112 年 國立臺灣大學海洋研究所物理與化學與地物組(3組聯招)《普通海洋學》
第 1 題
第一部分、單複選混合考題:每題2分,共40分
※注意:請於試卷內之「選擇題作答區」依序作答。
- 利用流體力學解析海水運動過程中,為簡化問題起見,通常是將海水之物理性質認為僅是下列哪些
性質的函數?
(A) 溫度
(B) 壓力
(C) 鹽度
(D) 密度
(E) 溶氧飽和度
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核心觀念
普通海洋學中,海水可視為具有特定狀態的流體。其主要物理性質,例如密度、黏滯度、折射率與聲速等,通常以海水的三個基本狀態參數表示:
其中海水密度的狀態方程可寫成:
因此,流體力學分析海水運動時,通常將海水物理性質簡化為溫度、鹽度與壓力的函數。
解題方法
判斷各選項是否屬於描述海水物理狀態的基本變數:
- 溫度會影響分子熱運動及海水體積。
- 鹽度會影響海水中溶解物質的含量及密度。
- 壓力會隨深度增加,造成海水壓縮,進而影響密度與其他物理性質。
故海水密度可表示為:
只要掌握「海水物理性質主要由溫度、鹽度、壓力決定」即可選出正確選項。
選項分析
- (A) 溫度:正確。
溫度會影響海水的熱膨脹與密度。一般而言,在其他條件相同時,溫度升高會使海水密度降低。
第 2 題
- 當颱風吹拂海面,以下何者會受影響?
(A) 溶氧飽和度
(B) 壓力
(C) 溫度
(D) 基礎生產力
(E) 海水密度垂直變化
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核心觀念
颱風伴隨強風、低氣壓與巨大風浪,會同時影響海氣交換、海水混合、上升流與海洋生地化作用。判斷各選項時,需區分:
- 直接作用:低氣壓、風應力、波浪與湍流。
- 間接作用:混合與上升流造成的溫度、鹽度、溶氧、密度及營養鹽變化。
海水密度主要由溫度與鹽度決定:
海水壓力則近似遵守靜水壓關係:
其中 為海面大氣壓, 為深度。
解題方法
颱風吹拂海面時,先由風應力造成表層海水強烈湍流混合;在海岸或適當風向下,還可能形成沿岸上升流,使深層冷水與營養鹽上升。另一方面,颱風中心氣壓很低,也會直接改變海面所承受的大氣壓力。
因此,凡是與以下因素相關的海洋性質,都會受到影響:
- 海面大氣壓與海水靜水壓。
- 海氣氣體交換與溶氧狀態。
- 海水溫度。
- 深層營養鹽供應與基礎生產力。
- 海水密度的垂直分布。
選項分析
(A) 溶氧飽和度:正確
強風與巨浪會增強海氣交換,使大氣中的氧氣更容易溶入海水;強烈垂直混合也會把表層高溶氧海水帶入較深處。
此外,氧氣溶解度受溫度、鹽度與壓力影響。一般而言,溫度越低,海水可溶解的氧氣越多;颱風引起的深層冷水上升與海水混合,會改變溶氧飽和狀態。
嚴格而言,風不會單獨決定氧氣的平衡溶解度,但颱風造成的海氣交換、溫度與壓力變化,會使溶氧飽和度受到影響。
(B) 壓力:正確
颱風中心通常伴隨低氣壓,因此海面受到的大氣壓力會下降。海面氣壓的變化會直接反映在海水壓力上:
當 改變時,同一深度的海水壓力也會隨之改變。颱風風應力還可能造成海面堆升、風暴潮與局部海面高度變化,進一步影響水柱壓力。
(C) 溫度:正確
第 3 題
- 以下何者為非?
(A) 海洋平均深度約為4000公尺
(B) 黑潮流速約為100~200cm/s
(C) 台灣島全境皆為全日潮
(D) 颱風是順時鐘旋轉方式
(E) 颱風的旋轉方式會引起湧升現象
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核心觀念
本題考查海洋基本尺度、黑潮流速、台灣潮汐型態,以及北半球颱風旋轉與風生湧升的關係。
- 全球海洋平均深度約為 公尺,通常概略記為約 公尺。
- 黑潮為強勁西邊界流,表層流速約為 。
- 潮汐型態可分為全日潮、半日潮與混合潮,台灣沿岸潮汐並非全島一致。
- 北半球颱風屬於低壓系統,受科氏力影響呈反時鐘旋轉。
- 颱風風場會造成表層海水向外輻散,使深層冷水上升,形成湧升。
解題方法
本題採逐項判斷法,將各敘述與普通海洋學中的標準數值及物理原理比較。
其中,颱風旋轉方向可由低壓系統判斷:
北半球中,氣流向低壓中心移動時受到向右的科氏偏向,因此環繞低壓中心呈反時鐘方向旋轉。台灣位於北半球,所以颱風為反時鐘旋轉。
颱風造成湧升的原因,可由風應力與艾克曼輸送說明。北半球颱風風場呈反時鐘旋轉,風所造成的艾克曼輸送在風場中心附近具有向外輻散的效果。由海水質量守恆,表層海水離開後,深層海水便向上補充,形成湧升現象。
選項分析
(A) 海洋平均深度約為 4000 公尺
正確。
全球海洋平均深度約為 公尺,取概略值可寫成約 公尺。因此此敘述符合海洋地理的基本估計。
(B) 黑潮流速約為 100~200 cm/s
正確。
黑潮是北太平洋副熱帶環流中的強西邊界流,流經台灣東側及日本南方海域。其表層流速常可達:
換算為:
此數值符合黑潮主要流軸附近的典型流速。
第 4 題
- 以下何者為海洋研究人員會利用的器具?
