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台灣地區地磁場轉換函數之中長期變化特性研究

本研究使用台灣地區崙坪觀測臺自1988年1月至2000年12月的地磁場觀測資料，經過傅立葉轉換後以單位向量法﹙unit vector method﹚計算地磁場轉換函數﹙transfer functions﹚Au、Av、Bu及Bv值與可能偏差﹙likely error﹚值，並計算轉換函數向量橢圓的長、短軸長度與長軸的方向。 轉換函數值會受到太陽照射的影響而產生季節變化，台灣地區會受到影響的是頻率低於2 cycles/hour﹙相當於週期高於30分鐘﹚的部份。Au值和Bu值都是春秋低而夏冬高，Av值是冬低夏高而Bv值是冬高夏低。此外，在太陽黑子活動的極小期，Au值的高頻部份會有比較明顯的變化產生。 台灣地區在2、3、4及6 cycles/hour 四個頻率﹙週期相當於30、20、15及10分鐘﹚上會持續出現訊號，主要是因為附近地底電導率異常所產生。這四個頻率的轉換函數值，除了Au值會隨著時間慢慢上升，但在某些時段會突然下降然後再回到上升趨勢中之外，Av值、Bu值與Bv值長期來說大致呈水平趨勢。

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天然災害為統整主軸之多元教學模組研究

本研究的目的在以「地球系統」（Earth System）概念為統整主軸，研發以「天然災害」（Natural Hazards）為單元主題之多元化教學模組(Earth System - Natural hazards Instructional Module, ESNIM)，並藉由教師行動研究的方式，來瞭解高二學生對於此種統整式課程的設計以及多元化教學策略之觀感及看法。研究工具包括「ESN常識問卷」(rkr-20 = .44~ .78)、「地球科學教室學習環境量表」（Earth Science Classroom Learning Environment Inventory，以下簡稱ESCLEI, Cronbach's α = .62~ .94)，其中包括學生親和、教師支持、學生參與、探究、工作取向、合作、平等七個向度、「建構學習環境問卷」（Constructivist Learning Environment Survey，以下簡稱CLES, Cronbach's α = .51~ .91)，其中包括社會建構、先備知識、主動學習和學生中心四個向度、「ESN課程回饋表」(Cronbach's α =.51~ .90)。本研究共進行了二次的行動研究（行動一：n = 131，行動二：n = 121），以宜蘭縣某國立高中男女合校之高二社會組選修地球科學的學生為研究對象。評量工具施測於ESNIM教學之前後，另於教學後二週內進行學生之晤談工作，最後以敘述性統計、t考驗(t test)等統計方法分析量的資料；質的資料乃經過編碼及三角校正後，進行探討並與量化資料作交叉分析。研究結果顯示： 一、 ESNIM有助於增進學生在天然災害方面的相關知識。 二、 由「CLES」的分析結果可發現，學生理想中的建構學習環境，以「學生中心」向度的得分最低。「行動二」的學生在經歷ESNIM後，其CLES四個向度的得分亦較前測（理想）的得分要低，尤以「主動學習」及「學生中心」二向度的差異較大。其可能的原因為學生心目中的建構式學習環境較為理想化，不易經由ESNIM的教學來達成他們的預期。晤談結果亦發現，「主動學習」及「學生中心」的學習環境要花費較多的時間養成，且學生須具備主動的學習習慣和以自我為中心的學習能力，這些可能都有待較長期的培養。 三、 「行動一」的學生在CLES量表前測的「社會建構」、「先備知識」和「主動學習」三個向度的平均得分要比「行動二」的學生平均得分高，但在「學生中心」平均得分較低，且「社會建構」、「先備知識」和「學生中心」達統計上的顯著 ( p < .01)。而「行動一」學生在四個向度填答的歧異度均較「行動二」的學生為大。 四、 由這二次的行動研究中可發現，學生在ESCLEI「探究」向度的得分最低、而「合作」向度的得分最高。這可能意味著多數學生尚未養成主動發現問題或探究調查的習慣，但相當喜歡能夠和其他同學們相互合作的學習環境。 五、 「行動一」的學生在接受ESNIM教學後，學生對地球科學教室學習環境的感受在各個向度上均有提昇的趨勢，且其中有五個向度達到統計上的顯著水準(p < .01)，並有小至大的效果量(Cohen’s d range from .33~.82)，顯示參與實驗的教師能夠透過ESNIM的教學，營造出相當不錯的教室學習環境。 六、 「行動二」的學生在接受ESNIM教學後，除在「探究」及「工作取向」二向度的態度略低於理想中的學習環境態度外，其餘五個實際感受到的教室學習環境態度向度都比預期中的要高，其中在「學生參與」和「合作」兩個向度達到統計上的顯著水準(p < .05)，並有小至中的效果量(Cohen’s d range from .33~.40)，意味著參與本研究的教師在某種程度上成功地營造出高出學生預期的教室學習環境，尤其是在學生的課堂參與度和同學間合作完成工作的兩個學習環境上。 七、 由學生在「ESN課程回饋表」及學生晤談資料的表現可看出，大部分的「行動一」和「行動二」的學生對ESNIM表示滿意。 八、 研究者在設計及正式施行ESNIM的過程發現，若要設計一個吸引學生注意力、又能讓學生快樂學習的多元統整教學模組，必須花費較多的時間收集資料、設計活動、甚而要有充份的電腦處理能力方能完成學生活動手冊和教學媒體，而在教學進行中所可能遭遇及面對的問題會較傳統的教學要多。但若能熟練多媒體的操作與使用、熟悉教學的內容、掌控好教學流程以及扮演好教師角色，如此的多元教學模組將會受到學生的肯定，並值得在高中階段推行。

