班達海岩心MD012380之磁學研究：
80萬年來赤道暖池區之古環境變遷

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地球物理研究所

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班達海岩心MD012380之磁學研究： 80萬年來赤道暖池區之古環境變遷

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摘要(中)

班達海地處歐亞大陸板塊、太平洋板塊及印澳板塊三大板塊的交界處，是南半球的低緯度邊緣海，且位於太平洋暖池區（Pacific Warm Pool）中，為地球大氣熱量供應與水氣的重要來源，也是全球氣候系統中很重要的一環。本研究利用國際古海洋全球變遷計畫（International Marine Global Change Study：IMAGES）的第七航次，在班達海所鑽取的岩心MD012380來進行磁學實驗分析，磁學分析包括磁感率、自然殘磁、逆磁滯殘磁及等溫殘磁的實驗。由實驗結果的分析，本研究嘗試重建班達海的古地磁場演變模式，並由此得到岩心年代控制的資訊，配合氧同位素地層的資料，進一步探討班達海的古環境變遷。
在古地磁場的重建工作上，我們利用翟氏（Zijderveld）分量圖，配合自然殘磁的實驗結果來決定特徵殘磁的方向，得到古磁偏角和古磁傾角。再以自然殘磁和逆磁滯殘磁的比值來模擬古磁場的相對強度。由古磁場的強度與方向之變化，配合已發表的文獻資料，可發現本岩心的年代剛好跨過布容（Brunhes）正向期和松山（Matuyama）反向期的界面，約包含過去83萬年的沈積年代，並且在布容正向期中發現7個反轉事件（reversal event）和4個磁極遊移（excursion）異常。
利用岩心的年代模式，再配合氧同位素地層資料，本研究岩心之氧同位素地層約至第20階。由此可探討岩心點址附近古氣候變化（冰期、間冰期）的變動情形。再結合磁學參數（包括磁感率、S比值、HIRM、BIRM
及ARM/c 等）的變化，可以進一步探討此區的古環境變遷模式。班達海
在冰期時氣候較冷而乾，沈積量減少、沈積物氧化度較大且粒度較粗；在
間冰期時則恰好相反，且本區域附近在80萬～30萬年前有火成物質沈積，特別是在70萬～60萬年前有較大規模的沈積量。由岩心中沈積物沈積特性的探討，我們判斷班達海冰期時由島嶼和陸棚區沖刷下來沈積物較多，包括來自爪哇群島與澳洲北部部份，及冰期時露出海水面的爪哇海、帝汶海與阿拉福拉海等陸棚區域。間冰期時淺海的陸棚沒入海水中，由太平洋、印度洋之洋流所帶來的沈積物則增加。

關鍵字(中)

★ 環境變遷
★ 古地磁
★ 班達海

關鍵字(英)

