目 錄 論文摘要…………………………………………………………..……Ⅰ 目錄…………………………………………………………………..…Ⅱ 圖目與表目……………………………………………………………..Ⅳ 第一章 簡介…….………………………...…...………………………...1 1-1 源由…….………………………...…...………………………...1 1-2 921斷層鑽井計劃…….………………………...…...…………3 第二章 成分與組成分析…….………………………...…...…………...7 2-1 樣品處理…….………………………...…...…………………..7 2-1-1 221.9 系列樣品…….………………………...…...……..7 2-1-2 223.45系列樣品…….………………………...…...…….8 2-2 X光繞射儀實驗裝置…….………………………...…...……..10 2-3 X光繞射譜圖分析…….………………………...…...………..12 2-3-1 221.9 系列樣品成份分析…….………………………...13 2-3-2 223.45 系列樣品成份分析…….………………………..17 第三章 地層泥裡奈米級顆粒探尋…….………………………...…....27 3–1 地層泥的光學顯微影像…….………………………...…...….27 3-1-1 221.9 系列樣品…….………………………...…...……..27 3-1-2 223.45 系列樣品…….………………………...…...……28 3–2 地層泥的原子力顯微鏡影像…….……………………….....32 3–2–1 儀器裝置與樣品備置…….……………………….....32 3–2–2 原子力顯微影像討論…….……………………….....34 第四章 結論……………………………….………………………. 46 4-1 顯微影像與層泥顆粒觀測結論………………………………46 4-2 X光繞射譜圖成份分析結論……………………………….…48 4-3 奈米顆粒生成的機制與滑動層溫度標定……………………49 圖目與表目 圖1-1 豐原市鑽井地點，BH 1和BH 2為不同的挖岩地點……………5 圖1-2 岩心所挖出的地點的水平高度位置………………………..…5 圖1-3 斜深221.9 系列樣品……………………………………...…..6 圖1-4 斜深223.45系列樣品………………………………………….6 圖2-1 221.9系列，樣品取自斜深(a)221.9m (b)221.88m (c)221.85m。 圖中樣品已靜置三天，可見大部分層泥已沉澱在下方，肉眼能可見少量層泥懸浮於溶液…….……...….9 圖2-2 223.45系列樣品，岩塊大小約為5.2×2.5×1.7 cm3。 黑色部份為斷層泥，其色澤與臨近區域明顯不同………..9 圖2-3 X光繞射儀反射式架設示意圖……………………..……..….11 圖2-4 221.9系列三組樣品的繞射譜圖，由上而下分別得 自斜深221.85公尺221.88公尺和221.9公尺的樣品…….21 圖2-5 斜深221.9公尺樣品GSAS分析結果…………………………21 圖2-6 斜深221.85公尺樣品的GSAS分析結果………………….…22 圖2-7 221.9系列相對成份相對圖………………………………….22 圖2-8 221.9系列繞射峰半高寬與取樣地點關係圖……………….23 圖2-9 (a)223.45系列樣品的繞射譜圖。由上而下分別為223.45公尺 223.44公尺223.43公尺………………………………..23 圖2-9 (b)223.45系列樣品的繞射譜圖。由上而下分別為223.45公尺 223.46公尺223.47公尺 223.5公尺………………….24 圖2-10 斜深223.45公尺樣品GSAS分析結果……………………...24 圖2-11 斜深223.5樣品GSAS分析結果…………………………….25 圖2-12 223.45系列相對成分與取樣地點關係圖。圖中可看到FeCO3的成分在滑動層有明顯少，而Fe3O4的變化並不大…….…25 圖2-13 223.45系列稜鐵礦繞射峰的半高寬與採樣地點關係圖…..26 圖3-1 221.9系列滑動層泥的光學放大圖。圖中隨著放大倍率的增加，可以看到更多小顆粒層泥……………………………..29 圖3 -2 221.9系列滑動層外圍。在圖(c)中可看到有10μm左右的顆粒……………………………………………………………..29 圖3-3 223.45系列地層的目視照片。圖中黑色部分為921地震的滑動層……………………………………………………………..30 圖3-4 滑動層泥光學顯微放大影像。左圖所示影像為右圖中綠框區域的放大圖，可清楚看到葉裡狀的分佈……………………..31 圖3-5 更高倍的光學顯微鏡放大圖…………………………………..31 圖3-6 原子力顯微鏡基本運作原理示意圖…………………………..37 圖3-7 (a)221.9系列滑動層樣品AFM影像頂面鳥瞰圖。(b)221.9系 列滑動層樣品AFM影像的立體圖。在此二圖可看到顆粒的 分佈以20nm~30nm為多…………………………………….38 圖3-7 (c)221.9系列滑動層樣品的AFM立體影像之一，顯示尺度為40nm……………………………………………….……..39 圖3-8 221.9系列滑動層泥的奈米尺度顆粒之粒徑分佈圖………..39 圖3-9 221.9系列滑動層外圍層泥的原子力顯微影像。圖中所看到顆粒大小均為次微米尺寸在0.1mm左右………………………...40 圖3-10 (a) 221.9系列滑動層樣品AFM影像頂面鳥瞰圖(b)221.9系列滑動層樣品的AFM影像立體圖。在圖(a)(b)中，可看到在滑動層中有小顆粒存在，且分佈呈帶狀……………..41 圖3-11 圖(a)與(b)，可看到在滑動層中，奈米顆粒的分佈情形…42 圖3-12 圖3-11的區域放大圖，顯示顆粒粒徑在100nm左右…….43 圖3-13圖3-11的區域放大圖，顯示顆粒粒徑在20nm左右………44 圖3-14 223.45系列滑動層泥的奈米尺度顆粒之粒徑分佈圖……..45 圖3-15 223.45系列滑動層外圍層泥的AFM影像圖………………..45 表2 -1 由上而下分別為FeCO3(稜鐵礦)，SiO2(石英)和CaCO3(方解石)的晶體結構參數……………………………………….….14 表2-2 斜深221.9公尺的GSAS擬合參數值………………….……..15 表2-3 斜深221.85公尺的GSAS擬合參數值…………………….…15 表2-4 斜深221.88公尺的GSAS擬合參數值……………………….16 表2-5 Fe3O4的解構方式………………………………...…...……….18 表2-6 斜深223.45公尺的GSAS擬合參數值………………………..19 表2-7 斜深223.5公尺的GSAS擬合參數值……………….…………19