(A) 南森瓶 (Nansen bottle)
(B) 溫鹽深儀 (CTD)
(C) 重力岩芯 (Gravity core)
(D) 浮游生物網 (Plankton net)
(E) 顛倒溫度計 (Reversing Thermometer)
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本題考驗對常用海洋學研究儀器的認識。題目要求選出所有海洋研究人員會利用的器具。
(A) 南森瓶 (Nansen bottle):這是一種用於採集特定深度海水樣品的裝置。它通常與顛倒溫度計一起使用,用於測量海水溫度和採集水樣。因此,這是海洋研究人員會使用的器具。
(B) 溫鹽深儀 (CTD):CTD (Conductivity, Temperature, Depth) 儀器是現代海洋學研究中最重要的儀器之一,它可以同時測量海水的電導度(用於推算鹽度)、溫度和深度,並能以高解析度記錄這些參數隨深度的變化。因此,這是海洋研究人員會使用的器具。
(C) 重力岩芯 (Gravity core):這是一種用於採集海底沉積物樣品的工具。
第 5 題
- 黑潮是屬於下列哪些洋流系統?
(A) 太平洋環流
(B) 大西洋環流
(C) 赤道環流
(D) 民答那峨海流
(E) 新潮流
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本題考驗對全球主要洋流系統的認識,特別是黑潮的歸屬。
黑潮(Kuroshio Current)是位於北太平洋西部的一支重要的暖流,其流經台灣東部海域。它是北太平洋環流系統的一部分。
(A) 太平洋環流 (Pacific Gyre):北太平洋環流是一個大規模的順時鐘方向的洋流系統,由北赤道暖流、黑潮、北太平洋暖流、加利福尼亞寒流組成。黑潮是北太平洋環流系統中向北輸運熱量和鹽分的暖流分支。因此,黑潮屬於太平洋環流。
(B) 大西洋環流 (Atlantic Gyre):大西洋環流是位於大西洋的洋流系統,與太平洋環流是不同的系統。因此,黑潮不屬於大西洋環流。
(C) 赤道環流 (Equatorial Current):赤道環流是指赤道附近的東西向洋流,包括北赤道暖流、南赤道暖流和赤道逆流。黑潮的源頭之一是北赤道暖流,但黑潮本身是向北流動的,與赤道環流的整體方向和位置不同,儘管它們之間存在聯繫。嚴格來說,黑潮是北太平洋環流的一部分,而不是赤道環流本身。
(D) 民答那峨海流 (Mindanao Current):民答那峨海流是位於菲律賓東部,菲律賓海西南部的一支洋流。它是北赤道暖流向西流動並在菲律賓附近轉向形成黑潮的「前身」或一部分。因此,黑潮與民答那峨海流密切相關,可以說民答那峨海流是黑潮的源頭之一或構成部分。
第 6 題
- 海洋研究人員常利用哪種化學滴定法測量海水的含氧量?
(A) Argentometric Titration
(B) Mohr Titration
(C) Knudsen Titration
(D) Winkler Titration
(E) Proton Titration
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本題考驗對常用海水化學分析方法的認識,特別是測量溶解氧的方法。
海水中的溶解氧含量是化學海洋學中的一個重要參數,它與海洋生物的生存、海洋的氧化還原狀態以及海洋與大氣的氣體交換密切相關。測量溶解氧的方法有多種,其中化學滴定法是傳統且常用的方法之一。
(A) Argentometric Titration:這是一種用銀離子(Ag+)進行滴定的方法,常用於測定氯離子(Cl-)的含量,即鹽度。
(B) Mohr Titration:這也是一種用硝酸銀(AgNO3)滴定氯離子的方法,用鉻酸鉀(K2CrO4)作為指示劑,用於測定海水中的氯含量。
第 7 題
- 下列何者是海水中浮游植物生長所需的必要元素?
(A) Nitrogen
(B) Phosphorous
(C) Boron
(D) Carbon
(E) Thorium
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核心觀念
浮游植物進行光合作用,利用光能將無機碳轉化為有機物,並以海水中的無機營養鹽合成細胞蛋白質、核酸、ATP 與細胞膜。因此,碳、氮、磷都是浮游植物生長不可或缺的主要元素。
海洋生態學常以 Redfield 比值表示浮游植物有機物中主要元素的平均組成:
此比值顯示碳、氮、磷皆為浮游植物生物量形成與生長所需的基本元素。
解題方法
判斷各選項是否屬於浮游植物生長所需的主要元素:
- 能否作為有機物骨架或細胞物質的主要組成?
- 是否參與蛋白質、核酸、能量分子或光合作用相關物質的合成?
- 是否為一般海洋浮游植物普遍需要的營養元素?
符合上述條件者,即可判定為必要元素。
選項分析
-
(A) Nitrogen:正確
氮是胺基酸、蛋白質、核酸以及葉綠素的重要組成元素。海水中的硝酸鹽、亞硝酸鹽與銨鹽,都是浮游植物常利用的無機氮來源。
當海水缺氮時,蛋白質與葉綠素合成受限,浮游植物生長會受到抑制。因此氮是重要的必要營養元素。
-
(B) Phosphorous:正確
題目中的 Phosphorous 通常是指磷,標準拼法為 phosphorus。磷是核酸、ATP、磷脂質及細胞膜的重要成分,也參與細胞內的能量傳遞。
海水中的磷酸鹽常是浮游植物生長的限制營養鹽之一;在磷缺乏的海域,即使仍有光能與無機碳,浮游植物生長也會受到抑制。
-
(C) Boron:不列為本題正確答案
第 8 題
- 下列哪氣體會影響海水的酸鹼度?