論文目次

目錄
摘要 …………………………………………………………………………..I
誌謝 …………………………………………………………………………..II
目錄 ………………………………………………………………………….IV
圖目 ………………………………………………………………………….VII
表目 …………………………………………………………………………...X
第一章緒論 ………………………………………………………………... 1
1.1 研究動機與目的 …………………………………………………..1
1.2 研究區域概況 ………………………………………………………2
1.2.1 地質構造背景…………………………………………………2
1.2.2 氣候與環境……………………………………………………3
1.3 岩心狀況描述 ……………………………………………………....4
1.4 前人研究 …………………………………………………………....4
1.5 本文內容簡介 ……………………………………………………....6
第二章研究理論與實驗方法 ……………………………………………...14
2.1磁學參數及其原理 ………………………………………………...14
2.1.1 磁感率 ….…………………………………………………...14
2.1.2 自然殘磁 ……………………………………………………15
2.1.3 逆磁滯殘磁 …………………………………………………17
2.1.4 等溫殘磁 ……………………………………………………18
2.2 古地磁學之研究方法 ……………………………………………..19
2.2.1 特徵殘磁方向決定 …………………………………………19
2.2.2 古地磁場強度模擬 …………………………………………20
2.3 實驗方法 …………………………………………………………..21
第三章古地磁結果 ………………………………………………………...25
3.1 自然殘磁的穩定度 ……………………………………………….. 25
3.2 磁性反轉事件判斷 ………………………………………………...26
3.3 古地磁場的方向 …………………………………………………...27
3.3.1 磁傾角的變化 ……………………………………………….27
3.3.2 磁偏角的變化 ……………………………………………….28
3.4 古地磁場相對強度模擬 …………………………………………...29
3.5 磁極異常事件結果整理 …………………………………………...30
第四章磁學參數結果 ……………………………………………………...40
4.1 磁感率量測結果 …………………………………………………...40
4.2 等溫殘磁量測結果 ………………………………………….……..41
4.2.1 S比值結果 …………………………………………….……..41
4.2.2 剛性等溫殘磁結果 ……………………………………….…42
4.3 逆磁滯殘磁量測結果 ……………………………………………...43
第五章古地磁場變動之探討 ……………………………………………...49
5.1 岩心年代之建立 …………………………………………………...49
5.1.1 古磁場強度之相對定年 …………………………………….49
5.1.2 氧同位素地層之相對定年 ………………………………….50
5.1.3 年代模式之建立 …………………………………………….51
5.1.4 岩心之沈積速率 …………………………………………….53
5.2 古地磁場之變動 …………………………………………………...53
5.2.1 布容正向期/松山反向期之反轉界面 ……………………...54
5.2.2 布容正向期裡的磁極反轉事件 …………………………….55
5.2.3 布容正向期之可能磁極遊移 ……………………………….57
5.3 岩心點址區之特殊古地磁特性 …………………………………...59
第六章古環境變遷之討論 ………………………………………………...65
6.1 班達海冰期與間冰期之劃分 ……………………………………...64
6.2 冰期、間冰期磁性礦物成份之變化 ………………………………66
6.3 冰期、間冰期磁性礦物粒徑之變化 ………………………………68
6.4 火山活動之證據 …………………………………………………...71
第七章結論與展望 ….……………………………………………………..79
7.1 結論 ………………………………………………………………...79
7.2 展望 ………………………………………………………..……….80
參考文獻 …………………………………………………………………….82
圖目
圖1.1 班達海及鄰近地區的地質構造圖 ..………………………...………...7
圖1.2 班達海附近海底地形圖 ………………………………………………8
圖1.3 班達海盆的布蓋重力異常圖 ……………………...………………….9
圖1.4a 班達海區域的海水底流流動方向 ..………………………………..10
圖1.4b 班達海夏季的表層海流流動方向 …………………………………10
圖1.4c 班達海冬季的表層海流流動方向 …………………………………10
圖1.5 IMAGES III、VI兩航次航行圖及所鑽取岩心位置 ………………….11
圖1.6 岩心採樣時所使用之U-channel …………………………………….12
圖1.7 岩心MD012380之完整組成與狀況說明 ……………………….…13
圖2.1 磁鐵礦粒徑分析圖 …………………...……………………………...23
圖2.2 翟氏分量圖 …………………………………………………………..24
圖2.3 翟氏分量圖的投影原理 ……………………………………………..24
圖2.4a 原生殘磁與次生殘磁對NRM的貢獻圖 …………………………..24
圖2.4b 依a圖之兩分量繪出之翟氏分量圖 ……………………………….24
圖3.1a 樣品編號1033去磁翟氏分量圖 …………………………………..32
圖3.1b 樣品編號1242去磁翟氏分量圖 …………………………………..32
圖3.1c 樣品編號1750去磁翟氏分量圖 …………………………………..32
