民國115年 普通考試 地震測報 地球物理概要
第4題
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-Mat…
題目
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： 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） 請說明海底磁條帶如何支持海底擴張學說。（5 分） 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） 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）
參考解答（AI 生成，非官方）
- 一、界線距洋脊軸心距離：全擴張速率 4 cm/yr，半擴張速率為 2 cm/yr=2×10⁻⁵ km/yr；0.78 Ma=7.8×10⁵ yr。單側距離 d=v_half×t=2×10⁻⁵×7.8×10⁵=15.6 km，故 Brunhes-Matuyama 界線目前距洋脊軸約 15.6 km，兩側對稱、全寬約 31.2 km。此結果假設擴張速率恆定、軸部岩漿房寬度可忽略、無沉積覆蓋與後期構造旋轉或錯移。
- 二、磁條帶對海底擴張之支持：洋脊兩側磁異常呈正、負交替且大致對稱，條帶寬度可與地磁極性年代表（GPTS）對應；磁條帶至洋脊的距離與極性持續時間成正比，顯示新洋殼在洋脊生成後向兩側等速移開，並記錄當時磁場方向（Vine-Matthews 假說）。此外洋殼年齡、沉積物厚度與熱流均隨距洋脊距離系統性變化，轉換斷層錯移磁條帶，皆支持海底擴張。
- 三、地磁場成因與反轉：主磁場由外核液態鐵鎳的熱與成分對流，配合地球自轉之科氏力形成螺旋流，經電磁感應自我維持（geodynamo），能量來自冷卻與內核結晶釋放的浮力。反轉的可能原因包括外核對流之混沌與不穩定、核函邊界（CMB）熱通量不均、內核成長改變邊界條件與流場對稱性，使偶極矩減弱、非偶極成分增強，終致極性翻轉；反轉期間磁場強度通常下降，過程歷時數千年。
- 四、其他古地磁研究方法與應用：(1) 磁極性層序（magnetostratigraphy）：以沉積岩或火山岩序列之正、反極性對比 GPTS，建立盆地年代架構與事件對比，應用於層序定年、盆地對比與古人類遺址定年。(2) 火山岩與考古材料之古強度（paleointensity）及長期變化（secular variation）：重建過去磁偶極矩與區域磁場，應用於考古定年、岩漿冷卻史與地磁發電機模擬驗證；另可建立視極移曲線（APWP）重建板塊運動與大陸漂移。
AI 依官方試題文字產生的參考解答，非考選部公告答案，內容僅供備考參考。