(A) Carbon Dioxide
(B) Nitrogen
(C) Oxygen
(D) Argon
(E) Helium
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本題考驗對影響海水酸鹼度的氣體成分的認識。海水酸鹼度(pH)的穩定是海洋生態系統正常運行的重要條件,而海水與大氣之間的氣體交換,特別是二氧化碳的交換,對維持海水pH值的穩定起著關鍵作用。
海水中的碳酸鹽系統是影響其pH值的主要因素。二氧化碳(CO2)溶解在水中後,會與水反應生成碳酸(H2CO3),碳酸進一步解離成氫離子(H+)和碳酸氫根離子(HCO3-),或進一步解離成氫離子和碳酸根離子(CO3^2-)。這個過程可以用以下方程式表示:
第 9 題
- 請問海水的平均氯含量為何?
(A) 35.00 g/kg
(B) 469.00 mmol/kg
(C) 480.61 mM
(D) 559.39 mM
(E) 19.353 g/kg
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核心觀念
本題考查海水主要溶解離子的組成,以及「氯含量」的表示方式。
海水中氯主要以氯離子 形式存在。標準平均海水的鹽度約為
其中氯離子約占海水總鹽分質量的 ,因此平均氯含量約為
在海洋學中,氯含量通常以每公斤海水所含氯離子的質量表示,單位為 。
解題方法
直接使用標準平均海水的離子組成:
若換算成莫耳濃度,氯的原子量約為
則氯離子的莫耳質量濃度為
也就是
因此,海水平均氯含量的標準表示為
選項分析
(A)
錯誤。
是平均海水的總鹽度,不是氯離子的含量。氯離子只是總溶解鹽分中的一部分。
(B)
錯誤。
此數值接近海水中鈉離子 的平均莫耳質量濃度:
不是氯離子濃度。氯離子約為
(C)
錯誤。
第 10 題
- 請問下列哪些不是海洋研究計畫?
(A) TOPEX
(B) SEATS
(C) WOCE
(D) GEOTRACES
(E) KNOT
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核心觀念
本題考查國際海洋學研究計畫、長期海洋觀測計畫及衛星海洋觀測任務的名稱與研究目的。判斷時不能只看名稱中是否含有 Program 或 Project,而應確認其是否以海洋觀測、海洋環流、海洋生地化循環或海氣交互作用為主要研究對象。
本題五個選項均屬於海洋研究相關計畫、任務或觀測研究,因此沒有不符合者。
解題方法
逐一辨認各縮寫的全名與研究內容:
- 是否以海洋為主要研究對象?
- 是否具有明確的觀測、實驗或研究目標?
- 即使其形式是衛星任務或時間序列測站,是否仍屬於海洋研究計畫的範疇?
五個選項皆符合上述條件,因此答案為「皆是海洋研究計畫」。
選項分析
(A) TOPEX
TOPEX 是 Ocean Topography Experiment,通常指 NASA 與法國 CNES 合作的 TOPEX/Poseidon 衛星海洋觀測任務。
其主要利用衛星雷達高度計量測海面高度,研究內容包括:
- 全球海面地形;
- 海洋環流;
- 海平面變化;
- 海氣交互作用;
- 全球氣候變化。
衛星量測的海面高度可表示為
其中 為海面高度, 為衛星相對於參考橢球面的高度, 為雷達測得的衛星至海面的距離。海面高度資料可進一步推算大尺度海流與海洋環流變化。NASA 將 TOPEX/Poseidon 定義為量測海洋表面地形、改善海洋環流理解的衛星任務,因此屬於海洋研究計畫。(NASA/JPL)
(B) SEATS
SEATS 是 SouthEast Asia Time-series Study,中文常譯為「東南亞海洋時間序列研究」,主要觀測南海的長期海洋環境變化。
SEATS 測站位於南海約 ,長期觀測項目包括:
- 溫度與鹽度;
- 營養鹽;
- 葉綠素與初級生產力;
- 溶解氧;
- 碳循環與海洋生地化作用。
時間序列觀測的重點,是在固定海域持續取樣,分析季節至年代尺度的變化,而非只進行單次海洋調查。SEATS 是南海重要的長期海洋生地化觀測研究,屬於海洋研究計畫。(臺大海洋研究所 SEATS)
第 11 題
- 請問下列哪些是福島核災(Fukushima Dai-Ichi Nuclear Accidents)釋放進入海洋的放射性同位素?
(A) 228Th
(B) 137Cs
(C) 210Pb
(D) 222Rn
(E) 15N
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核心觀念
本題考查核事故釋放的放射性同位素判別,以及放射性同位素與海洋中天然核種、穩定同位素的區別。
福島第一核電廠事故後,反應爐內的裂變產物與核燃料相關核種進入海洋,重要核種包括:
- 碘-131()
- 銫-134()
- 銫-137()
- 鍶-90()
- 少量鈽同位素
其中, 是福島核災海洋污染監測中最具代表性的放射性核種之一。
放射性同位素會自發衰變,其原子核具有不穩定性;穩定同位素則不會發生放射性衰變。
解題方法
判斷每個選項是否為福島核災釋放至海洋的放射性核種,採用兩個步驟:
- 判斷該核種是否具有放射性。
- 判斷其是否屬於福島核災中由核電廠事故釋放、並進入海洋的核種。
福島事故的主要來源是核分裂產物,因此應優先辨認具有代表性的裂變產物,例如銫、碘與鍶的放射性同位素。選項中只有 符合此特徵。
選項分析
(A)
為釷-232衰變系中的天然放射性核種,主要存在於自然界的放射性衰變鏈中,並非福島核電廠事故釋放至海洋的主要核種。
因此本選項錯誤。
(B)
是核分裂產物,半衰期約為 年,會進行 衰變,並伴隨具有穿透力的伽瑪輻射。
其生成方式可概念性表示為:
第 12 題
- 根據碳-14 定年法研究,請問海水最老的年紀為何?