圖3.1d 樣品編號1913去磁翟氏分量圖 …………………………………..32
圖3.2a 樣品編號3908去磁翟氏分量圖 …………………………………..33
圖3.2b 樣品編號3916去磁翟氏分量圖 …………………………………..33
圖3.2c 樣品編號3967去磁翟氏分量圖 …………………………………..33
圖3.2d 樣品編號3971去磁翟氏分量圖 …………………………………..33
圖3.3a 樣品1033自然殘磁強度衰減之變化 ……………………………..34
圖3.3b 樣品1242自然殘磁強度衰減之變化 ……………………………..34
圖3.3c 樣品1750自然殘磁強度衰減之變化 ……………………………..34
圖3.3d 樣品1913自然殘磁強度衰減之變化 ……………………………..34
圖3.4a 樣品3908自然殘磁強度衰減之變化 ……………………………. 35
圖3.4b 樣品3916自然殘磁強度衰減之變化 ……………………………. 35
圖3.4c 樣品3967自然殘磁強度衰減之變化 ……………………………. 35
圖3.4d 樣品3971自然殘磁強度衰減之變化 ……………………………. 35
圖3.5 岩心點址與磁極位置距離關係之示意圖 …………………………..36
圖3.6 岩心MD012380的磁傾角隨深度變化圖 …………………………..37
圖3.7 岩心MD012380的磁傾角隨深度變化圖 …………………………..37
圖3.8 岩心MD012380的磁偏角隨深度變化圖 …………………………..38
圖3.9 岩心MD012380的磁偏角隨深度變化圖 …………………………..38
圖3.10 岩心MD012380的磁場強度隨深度變化圖 ………………………39
圖4.1 岩心MD012380磁感率對深度變化曲線圖 ………………………..45
圖4.2 岩心MD012380磁感率對深度變化曲線圖 ………………………..45
圖4.3 岩心MD012380的SIRM對深度變化曲線圖 ……………………..46
圖4.4 岩心MD012380的BIRM對深度變化曲線圖 …………………….46
圖4.5 岩心MD012380的S-ratio對深度變化曲線圖 …………………….47
圖4.6 岩心MD012380的HIRM對深度變化曲線圖 ……………………..47
圖4.7 岩心MD012380的ARM對深度變化曲線圖 ……………………...48
圖4.8 岩心MD012380的ARM/c 對深度變化曲線圖 …………………..48
圖5.1a SINT-800模擬之80萬年來古磁場的相對強度變化 .……………..60
圖5.1b 岩心MD012380強度隨深度變化圖 ………………………………60
圖5.2 岩心MD012380前22公尺中的δ18O含量隨深度變化圖 ………..61
圖5.3 氧同位素定年與古磁場強度定年之年代模式比較圖 ……………..61
圖5.4 本岩心之年代模式圖 ………………………………………………..62
圖5.5 岩心MD012380磁傾角對年代之變化 ……………………………..63
圖5.6 岩心MD012380磁偏角對年代之變化 ……………………………..63
圖5.7a 岩心MD012380古地磁場隨年代之變化圖 ..……………………..64
圖5.7b 岩心MD012380古磁偏角隨年代之變化圖 ..……………………..64
圖5.7c 岩心MD012380古磁傾角隨年代之變化圖 ..……………………..64
圖5.7d 岩心MD012380磁極異常示意圖 …………..……………………..64
圖6.1a Martinson et al.（1987）發表之d18O含量隨年代變化 ..…………….73
圖6.1b 岩心MD012380之d18O含量隨年代變化圖 ..……………………..73
圖6.2a Berger（1995）發表之d18O含量隨年代變化………………………..74
圖6.2b 岩心MD012380之磁感率隨年代變化圖 ..………………………..74
圖6.2c 岩心MD012380之S比值隨年代變化圖 ..………………………..74
圖6.2d 岩心MD012380之HIRM隨年代變化圖 ..………………………..75
圖6.2e 岩心MD012380之BIRM隨年代變化圖 ..………………………..75
圖6.3 岩心MD012380中磁鐵礦之粒徑分布情形 ………………………..76
圖6.4a 岩心MD012380氧同位素地層第一階的粒徑分析 ..……………...77
圖6.4b 岩心MD012380氧同位素地層第五階的粒徑分析 ..……………..77
圖6.4c 岩心MD012380氧同位素地層第七階的粒徑分析 ..……………...77
圖6.4d 岩心MD012380之ARM/c隨年代變化圖 ….………..…….……..77
圖6.4e 岩心MD012380氧同位素地層第四階的粒徑分析 ..……………...77
圖6.4f 岩心MD012380氧同位素地層第六階的粒徑分析 ..……………...77
圖6.4g 岩心MD012380氧同位素地層第八階的粒徑分析 ..……………..77
圖6.5a 岩心MD012380之磁感率隨年代變化圖 ….…………………………78
圖6.5b 岩心MD012380之BIRM隨年代變化圖 ….…………………………78
圖6.5c 岩心MD012380之HIRM隨年代變化圖 ….…………………………78
表目
表5.1 磁場強度相對定年所得之深度－年代控制點 ……………………..50
表5.2 氧同位素相對定年所得之深度對年代控制點 ……………………..51
表5.3 岩心MD012380的深度－年代控制點 ……………………………..52
表5.4 各控制點間之平均沈積速率 ………………………………………..53
表5.5 岩心MD012380的磁極反轉事件發生深度與年代對應表 ………..54
表6.1 岩心點址附近冰期、間冰期的磁學參數變動 ………………………70
表6.2 疑似火成物質（V1～V5）沈積年代之磁學參數峰值變化 ………..72

參考文獻

參考文獻
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指導教授

李德貴、許樹坤
(Teh-Quei Lee、Shu-Kun Hsu)

審核日期

2003-7-16

推文