普考申論題
115年
[地震測報] 地球物理概要
第 四 題
📖 題組：
四、海底擴張學說的重要證據之一為洋脊兩側呈現對稱分布之地磁條帶。假設某洋脊兩側海洋地殼全擴張速率為 4 cm/yr，並已知最近一次地磁反轉－Brunhes-Matuyama reversal 發生於約 0.78 Ma 前。 請回答下列問題：
四、海底擴張學說的重要證據之一為洋脊兩側呈現對稱分布之地磁條帶。假設某洋脊兩側海洋地殼全擴張速率為 4 cm/yr，並已知最近一次地磁反轉－Brunhes-Matuyama reversal 發生於約 0.78 Ma 前。 請回答下列問題：
📝 此題為申論題，共 4 小題
小題 (四)
除海底磁條帶外，請列舉兩種研究古地磁場變化的方法，並說明其地球科學應用。（5 分）
思路引導 VIP
海底磁條帶提供的是連續但限於海洋地殼壽命(約2億年內)的紀錄。陸地上還有什麼方法可以記錄古地磁？
- 沉積物/沉積岩的碎屑剩磁 (DRM, Detrital Remanent Magnetization)：湖泊或海洋的沉積岩心，磁性礦物在沉降時順著地磁排列。應用：提供連續且高解析度的古環境變遷與長期地磁變化(Secular variation)研究。
小題 (一)
假設擴張速率於此期間維持不變，試計算 Brunhes-Matuyama 界線目前距離洋脊軸心約多少公里？（5 分）
思路引導 VIP
這是一題簡單的距離計算題。首先要注意關鍵字：「全擴張速率 (full spreading rate)」為 4 cm/yr。洋脊是向兩側擴張的，因此要算某條界線距離「洋脊軸心」的距離，必須使用「半擴張速率 (half spreading rate)」也就是 4/2 = 2 cm/yr。時間是 0.78 Ma = 780,000 年。算出來的單位是公分，最後記得轉換成題目要求的「公里」。
小題 (二)
請說明海底磁條帶如何支持海底擴張學說。（5 分）
思路引導 VIP
本題要求解釋 Vine-Matthews-Morley (VMM) 假說。這是一個歷史上極為重要的論述，也是板塊構造的基石。思路：洋脊湧出岩漿 -> 冷卻時磁性礦物記錄當時地磁方向(熱剩磁) -> 板塊向兩側移動 -> 遇到地磁反轉時，新湧出的岩漿記錄相反磁向 -> 形成平行洋脊、正反交替、且「兩側完全對稱」的磁異常條帶。加上鑽探證實年代越遠離洋脊越老，完美支持了海底擴張。
小題 (三)
請說明地球磁場形成之主要機制，以及產生地磁反轉之可能原因。（5 分）
思路引導 VIP
這題分成兩個部分：(1) 地磁產生機制；(2) 地磁反轉原因。 機制：必須提到「發電機理論 (Geodynamo)」。外地核是液態鐵鎳合金，具有導電性。高溫造成的熱對流，加上地球自轉的科氏力產生螺旋狀流動，帶動帶電體產生電流，依安培右手定則感應出強大的偶極磁場。