(A) 2500 years
(B) 4000 years
(C) 200 years
(D) 1500 years
(E) 8500 years
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核心觀念
本題考查海洋深層水的年齡與全球溫鹽環流。海水在高緯度海域下沉形成深層水後,會沿著深海盆地緩慢運動,最後再回到表層。深層水距離上次接觸大氣的時間,可用碳–14()定年法估算。
碳–14具有放射性,會隨時間衰變:
其半衰期約為 年。海水與大氣隔離後,水中碳–14含量逐漸降低,因此可由碳–14活度推算水團的「表觀年齡」:
其中:
- :海水自最後接觸大氣以來的時間;
- :初始碳–14活度;
- :目前測得的碳–14活度;
- :碳–14衰變常數。
解題方法
深層海水形成後,受到下列因素影響:
- 與大氣隔離,無法快速補充新的碳–14;
- 長時間停留在深海中,碳–14持續衰減;
- 透過全球溫鹽環流逐漸向低緯度及其他海盆輸送。
碳–14研究顯示,全球海洋中最老的深層水,其年齡約為 年左右。這個數值代表深海水團的更新時間尺度,不是指海洋自形成以來已存在 年。
因此正確選項為:
第 13 題
- 請問下列哪些參數技術可以用來測量海深?
(A) 聲波 (Sonar)
(B) 重力 (Gravity)
(C) 鹽度 (Salinity)
(D) 濁度 (Turbidity)
(E) 透光度 (Transmittance)
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本題考驗對測量海深技術的認識。海深測量是海洋學研究中的基本工作。
(A) 聲波 (Sonar):聲納(Sonar,Sound Navigation and Ranging)是利用聲波在水中傳播的原理來測量距離的技術。聲納系統發射聲波脈衝,聲波到達海底後反射回來,通過測量聲波發射到接收的時間,以及聲波在水中的傳播速度,就可以計算出海底的深度。這是最常用和最精確的海深測量技術,特別是單音束(single-beam)和多音束(multi-beam)測深儀。因此,聲波技術可用於測量海深。
(B) 重力 (Gravity):重力本身不能直接測量海深。
第 14 題
- 請問下列哪些學說曾被用來說明海盆的形成與演化?
(A) 火成論 Plutonism
(B) 大陸漂移學說 Continental drift
(C) 水成論 Neptunism
(D) 海底擴張學說 Seafloor spreading
(E) 板塊構造學說 Plate tectonics
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核心觀念
本題考查海盆(ocean basin)形成與演化的歷史地質學說。判斷重點不是「現代科學是否仍接受該學說」,而是各學說是否曾被提出,用來解釋地球表面、海洋盆地及大陸地殼的起源與變化。
海盆形成的解釋,大致可分為:
- 以地球內部作用為主的學說:火成論。
- 以海水沉積作用為主的學說:水成論。
- 說明大陸位置長期移動的學說:大陸漂移學說。
- 說明新海洋地殼生成與海盆擴大的學說:海底擴張學說。
- 統整海底擴張、隱沒、地震與火山活動的現代理論:板塊構造學說。
因此,五個選項都屬於海盆形成與演化史上曾被採用或討論的解釋架構。
解題方法
本題是複選題,採「逐一判斷其歷史功能」的方法:
- 若學說曾被用來說明地球內部、地殼或海盆的形成,選入。
- 不要求該學說今日仍是主流理論。
- 對於較早期的學說,須區分「歷史上曾提出」與「現代是否正確」。
依此標準逐項分析如下。
選項分析
(A) 火成論 Plutonism:正確
火成論強調地球內部的高溫、熔融物質與火成作用,認為岩石及地質構造主要受到地下熱能與岩漿活動影響。
在海盆形成的歷史解釋中,火成論可用來說明:
- 地殼受到地球內部熱作用而破裂或變形;
- 岩漿上升形成新的火成岩地殼;
- 地球內部作用造成陸地與海洋地形的差異。
現代海底擴張與板塊構造學說同樣以地球內部熱能、地函對流及岩漿活動為重要基礎,因此火成論雖是早期學說,確實曾被用來解釋海盆的形成與演化。
(B) 大陸漂移學說 Continental drift:正確
魏格納提出大陸漂移學說,主張現今各大陸曾經連接成一個超級大陸,後來逐漸分裂並漂移至現今位置。
此學說可解釋:
- 大西洋兩側大陸的形狀具有互補性;
- 非洲與南美洲的岩層及古生物分布具有相似性;
- 古氣候證據顯示部分大陸曾位於不同緯度;
- 大陸分離造成海洋盆地逐漸形成。
雖然大陸漂移學說初期未能完整說明大陸移動的動力來源,但它已經直接涉及海洋盆地的生成與大陸分裂,因此本項正確。
(C) 水成論 Neptunism:正確
水成論主張許多岩石由原始海洋或水體中的沉積物沉積形成,代表人物為 Werner。此學說將海水與沉積作用視為地球表面地質演化的重要力量。
水成論曾被用來解釋:
第 15 題
- 沉積物的成熟度(maturity)無法用下列哪一種因子判断?