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常見寶石礦物之拉曼光譜研究

本研究利用拉曼光譜儀，以非破壞的方式分析三十餘種寶石礦物，將其拉曼激活模作有系統的分類探討，就寶石礦物在低頻部分（150cm-1-1500cm-1）和高頻部分（2800cm-1-3800 cm-1）的振動模特性作一詳盡的分析與比較並同時將拉曼光譜圖以資料庫方式建置，作為寶石礦物鑑定標準。結果顯示，利用寶石礦物之特徵拉曼峰來辨別，不僅可以正確和快速的鑑定比對寶石礦物外，在礦物學、地質學上相當具有意義。 實驗中寶石礦物化學組成中之H-O及非含H-O鍵很容易由拉曼光譜區分，利用此一特性，市場上常見且重要的鑽石、石英、綠柱石、輝玉、閃玉、金綠寶石、藍晶石、黝簾石、黃玉、剛玉、鋯石、尖晶石、電氣石、石榴子石及橄欖石等十五種寶石被歸納為一套鑑定流程。而寶石礦物之拉曼光譜資料（特徵峰數目、位置、強度），經配合美國寶石學院（Gemological Institute of America）之標準寶石特性表，綜合建置成寶石礦物之拉曼光譜資料庫，此資料庫可作為標準範例，提供正確快速的非破壞性寶石鑑定方法，在寶石學上極具實用價值。

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沖繩海槽岩心近四萬年以來之高解析度古海洋�古氣候變遷記錄

