台大地質科學系 陳宏宇教授

WeGenius第24刊‧2008年

台大地質系

陳宏宇教授

1.地質科學在學習什麼?

2.哪些學生適合就讀地質系呢?

3.隨著電腦科技、資訊工程的發達,對於地質科學發展有哪些具體的影響?

4.什麼是工程地質?研究工程地質對於人們的生活有什麼幫助?跟土木工程相較又有哪些不同?

5.請為我們介紹您領導台大團隊與英國劍橋大學共同合作「台灣島之侵蝕、逕流變化與地震間的關係」的計劃內容及成果。

6.台灣常常因為地震、颱風引發山崩及土石流,是否有方法可以進行預防或補救?主任如何看待這些災害?

7.地質系畢業生可以有哪些就業機會呢?

8.參與國際大型研究計劃對於台灣地質科學的發展有何助益?

9.許多年輕學子對於學業或工作的看法,隨著資訊時代腳步一樣只想講求輕鬆、速成,這樣的觀點與地質科學的研究似乎有些格格不入,您會想給學子們怎樣的建議?

10.為何您是先就業再投入到研究?

11.生活小百科


1.地質科學在學習什麼?

台灣本島在大自然板塊的擠壓以及造山運動下,蘊育了一些金屬及非金屬礦產,這些礦產大部分都分布於中央山脈坡度陡峭、綿延之山巒中,整體而言,礦產並不富裕。台灣東部發現的「閃玉」--台灣玉,其生產量在196080年代曾經占有世界第一的風采。大部分開採出來的玉石,常會出現一點一點的雜質黑點,品質不是很好,現在台灣玉已經採不到了,身價卻相反的提高許多,大概是反映了物以稀為貴的市場機制。

而曾經在19001980年代輝煌一陣子的金瓜石金、銅礦場,雖然目前已經關閉了,還是有一些學者、專家認為目前金瓜石的金礦蘊藏量,仍然是可以進入世界上的排名。金瓜石外的陰陽海在過去被認為是礦場的水污染,但是現在已經證實是地下水流經礦脈,與岩石中溶解出的鐵、鎂成份,氧化而形成鐵銹色,流出於外海。目前和採礦有關的企業,只剩下中油公司仍然屹立不搖。

早期地質系畢業的人有一半以上會到美國留學,大家覺得地質領域就是岩石,礦物及古生物。而沒有出國的人則認為地質系畢業大概就是要去中油挖石油。但在1975年左右,島內許多交通建設逐一開始施作,中山高速公路、北迴、南迴鐵路、水庫等公共工程展開後,大眾的眼界打開了,很多人原本以為工程的構築只是土木系的事,其實這些公共工程的開發與周遭之地質環境的關係密切。也有人去水泥廠工作,探採石灰石礦,但是現在很多人注重環境保護工作,所以坡地的礦產開發正逐漸的沒落。

在雪山隧道施工過程中,不斷有滲水現象,以及開挖岩盤的崩落事件,現地規劃及施工人員常常會來問我們,希望能從崩落的岩盤和石頭中,找出崩塌之原因。其他如林肯大郡,因為蓋在順向坡的坡腳,而產生了災害。「順向坡」就是個地質名詞,雖然「順向坡」聽起來很簡單,但要找出具有順向坡的特徵,則是需要了解地表下之地質結構。一開始有人說是因為地表下的老煤坑年久失修,坑道崩塌,使得林肯大郡五樓的房子陷了下去變成三樓。最後檢查出的原因卻是"順向坡"的因素。所以說地質師就像是一位大地的醫師,負責診斷,並找出大地間各種災害之原因。

因此,地質科學除了繼續傳統地質學的岩石礦物成因,地體構造、資源探勘等研究工作,不曾間斷外,對於全球變遷、地震科學、環境保育、地質災害,以及我們周遭相關民生建設之公共工程,也都是地質科學所研究探討的領域。

2.哪些學生適合就讀地質系呢?

 地質系的野外調查是大學部四個年級中所必備的課程訓練,因此只要身心健康的學生就適合唸地質系。

3.隨著電腦科技、資訊工程的發達,對於地質科學發展有哪些具體的影響?