(A) 礦物組成(mineral composition)
(B) 淘選度(sorting)
(C) 顆粒形狀(grain shape)
(D) 顆粒大小(grain size)
(E) 孔隙度(Porosity)
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核心觀念
沉積物的成熟度(maturity)是指沉積物在風化、搬運與再沉積過程中,逐漸趨向穩定、均勻與適合長距離搬運的程度,通常分為:
- 礦物學成熟度:不穩定礦物逐漸被風化淘汰,穩定礦物(如石英)比例增加。
- 結構或組織成熟度:顆粒經長時間搬運與磨蝕後,通常具有較好的淘選度與較圓的形狀。
判斷沉積物成熟度時,主要觀察礦物組成與顆粒的組織特徵;孔隙度則主要受到壓密、膠結、溶解與沉積環境影響,並非成熟度的直接判準。
解題方法
逐一判斷各因子是否能反映沉積物經歷的風化與搬運作用:
- 若因子能反映不穩定礦物的減少,屬於礦物學成熟度。
- 若因子能反映顆粒經搬運後的磨圓與分選,屬於組織成熟度。
- 若因子主要受埋藏、壓密或成岩作用控制,則不能直接判斷沉積物成熟度。
因此,孔隙度雖然是沉積物的重要物性,但不是判斷沉積物成熟度的標準因子。
選項分析
(A) 礦物組成(mineral composition)
正確。礦物組成可判斷沉積物的礦物學成熟度。
不穩定礦物,如長石、角閃石與輝石,較容易在風化與搬運過程中被破壞;穩定礦物,如石英,則較能保存。因此,石英比例較高、易風化礦物比例較低的沉積物,通常具有較高的礦物學成熟度。
(B) 淘選度(sorting)
正確。淘選度反映顆粒大小是否均勻,是判斷組織成熟度的重要指標。
沉積物經長距離或長時間搬運後,水流或波浪能反覆將不同大小的顆粒分開,使顆粒尺寸較為一致,淘選度提高。一般而言,淘選良好的沉積物,其組織成熟度較高。
(C) 顆粒形狀(grain shape)
第 16 題
- 根據碳-14 定年法研究,請問海水最老的年紀為何?
(A) 2500 years
(B) 4000 years
(C) 200 years
(D) 1500 years
(E) 8500 years
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核心觀念
本題考查深層海水的更新時間與碳-14定年法。
大氣中的宇宙射線會形成放射性碳-14(),海水與大氣交換時含有一定比例的碳-14。海水沉入深海後,與大氣隔離,碳-14便因放射性衰變而逐漸減少,因此可藉由殘留量估算深層海水與大氣最後接觸的時間。
碳-14的半衰期約為 年,定年公式為
其中:
- :海水與大氣隔離的時間;
- :初始碳-14含量;
- :目前殘留的碳-14含量;
- :碳-14的衰變常數。
此處所稱的「海水年紀」,實際上是深層海水自形成並沉入海洋內部後,未再與大氣充分交換的時間,也就是深海水團的更新或循環時間,並非地球海洋存在的總年齡。
解題方法
全球海洋表層海水會與大氣交換氣體,碳-14含量相對較新;高緯度海域的冷而高密度海水下沉後,形成深層水與底層水,並沿著全球海洋深層環流移動。
由於深層海水的碳-14會持續衰減,科學家利用其殘留量進行定年。觀測結果顯示,全球最老的深層海水,其碳-14表觀年齡約為 年。
因此選擇:
選項分析
第 17 題
- 海洋中已知最老的岩層為侏羅紀,出現哪個海域?
(A) 南太平洋
(B) 北大西洋
(C) 西北太平洋
(D) 南極海
(E) 北極海
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核心觀念
海洋地殼主要由玄武岩組成,形成於中洋脊的海底擴張作用。新洋殼在中洋脊生成後,隨著板塊向兩側移動;當海洋地殼到達海溝,便會隱沒至地函中。
因此,海洋地殼的年齡通常不會像大陸地殼那樣久遠。現今海洋中最老的海洋地殼約形成於侏羅紀,年齡約為 億年,主要保存於西北太平洋一帶。
解題方法
判斷海洋中最老岩層的位置,關鍵在於海底擴張與板塊隱沒:
- 中洋脊不斷產生新的海洋地殼。
- 老的海洋地殼會在海溝隱沒。
- 海洋盆地若具有長期穩定、較少被隱沒破壞的區域,較容易保存古老海洋地殼。
- 現今已知最老的海洋地殼分布於西北太平洋,屬侏羅紀岩層。
所以正確海域為西北太平洋。
選項分析
(A) 南太平洋:錯誤
南太平洋海底大多屬於相對年輕的海洋地殼,許多區域受到海底擴張、海嶺活動及板塊隱沒作用影響,並非現今已知最老海洋地殼的主要保存區。
(B) 北大西洋:錯誤
第 18 題
- 根據生物 Q10溫度定律,大多數的冷血動物Q10溫度係數的值為下列何者?
(A) ~20
(B) ~2
(C) ~1
(D) ~10
(E) ~5
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核心觀念
本題考查生物的 Q₁₀ 溫度係數。Q₁₀ 用來表示溫度每升高 時,生理或代謝反應速率增加的倍數,定義為:
其中:
- 、:溫度 、 下的反應速率或代謝速率
- 、:兩個測量溫度,單位可用攝氏溫標表示,但溫差必須以 計算
若溫度相差正好 ,公式簡化為:
因此, 表示溫度升高 ,反應速率約變為原來的 倍。
解題方法
冷血動物,也稱為變溫動物,其體溫主要受到外界環境溫度影響。溫度升高時,體內酵素反應速率、呼吸作用與整體代謝速率通常會增加。
在適合生理活動的溫度範圍內,多數冷血動物的代謝速率每升高 約增加 倍,因此其生物 Q₁₀ 值通常約為:
所以正確選項為 (B) ~2。
選項分析
第 19 題
- 以下生物體內哪一個化合物可以穩定魚體內蛋白質免遭水壓破壞?