本研究分析在沖繩海槽北段深海岩心MD982195 (北緯31度38.33分，東經128度56.63分，水深746公尺)及其鄰近CSH-2(北緯29度25.0分，東經126度34.0分，水深703公尺)岩心中高解析度(前者65-90年；後者30-140年)之烯酮類不飽和脂肪酸( )指標、碳酸鹽及有機碳含量，以研究過去四萬年以來之沖繩海槽附近海域古海洋�古氣候變化。 MD982195岩心長度33.6公尺，為良好而連續的沈積，含有兩層火山灰沈積物；CSH-2岩心長度7.3公尺。兩根岩心經碳十四定年及浮游有孔蟲氧同位素分析的結果顯示岩心底部分別為末次冰期的氧同位素地層第三階及第二階。 兩根岩心的碳酸鹽含量變化均表現出冰期低、間冰期高的大西洋型碳酸鈣地層 型式，同時陸源有機物質在冰期時大幅增加，並帶來豐富的營養鹽，顯見本區域之沈積特性深受陸源物質的輸入及稀釋作用影響；與其他西太平洋邊緣海的五根岩心之碳酸鈣含量記錄相同。MD982195及CSH-2岩心的有機碳含量比南海及沖繩海槽北段其他的岩心高，除了因為陸源有機碳的輸入量較大之外，岩心位於海水剖面中的氧氣含量最低帶，使得有機碳的保存特別良好應也有關係。基本上有機碳也呈現冰期低間冰期高的現象，可見陸源物質同時對於有機碳含量產生稀釋效應。 古溫度結果呈現明顯的冰期—間冰期的氣候旋回特徵，冰期比間冰期較冷約5℃，本研究結果顯示沖繩海槽北段在冰期—間冰期的溫差較沖繩海槽中段及南海的古溫度溫差為高，顯示冰期—間冰期的溫度差異隨緯度增加而加大。沖繩海槽北段的氣候、溫度關係和北半球有一致的變化，約於17-18 ka達到最低溫；千年尺度的溫度變化量隨著時間而遞減，古溫度在Interstadial 8以前可達2℃，在間冰期僅達0.5℃。由表層海水古溫度記錄及浮游有孔蟲氧同位素數值的比較，可以發現在四萬年以來有數次千年至百年尺度的鹽度變化事件，可能與中國大陸河川的淡水注入量變化有關。記錄並顯示約於800-1500 BP有一低溫事件，溫度可下降達2℃，與新仙女木事件的變化等量；而在約9000 BP有一高溫事件，推論可能有地下熱源的區域性影響，也有可能與黑潮的加強有關，尚待進一步研究。

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921集集地震前後t*之時空變化研究

本研究選取中央氣象局地震觀測網所紀錄921集集地震主震前20個月至主震後3個月內290個地震紀錄，分析主震及餘震區附近(北緯23°至24.5°，東經120°至121°)t*的時空變化。使用單站單相位波譜衰減法擷取P波波相求得觀測t*值。將震源分成三個深度以分析不同深度的路徑之衰減時間項(t*)隨時間變化情形，比較各測站在震前及震後t*平均值變化情形。結果顯示：1從t*分佈發現大區域場址效應可分三區：(1).車籠埔斷層地面破裂帶附近 (2).車籠埔斷層地面破裂帶南方 (3).中央山脈區域(阿里山及玉山測站)。2車籠埔斷層地表破裂帶東南方衰減強度變化較大。3影響車籠埔斷層地表破裂帶北方衰減強度變化的異常體約在5∼10km深，向南異常體逐漸深入10∼15km。4車籠隆埔斷層地表破裂帶南端及北端測站，在主震前一年，有t*的異常增高現象。

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多重模式系集模擬應用於季內振盪預報之研究

亞洲季風區內之季內振盪（ISO）變化與亞洲夏季季風之肇始、活躍以及停歇有密切關係。南海季內振盪活動與台灣西部地區豪（大）雨具高度相關性，因此若能了解及預報南海地區30∼60天對流振盪之移行與結構，則有助於台灣西部地區之豪（大）雨預報。本研究之目的即在利用各種多重模式系集迴歸分析，以有效提升亞洲季風區內30∼60天季內振盪活動之預報能力。 本研究採用的模式資料出自大氣模式比對計畫(Atmospheric Model Intercomparison Project,AMIP)，分別為DNM、ECHAM、JMA、NCAR、NTU以及PNNL模式。觀測資料則為CDC（Climate Diagnostic Center）所分析之每日外逸長波輻射場（Outgoing Longwave Radiation，OLR）。資料濾波採取基底函數具有正交函數特性之小波轉換（Wavelet Transform）。模式的評量方式則透過均方誤差（RMSE）、空間相關係數（Pattern Correlation Coefficent）以及誤差變異量評鑑（Error Variance Skill Score）等三種統計方法呈現。分析結果發現，除DNM模式外其餘模式均能有效掌握亞洲季風區內30∼60天季內振盪氣候變化情形（空間相關係數均在0.4以上），但對於30∼60天季內振盪各年變化預報則無法超越模擬氣候變化時之水準。多重模式超系集迴歸預報（Multimodel Superensemble Forecast），在訓練時期（training period）之表現均優於任何單一模式或多重模式系集預報，但在預報時期（forecast period）則不然。本研究將多重模式系集平均(ensemble mean)應用於迴歸改進之單一模式，在預報時期，其模擬亞洲季風區內30∼60天季內振盪之各年變化為最佳，然其預報結果僅略優於氣候預報。