 一般人看美國大峽谷、中國的黃土高原總是會覺得它是壯麗的景觀,由我們看來,它的岩石、土壤等地質材料似乎是單調許多,但如果從地形、地貌的變化觀點來探討,則是相當有趣。這些探討可以利用電腦科技的工具,以及衛星和航照等資料來判讀,如果再輔以全球定位系統(GPS),整個地表的沖刷、侵蝕、地層的擠壓等地形的起伏變位資料,就會更精確的展現出來。

目前有許多學者專家利用GPS來觀察台灣島內地形的變化,其精確度僅有幾公分之差,從這些地形的變化,可以估算出台灣島在地震過程或板塊擠壓過程中,地形垂直上升或水平壓縮的精確數值。

4.什麼是工程地質?研究工程地質對於人們的生活有什麼幫助?跟土木工程相較又有哪些不同?

 與土木工程有關的地質上的問題,都是屬於工程地質的領域。工程地質和土木工程的相同點就是:為人們解決公共建設上的許多問題,像雪山隧道、中山高速公路等。記得中山高速公路在圓山那一段的高架橋,有些橋墩是安置於基隆河之河道上,橋的基礎灌入了河床下之土壤地層後,進入了石頭的岩盤,這些岩盤堅硬,似乎是橋墩良好的承載地層,但是在進行更細部的地質調查工作時,發現了岩盤中有斷層泥的存在,因此,基礎的深度,需要重新變更加長,穿透過斷層泥,以便進入良好承載力的岩層,所以橋墩上之高速公路得以穩固的座落至現在。建築工程的人要蓋房子,把鋼筋或連續壁灌進地表下,下面土壤挖一挖,常會跟你說安啦!這意思是說,有了鋼筋、混凝土,建築結構體應該是安全啦!那到底是安全或不安全呢?鋼筋、混凝土安置於地表下的是軟弱的泥巴,還是堅固的岩盤?工地現場附近是否有斷層經過?這些當然又要回來問問了解該地區工程地質的人了。猶如醫生對於不同體質病人的下藥,是不一樣的。

1997年的溫妮颱風發生時,林肯大郡後面的整個岩層從上面溜下來,把房子擠了下去,瞬間一棟棟5樓的房子被擠壓成了3樓。當時有人說汐止以前是煤坑,會不會是因為煤坑年久失修,剛好碰上颱風下雨,使得坑道軟化,剛好這些房子蓋在坑道上,所以就這樣掉了下去。當時有一些人提出了煤坑因素的問題,因此,建議需要挖個地道從地底下去搶救被壓在地表下之住戶。後來,從房子後方的地層分布,以及現地地質材料的特徵中發現,岩層面傾斜的方向和地層面的傾斜方向是同一個方向,就找出來了這個災害是因為順向坡的因素而產生,也就是坡腳被挖除後,失去支持,使得岩層向下滑動,把房子向前推、擠,看起來好像是5樓變成3樓。工程地質就是在判斷這些災害因素,這些因素也是一般建築工程的人在蓋房子時比較容易注意不到的事情。

總而言之,從土木工程的觀點來看,地底就像一塊保麗龍一樣,看起來,地底下的地層都是均質的,沒什麼變化,但從地質的角度而言,地底下的地層就像一個千層派一樣,每一層都不一樣,有軟的也有硬的,也有可能出現斷層,或地下水,變化多端。也因為有了這些的變化,也讓地質領域有了存在的必要。

5.請為我們介紹您領導台大團隊與英國劍橋大學共同合作「台灣島之侵蝕、逕流變化與地震間的關係」的計劃內容及成果。

 我們可以從過去的研究資料中發現,台灣島在板塊的擠壓下,每一年上升57mm,如果從台灣島被擠壓了六百萬年的歷史來講,所以5mm×6百萬年=3萬公尺,根據這種推算,台灣島內應該會出現一座3萬公尺左右的高山,那為什麼玉山目前才3952公尺

當每次颱風侵襲本島時,都會帶來大量的風雨,不斷的侵蝕地形表面,原本在板塊擠壓下所累積形成的高山地形,同樣在這6百萬年間,其地表中之岩石、土壤也被沖刷、侵蝕、搬運,形成了嘉南平原、高屏平原、台中盆地。跟劍橋團隊的合作就是探討全臺灣150幾條河流,從19701999年,台灣平均每年侵蝕36mm,所以台灣沒有3萬多公尺的高山。關於這個主題的研究成果在200312月的《Nature》期刊上登出來,當時台灣大學也為雙方團隊的研究成果辦了一個記者會。

6.台灣常常因為地震、颱風引發山崩及土石流,是否有方法可以進行預防或補救?主任如何看待這些災害?