(A) 玉米黃素 Zeaxanthin
(B) 鈷胺素 cobalamins
(C) 褐藻素 Fucoxanthin
(D) 二甲基硫 Dimethyl sulfide
(E) 氧化三甲胺 Trimethylamine N-oxide
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本題考驗對深海生物適應高壓環境的化學機制,特別是穩定蛋白質的化合物。
深海動物生活在高壓環境下,巨大的靜水壓力可能導致蛋白質結構改變甚至變性,從而影響其功能。為了應對這種壓力,許多深海生物體內積累了一類稱為「壓力適應性溶質」(piezolytes)的化合物。這些化合物能夠穩定蛋白質結構,抵抗高壓的破壞。
(A) 玉米黃素 (Zeaxanthin):是一種類胡蘿蔔素,主要作為抗氧化劑,存在於視網膜等組織中,與穩定蛋白質免遭水壓破壞無關。
(B) 鈷胺素 (Cobalamins):泛指一系列含有鈷的有機化合物,即維生素 B12。是輔酶,參與代謝反應,與蛋白質在高壓下的穩定性無關。
第 20 題
- 請問根據近代海洋多樣性研究,海洋中已知有多少物種?
(A) 350萬種
(B) 220萬種
(C) 650萬種
(D) 420萬種
(E) 550萬種
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核心觀念
本題考查近代海洋生物多樣性研究對「海洋物種總數」的估計。
海洋物種數量可分為兩個概念:
- 已正式命名與描述的物種:當時約為數十萬種。
- 依據分類學、採樣資料與統計模型推估的海洋物種總數:約為 220 萬種。
本題各選項皆以「百萬種」為單位,因此所問並非已完成正式命名的物種數,而是近代研究所估計的海洋物種總量。
解題方法
近代海洋多樣性研究普遍指出,海洋中仍有大量物種尚未被採集、辨識與正式命名。研究者根據已發現物種與分類群的分布,配合統計外推,估計海洋中真核生物物種總數約為:
也就是約 220 萬種。
因此選擇:
選項分析
- (A) 350萬種:錯誤。
此數值高於近代研究普遍採用的約 220 萬種海洋物種估計值,並非本題所對應的標準答案。
第 1 題
第一部分、單複選混合考題:每題2分,共40分
※注意:請於試卷內之「選擇題作答區」依序作答。
- 利用流體力學解析海水運動過程中,為簡化問題起見,通常是將海水之物理性質認為僅是下列哪些
性質的函數?
(A) 溫度
(B) 壓力
(C) 鹽度
(D) 密度
(E) 溶氧飽和度
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核心觀念
普通海洋學中,海水可視為具有特定狀態的流體。其主要物理性質,例如密度、黏滯度、折射率與聲速等,通常以海水的三個基本狀態參數表示:
其中海水密度的狀態方程可寫成:
因此,流體力學分析海水運動時,通常將海水物理性質簡化為溫度、鹽度與壓力的函數。
解題方法
判斷各選項是否屬於描述海水物理狀態的基本變數:
- 溫度會影響分子熱運動及海水體積。
- 鹽度會影響海水中溶解物質的含量及密度。
- 壓力會隨深度增加,造成海水壓縮,進而影響密度與其他物理性質。
故海水密度可表示為:
只要掌握「海水物理性質主要由溫度、鹽度、壓力決定」即可選出正確選項。
選項分析
- (A) 溫度:正確。
溫度會影響海水的熱膨脹與密度。一般而言,在其他條件相同時,溫度升高會使海水密度降低。
第 2 題
- 當颱風吹拂海面,以下何者會受影響?
(A) 溶氧飽和度
(B) 壓力
(C) 溫度
(D) 基礎生產力
(E) 海水密度垂直變化
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核心觀念
颱風伴隨強風、低氣壓與巨大風浪,會同時影響海氣交換、海水混合、上升流與海洋生地化作用。判斷各選項時,需區分:
- 直接作用:低氣壓、風應力、波浪與湍流。
- 間接作用:混合與上升流造成的溫度、鹽度、溶氧、密度及營養鹽變化。
海水密度主要由溫度與鹽度決定:
海水壓力則近似遵守靜水壓關係:
其中 為海面大氣壓, 為深度。
解題方法
颱風吹拂海面時,先由風應力造成表層海水強烈湍流混合;在海岸或適當風向下,還可能形成沿岸上升流,使深層冷水與營養鹽上升。另一方面,颱風中心氣壓很低,也會直接改變海面所承受的大氣壓力。
因此,凡是與以下因素相關的海洋性質,都會受到影響:
- 海面大氣壓與海水靜水壓。
- 海氣氣體交換與溶氧狀態。
- 海水溫度。
- 深層營養鹽供應與基礎生產力。
- 海水密度的垂直分布。
選項分析
(A) 溶氧飽和度:正確
強風與巨浪會增強海氣交換,使大氣中的氧氣更容易溶入海水;強烈垂直混合也會把表層高溶氧海水帶入較深處。
此外,氧氣溶解度受溫度、鹽度與壓力影響。一般而言,溫度越低,海水可溶解的氧氣越多;颱風引起的深層冷水上升與海水混合,會改變溶氧飽和狀態。
嚴格而言,風不會單獨決定氧氣的平衡溶解度,但颱風造成的海氣交換、溫度與壓力變化,會使溶氧飽和度受到影響。
(B) 壓力:正確
颱風中心通常伴隨低氣壓,因此海面受到的大氣壓力會下降。海面氣壓的變化會直接反映在海水壓力上:
當 改變時,同一深度的海水壓力也會隨之改變。颱風風應力還可能造成海面堆升、風暴潮與局部海面高度變化,進一步影響水柱壓力。
(C) 溫度:正確
第 3 題
- 以下何者為非?