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地球科學戶外教學模組之研究

本研究旨在研發一「野外考察」（Field Trip）之地球系統多元化教學模組（Earth System - Field trip Instructional Module，ESFIM），並藉由實驗教學研究評估此模組對於高中二年級學生之影響，研究結果期能提供未來高中統整式戶外科學課程設計與發展之參考方向。ESFIM設計的原則為四階段的「學習環模式」（A learning cycle model），包括：引起動機、調查研究、分析解釋、應用評估，作為貫穿整個教學模組的主要流程與步驟。研究工具包括「戶外科學學習環境量表（Science Outdoor Learning Environment Inventory， SOLEI）」（Cronbach’s α＝ .89∼ .91）、「ESFIM課程回饋表」（Cronbach’s α＝ .91∼ .95）、「地球科學學習態度問卷（Attitude Toward Earth Science Inventory， ATESI）」（Cronbach’s α＝ .95）與晤談工具。研究設計採用實驗研究法之單一組前後測設計，共進行三次實驗教學研究，分別以台北市某市立高中（第一次n=39，第三次n=38）及台灣東部某國立高中（第二次n=34）男女合校之高中二年級第一類組選修地球科學之學生為研究對象。評量工具施測於ESFIM教學之前後，另於教學後二週內進行教師及學生之晤談工作。最後，以敘述性統計、t考驗（paired samples t test）、相關分析（correlation）以及線性迴歸分析（linear regression）等統計方法分析量的資料；質的資料乃經過編碼及三角校正後，進行深入探討並與量化資料作交叉分析。研究結果顯示： 一、 經過ESFIM教學後，學生對實際經歷的戶外科學學習環境之態度似乎有比預期中較高之趨勢，其中尤以第二次的實驗教學達到統計上的顯著水準（p < .01），並有相當大的效果量（Cohen's d值為 .99），顯示參與第二次實驗教學之教師所營造出的整個戶外教學情境與氣氛是非常成功的。 二、 學生對ESFIM的感受與其在SOLEI的後測表現上有高度之相關，意味著透過ESFIM的教學，學生在兩份量表填答的反應態度上是趨向一致的，彼此間不但互相呼應，更顯示出在未來的相關戶外教學課程中，學生對於課程回饋反應高者，其在對戶外科學學習環境的感受上也有相同之趨勢。。 三、 影響學生在SOLEI表現及ESFIM回饋反應之可能因素有學生的學習動機強弱、開放式之課程對學生的影響、學生與教師間的互動、戶外課程時間的充足等。 四、 學生之SOLEI及對地球科學學習態度前測與其在SOLEI後測及ESFIM課程回饋之間呈中度至高度正相關，意味著教師應可在教學前可以從學生的預期態度上，預估學生在教學後可能對此課程的感受程度。 五、 學生之SOLEI前測及對地球科學學習態度對於其在SOLEI後測及ESFIM課程回饋表現的影響，具有中度的預測力，顯示未來教師在實施類似ESFIM的教學課程時，也許可以從學生於教學前的SOLEI觀感及對地球科學學習態度，針對教材與教學上做適當之調整。 六、 學生對於ESFIM均表示滿意；教師亦認為這樣的多元教學模組值得在中學階段推行。而學生之正向回饋與表現，呼應了ESFIM之設計理念與期望。 七、 因學生的野外考察經驗過少，造成學生在設計實地調查項目上的困難，同時教師須將學生來自實際的研究調查進行統整，為學生與教師之主要困擾來源。

