半公分，如此算來只要幾十萬年，台灣就被地形作用給夷平了，而不再受到地形作用。但是，由於台灣受地變作用及地殼均衡作用的影響，不斷在上升，所以不會被夷平，因而也就不斷地受到地形作用。

王鑫現任教於台灣大學地理系，本刊編輯委員。

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