(A) 海洋平均深度約為4000公尺
(B) 黑潮流速約為100~200cm/s
(C) 台灣島全境皆為全日潮
(D) 颱風是順時鐘旋轉方式
(E) 颱風的旋轉方式會引起湧升現象
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核心觀念
本題考查海洋基本尺度、黑潮流速、台灣潮汐型態,以及北半球颱風旋轉與風生湧升的關係。
- 全球海洋平均深度約為 公尺,通常概略記為約 公尺。
- 黑潮為強勁西邊界流,表層流速約為 。
- 潮汐型態可分為全日潮、半日潮與混合潮,台灣沿岸潮汐並非全島一致。
- 北半球颱風屬於低壓系統,受科氏力影響呈反時鐘旋轉。
- 颱風風場會造成表層海水向外輻散,使深層冷水上升,形成湧升。
解題方法
本題採逐項判斷法,將各敘述與普通海洋學中的標準數值及物理原理比較。
其中,颱風旋轉方向可由低壓系統判斷:
北半球中,氣流向低壓中心移動時受到向右的科氏偏向,因此環繞低壓中心呈反時鐘方向旋轉。台灣位於北半球,所以颱風為反時鐘旋轉。
颱風造成湧升的原因,可由風應力與艾克曼輸送說明。北半球颱風風場呈反時鐘旋轉,風所造成的艾克曼輸送在風場中心附近具有向外輻散的效果。由海水質量守恆,表層海水離開後,深層海水便向上補充,形成湧升現象。
選項分析
(A) 海洋平均深度約為 4000 公尺
正確。
全球海洋平均深度約為 公尺,取概略值可寫成約 公尺。因此此敘述符合海洋地理的基本估計。
(B) 黑潮流速約為 100~200 cm/s
正確。
黑潮是北太平洋副熱帶環流中的強西邊界流,流經台灣東側及日本南方海域。其表層流速常可達:
換算為:
此數值符合黑潮主要流軸附近的典型流速。
第 4 題
- 以下何者為海洋研究人員會利用的器具?
(A) 南森瓶 (Nansen bottle)
(B) 溫鹽深儀 (CTD)
(C) 重力岩芯 (Gravity core)
(D) 浮游生物網 (Plankton net)
(E) 顛倒溫度計 (Reversing Thermometer)
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本題考驗對常用海洋學研究儀器的認識。題目要求選出所有海洋研究人員會利用的器具。
所有列出的選項 (A) 至 (E) 都是海洋研究人員在不同領域(物理海洋學、化學海洋學、生物海洋學、地質海洋學)中常用或曾經廣泛使用的研究器具。
第 5 題
- 黑潮是屬於下列哪些洋流系統?
(A) 太平洋環流
(B) 大西洋環流
(C) 赤道環流
(D) 民答那峨海流
(E) 新潮流
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本題考驗對全球主要洋流系統的認識,特別是黑潮的歸屬。黑潮(Kuroshio Current)是北太平洋環流系統中的一支重要暖流。
(A) 太平洋環流:黑潮是北太平洋環流的主要組成部分,負責將熱量和鹽分向北輸送。
(B) 大西洋環流:黑潮位於太平洋,與大西洋環流無關。
(C) 赤道環流:黑潮的源頭之一是北赤道暖流,但黑潮本身是向北流動的,屬於北太平洋環流,而非赤道環流。
第 6 題
- 海洋研究人員常利用哪種化學滴定法測量海水的含氧量?
(A) Argentometric Titration
(B) Mohr Titration
(C) Knudsen Titration
(D) Winkler Titration
(E) Proton Titration
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本題考驗對常用海水化學分析方法的認識,特別是測量溶解氧的方法。
(A) Argentometric Titration:用於測定氯離子,與鹽度有關。
(B) Mohr Titration:也是用於測定氯離子。
第 7 題
- 下列何者是海水中浮游植物生長所需的必要元素?
(A) Nitrogen
(B) Phosphorous
(C) Boron
(D) Carbon
(E) Thorium
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核心觀念
浮游植物進行光合作用,利用光能將無機碳轉化為有機物,並以海水中的無機營養鹽合成細胞蛋白質、核酸、ATP 與細胞膜。因此,碳、氮、磷都是浮游植物生長不可或缺的主要元素。
海洋生態學常以 Redfield 比值表示浮游植物有機物中主要元素的平均組成:
此比值顯示碳、氮、磷皆為浮游植物生物量形成與生長所需的基本元素。
解題方法
判斷各選項是否屬於浮游植物生長所需的主要元素:
- 能否作為有機物骨架或細胞物質的主要組成?
- 是否參與蛋白質、核酸、能量分子或光合作用相關物質的合成?
- 是否為一般海洋浮游植物普遍需要的營養元素?
符合上述條件者,即可判定為必要元素。
選項分析
-
(A) Nitrogen:正確
氮是胺基酸、蛋白質、核酸以及葉綠素的重要組成元素。海水中的硝酸鹽、亞硝酸鹽與銨鹽,都是浮游植物常利用的無機氮來源。
當海水缺氮時,蛋白質與葉綠素合成受限,浮游植物生長會受到抑制。因此氮是重要的必要營養元素。
-
(B) Phosphorous:正確
題目中的 Phosphorous 通常是指磷,標準拼法為 phosphorus。磷是核酸、ATP、磷脂質及細胞膜的重要成分,也參與細胞內的能量傳遞。
海水中的磷酸鹽常是浮游植物生長的限制營養鹽之一;在磷缺乏的海域,即使仍有光能與無機碳,浮游植物生長也會受到抑制。
-
(C) Boron:不列為本題正確答案
第 8 題
- 下列哪氣體會影響海水的酸鹼度?
(A) Carbon Dioxide
(B) Nitrogen
(C) Oxygen
(D) Argon
(E) Helium
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本題考驗對影響海水酸鹼度的氣體成分的認識。
海水酸鹼度(pH)主要受碳酸鹽系統的影響。二氧化碳(CO2)溶解於水後,會形成碳酸,進而解離產生氫離子,降低pH值。
第 9 題
- 請問海水的平均氯含量為何?