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基隆火山群安山岩中斑晶礦物之氧同位素研究

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臺南平原區至麓山帶前緣構造演化之研究

台灣西南部地區主要是第三紀早期歐亞板塊拉張所形成的沉積盆地，之後約5Ma以來，由於歐亞板塊與菲律賓海板塊在聚合的過程中，亞洲大陸與呂宋島弧的強烈衝撞而產生造山運動，此即所謂的蓬萊運動。在蓬萊運動發生後，西部麓山帶內的第三系地層就因逆斷層的作用而被疊置在一起。地殼變動的強度由平原區的東部(即麓山帶前緣)向西部平原逐漸減弱，在西部平原幾乎以平緩的褶曲為主，斷層發育的情形也是向西漸不明顯；東部緊密而不對稱的褶曲和低角度的逆斷層特別顯著，近地表處為一向東傾斜的覆瓦狀逆斷層系統，且所有的變動都由東向西變弱。 本研究區域位於台南地區之曾文溪流域附近，東以左鎮，西以佳里，南以永康，北以隆田為界。地層越往南部埋深越深。本區之西北方有呈東西走向且往南掉落之佳里斷層，東北方有呈東北-西南走向且前翼陡後翼緩之隆田背斜，其形成的原因與佳里斷層無關，乃是由兩個逆斷層嵌入所造成的垂直向構造，即距今約0.6 Ma的更新世早期逆斷層T1及距今約0.1 Ma的全新世逆斷層T2嵌入所造成的，但是T1、T2未出露地表，故其應為盲斷層(blind thrust)之滑脫面。而東南方有兩個斷層，由西而東依序是：新化斷層，其走向呈北北東且為一帶有伸張現象之右移走向滑移斷層；以及左鎮斷層，其呈西北-東南走向且向左移之走向滑移斷層。由T1、T2逆衝斷層前緣(thrust front)及隆田背斜軸的走向判斷，發現三者可能已在新化斷層附近受到右移方向的剪力而錯移。

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海洋鑽探計劃187航次玄武岩之實驗岩石學研究

摘　要 本研究所使用的岩石樣本，為海洋鑽探計劃第187航次於東南印度洋脊附近所鑽獲的海洋地殼玄武岩，其主要組成礦物為斜長石及橄欖石，結晶顆粒小，無斑狀組織，屬無斑隱晶質玄武岩。 本研究的目的在模擬自然界岩漿所在的環境，來了解此玄武岩質岩漿在不同壓力下的結晶溫度及結晶次序，更進一步探討其岩漿演化的機制及過程，推論此岩石的生成環境。 根據實驗結果，其一大氣壓下的全熔溫度約為1269℃，固相線溫度稍低於1169℃。結晶次序為：氧化物、斜長石、斜輝石及橄欖石、直輝石（橄欖石消失）。斜長石的An值，隨溫度的下降有降低的趨勢；各溫度晶出之斜輝石成分則變化不大；氧化物則隨溫度下降鐵、鈦的含量上升，鉻、鎂則下降。1.0京帕下的全熔溫度約為1280℃，固相線溫度低於1160℃。結晶次序為：斜長石及斜輝石、直輝石、鈦鐵氧化物。 在玄武岩四面體的分類中，原岩屬橄欖石矽質玄武岩，殘餘岩漿有向石英矽質玄武岩演化的趨勢。一大氣壓下，隨著溫度下降玻璃成分之矽含量上升；鋁、鈣及鎂則下降；Na2O/TiO2與MgO值，皆隨溫度下降而降低，以此而言，太平洋型中洋脊玄武岩，並不會經過結晶分化而演變成印度洋型。在AFM圖中，岩漿初始成分在矽質玄武岩範圍內，演化初期朝全量鐵富集，之後向鹼金屬富集。 根據實驗結果，殘餘岩漿成分有朝向石英富集的趨勢，一大氣壓及1.0京帕下礦物晶出的順序和前人研究相符。和原岩中的礦物相比較後，顯示此玄武岩應該是在1.0京帕及一大氣壓之間，較接近一大氣壓的低壓環境下生成，生成深度小於30公里。 本研究之中洋脊玄武岩形成過程為，在上升的過程中經過些微結晶分化，隨著岩漿的上升、溫度的下降，在橄欖石晶出之後，因接近海床面而急速冷卻，所以形成主要礦物為斜長石及橄欖石的玄武岩。