固體地球的觀測

國際大陸科學鑽探計畫(ICDP)【上】

國際大陸科學鑽探計畫(ICDP)【上】
國立蘭陽女子高級中學地球科學科李協長老師/國立台灣師範大學地球科學系劉德慶教授責任編輯

若是要了解地下的地質狀況,鑽井探測是最直接的方法。除了廣泛的應用在石油探勘、地下水及土木工程鑽探之外,學術界也常進行大規模的科學鑽探計畫。因為從地殼鑽探所取得的岩石標本,記錄了長久以來地殼演變的物理及化學過程,因此可以應用在全球氣候變遷、板塊構造運動、礦產資源探勘、地震斷層研究及火山噴發等問題。而鑽井時必須根據不同的研究目的來挑選適當的鑽井地點,在進行鑽探之前,要先進行地表地質調查和地球物理探勘,儘可能蒐集相關的地質資料,以決定井位,並擬訂完善的鑽探計畫(包括套管計劃、鑽進計畫、費用、風險等)。依照鑽井位置的不同,鑽井設備亦不相同,可分成大陸鑽探及深海鑽探兩種,本文則是聚焦於大陸鑽探這部份。

貝諾古騰堡(Beno Gutenberg):古氏不連續面發現者的故事(下)

貝諾古騰堡(Beno Gutenberg):古氏不連續面發現者的故事(下)
國立蘭陽女子高級中學地球科學科李協長老師/國立台灣師範大學地球科學系劉德慶教授責任編輯

機會終於來了,1929年,古騰堡到美國加州的帕薩迪納(Pasadena)參加會議,討論成立一個地震實驗室(這個地震實驗室是由華盛頓卡內基學會贊助,後來在1936年併入加州理工學院,由伍德(Wood)主持,伍德於1947年因病退休後,就由古騰堡繼任直到1958年退休),古騰堡留了下來,並在1930年成為加州理工學院的地球物理學教授。(還好他先到了美國,不然再稍後幾年,德國開始迫害猶太人時,也要被迫流亡,塞翁失馬,焉知非福?)

在加州理工學院期間,古騰堡再創研究事業高峰,從此地震學的研究中心就由德國轉到美國,他和同事芮克特(Richter)發表了一系列研究論文和幾本重要的書,如《地球的地震活動》(Seismicity of the Earth),該書對50年代以前全球地震活動的空間分布作了詳盡的討論﹐是近代地震學的經典著作之一。1959年出版了他晚年撰寫的《地球內部物理學》(Physics of the Earth’s Interior),該書對當時的地球物理學研究作了簡要總結。

貝諾古騰堡(Beno Gutenberg):古氏不連續面發現者的故事(上)

貝諾古騰堡(Beno Gutenberg):古氏不連續面發現者的故事(上)
國立蘭陽女子高級中學地球科學科李協長老師/國立台灣師範大學地球科學系劉德慶教授責任編輯

貝諾古騰堡,許多人認為他是近代地球物理的奠基者。1889.6.4古騰堡誕生於德國的達姆施塔特(Darmstadt),從小他就熱愛科學,並對氣象學等發生興趣。1907年古騰堡先在其家鄉的一所技術學院(Technische Hochschule)就讀,一年之後就轉到哥廷根大學,並於1911年得到地球物理博士學位,論文的主題是關於微震,其指導老師是有名的Emil Wiechert(埃米爾 維舍特)。

地球磁場的變化(Earth’s Inconstant Magnetic Field)

地球磁場的變化(Earth’s Inconstant Magnetic Field)
臺北市立南湖高級中學地球科學科董家莒教師

地球磁場近似一個棒狀偶極磁鐵的磁場,其中的磁北極在加拿大的北極圈內,磁南極在澳洲南方南極洲的海岸邊,磁北極是地表磁力線最終的匯集點,故磁力線垂直於地表進入地球內部,也就是磁傾角達90度,水平方向磁場強度為零的位置。磁北極是會緩慢移動的,加拿大地質調查所持續地調查及追蹤它的移動路徑,並決定出磁北極的位置,最近一次調查在2001年五月完成,並推測未來幾年的移動路徑為2002年在111.6°W; 81.6°N,2003年在112.4°W; 82.0 °N,2004年在113.4°W; 82.3°N,2005年在114.4°W; 82.7 °N。

科學家James Ross在1831年第一次紀錄地球磁北極,但是此後這附近海域冰封不易進入調查,直到1904年科學家Roald Amundsen才在距離第一次發現磁北極的位置約50公里遠的地方再次發現磁北極。根據實際的觀測發現,地球磁北極從1831至2001年共移動了1100公里,其移動路線及位置如右圖,且至今仍在移動中,平均速度大約每年10公里。大約自1970年以來,它的移動速度加快,甚至達到每年40公里,再過約50年它可能離開北美洲而到達西伯利亞,所以科學家的追蹤及測量磁北極的工作必須更頻繁。

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