 地震是全世界都覺得很困難的問題,尤其在地震的預測研究工作上,歐美日等先進國家,已經花了數億美金的預算,到目前仍然進步有限,也許地震的預報時間已經提早了20秒鐘,對於一般民眾而言,20秒似乎不能作什麼事,衝到電話旁剛拿起電話,20秒就過了,當然這些技術日後一定還會在進步。

而山崩、土石流等地質災害對我們而言是屬於常態性的,因為大自然的循環就是如此,可是這些常態性發生的災害事件卻又剛好離我們太近了,因為台灣太小,我們跟那些河流、山坡比鄰而居,所以感受很深。如果到美國,因為距離太遠了,就不會有這樣的感觸。例如,大家知曉的美國拉斯維加斯地區,那塊沙漠太大了,在那個地方消失掉了,也沒人管得著;幾千立方公尺小規模的山崩體積,比較少人去理會。在台灣則剛好相反,因為地狹人稠,我們會把小小的山崩、土石流探討的很透徹,因為這些地質災害,就在我們的身旁。

7.地質系畢業生可以有哪些就業機會呢?

 大體上,地質系畢業生可以任職於地質調查所、石油公司、礦務局、營造公司、工程顧問公司、地理諮詢公司等,而更進一步在學術界進行研究工作者,則可在各大學及中央研究院服務。

8.參與國際大型研究計劃對於台灣地質科學的發展有何助益?

 台灣大學進行國際化的學術交流工作已有一段時間,我們現在不僅跟英國劍橋大學、加州理工學院等歐美學校進行實質的研究工作,最近地質系還禮聘了兩位特聘教授Prof. John Suppe以及Prof. Yoko OtaJohn Suppe教授是美國普林斯頓地質系最著名的教授之一,也是美國院士。Yoko Ota教授則是日本橫濱大學的名譽教授,也是國際第四紀研究聯合會之副理事長。這些大師的到來,不僅更擴展我們原有的國際性大型的合作計畫,開闊了我們的眼光,也更吸引了國內外知名的學者,參與我們的研究工作,提升我們的研究水準,也拓展了我們的知名度,更使台大地質科學系在國際上地質科學領域中得到了大家的注目。

9.許多年輕學子對於學業或工作的看法,隨著資訊時代腳步一樣只想講求輕鬆、速成,這樣的觀點與地質科學的研究似乎有些格格不入,您會想給學子們怎樣的建議?

 其實,高學歷的教育工作不必勉強年輕學子一定要完成那些課業,上大學的歷程,應該讓同學們順著自己的興趣自由發展自己的專業,但自己必須做到敬業以及忠實的心境,學習更要扎實。敬業、忠實,許多的企業公司都會要求這些,如果做不到就會被團體單元遠遠拋之於後面。敬業就是要有責任感,交代的事情就必須做好,例如,我們在上課時都會有一名課程助教來幫忙,上課前這一位助教應該會主動而完整的將上課老師該準備的東西準備好,像投影機、講義、粉筆……等,若是這些基本工作都沒做好,得到的評價就相對的減低了許多,甚至這個持續的工作可能會受到影響而中止。從這些小事情中就可以看出一個年輕人的本質,一開始我們並不會要求他們做大事,但卻可以從一些小事情中慢慢的訓練出他們做大事的能力。學習扎實是不管在學校還是在社會上都會碰到這問題,惟有扎實的學習才能在遇到問題時順利的解決其中的困難。

10.為何您是先就業再投入到研究?

 主要還是受到周遭環境的影響,當初的想法是先賺錢養活自己為主,我當初的第一份工作是1980年退役後在工程顧問公司服務,算是同學之間較好的,一個月一萬兩千元,在當初民國69年的物價來說是還算不錯的,當時在中山北路的一棟30的公寓房子是80萬。工作3年之後,突然有個念頭,想出去外面走走,會到倫敦大學去也是個巧合,當初由於兄長正好在倫敦訪問,就順便把倫敦大學相關地質系的資訊帶回來給我,加上我的指導老師是專業於山坡地開發及地質災害這個領域,因緣際會,便讓自己從實務界進入了學術研究的行業裡頭。

11.生活小百科

 主任的話:有點年紀的住家常會出現龜裂的情形,若是裂在牆面上則不用太過擔心,補一補就沒事了,若是裂在樑柱上則要多多注意了,如果還是不放心的話,可以請土木技師到家測量看看,若是裂到整面牆都剝落或是有大塊的水水泥剝落的話,就可能要搬家了。

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