(A) 35.00 g/kg
(B) 469.00 mmol/kg
(C) 480.61 mM
(D) 559.39 mM
(E) 19.353 g/kg
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核心觀念
本題考查海水主要溶解離子的組成,以及「氯含量」的表示方式。
海水中氯主要以氯離子 形式存在。標準平均海水的鹽度約為
其中氯離子約占海水總鹽分質量的 ,因此平均氯含量約為
在海洋學中,氯含量通常以每公斤海水所含氯離子的質量表示,單位為 。
解題方法
直接使用標準平均海水的離子組成:
若換算成莫耳濃度,氯的原子量約為
則氯離子的莫耳質量濃度為
也就是
因此,海水平均氯含量的標準表示為
選項分析
(A)
錯誤。
是平均海水的總鹽度,不是氯離子的含量。氯離子只是總溶解鹽分中的一部分。
(B)
錯誤。
此數值接近海水中鈉離子 的平均莫耳質量濃度:
不是氯離子濃度。氯離子約為
(C)
錯誤。
第 10 題
- 請問下列哪些不是海洋研究計畫?
(A) TOPEX
(B) SEATS
(C) WOCE
(D) GEOTRACES
(E) KNOT
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核心觀念
本題考查國際海洋學研究計畫、長期海洋觀測計畫及衛星海洋觀測任務的名稱與研究目的。判斷時不能只看名稱中是否含有 Program 或 Project,而應確認其是否以海洋觀測、海洋環流、海洋生地化循環或海氣交互作用為主要研究對象。
本題五個選項均屬於海洋研究相關計畫、任務或觀測研究,因此沒有不符合者。
解題方法
逐一辨認各縮寫的全名與研究內容:
- 是否以海洋為主要研究對象?
- 是否具有明確的觀測、實驗或研究目標?
- 即使其形式是衛星任務或時間序列測站,是否仍屬於海洋研究計畫的範疇?
五個選項皆符合上述條件,因此答案為「皆是海洋研究計畫」。
選項分析
(A) TOPEX
TOPEX 是 Ocean Topography Experiment,通常指 NASA 與法國 CNES 合作的 TOPEX/Poseidon 衛星海洋觀測任務。
其主要利用衛星雷達高度計量測海面高度,研究內容包括:
- 全球海面地形;
- 海洋環流;
- 海平面變化;
- 海氣交互作用;
- 全球氣候變化。
衛星量測的海面高度可表示為
其中 為海面高度, 為衛星相對於參考橢球面的高度, 為雷達測得的衛星至海面的距離。海面高度資料可進一步推算大尺度海流與海洋環流變化。NASA 將 TOPEX/Poseidon 定義為量測海洋表面地形、改善海洋環流理解的衛星任務,因此屬於海洋研究計畫。(NASA/JPL)
(B) SEATS
SEATS 是 SouthEast Asia Time-series Study,中文常譯為「東南亞海洋時間序列研究」,主要觀測南海的長期海洋環境變化。
SEATS 測站位於南海約 ,長期觀測項目包括:
- 溫度與鹽度;
- 營養鹽;
- 葉綠素與初級生產力;
- 溶解氧;
- 碳循環與海洋生地化作用。
時間序列觀測的重點,是在固定海域持續取樣,分析季節至年代尺度的變化,而非只進行單次海洋調查。SEATS 是南海重要的長期海洋生地化觀測研究,屬於海洋研究計畫。(臺大海洋研究所 SEATS)
第 11 題
- 請問下列哪些是福島核災(Fukushima Dai-Ichi Nuclear Accidents)釋放進入海洋的放射性同位素?
(A) 228Th
(B) 137Cs
(C) 210Pb
(D) 222Rn
(E) 15N
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核心觀念
本題考查核事故釋放的放射性同位素判別,以及放射性同位素與海洋中天然核種、穩定同位素的區別。
福島第一核電廠事故後,反應爐內的裂變產物與核燃料相關核種進入海洋,重要核種包括:
- 碘-131()
- 銫-134()
- 銫-137()
- 鍶-90()
- 少量鈽同位素
其中, 是福島核災海洋污染監測中最具代表性的放射性核種之一。
放射性同位素會自發衰變,其原子核具有不穩定性;穩定同位素則不會發生放射性衰變。
解題方法
判斷每個選項是否為福島核災釋放至海洋的放射性核種,採用兩個步驟:
- 判斷該核種是否具有放射性。
- 判斷其是否屬於福島核災中由核電廠事故釋放、並進入海洋的核種。
福島事故的主要來源是核分裂產物,因此應優先辨認具有代表性的裂變產物,例如銫、碘與鍶的放射性同位素。選項中只有 符合此特徵。
選項分析
(A)
為釷-232衰變系中的天然放射性核種,主要存在於自然界的放射性衰變鏈中,並非福島核電廠事故釋放至海洋的主要核種。
因此本選項錯誤。
(B)
是核分裂產物,半衰期約為 年,會進行 衰變,並伴隨具有穿透力的伽瑪輻射。
其生成方式可概念性表示為:
第 12 題
- 根據碳-14 定年法研究,請問海水最老的年紀為何?
(A) 2500 years
(B) 4000 years
(C) 200 years
(D) 1500 years
(E) 8500 years
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核心觀念
本題考查海洋深層水的年齡與全球溫鹽環流。海水在高緯度海域下沉形成深層水後,會沿著深海盆地緩慢運動,最後再回到表層。深層水距離上次接觸大氣的時間,可用碳–14()定年法估算。
碳–14具有放射性,會隨時間衰變:
其半衰期約為 年。海水與大氣隔離後,水中碳–14含量逐漸降低,因此可由碳–14活度推算水團的「表觀年齡」:
其中:
- :海水自最後接觸大氣以來的時間;
- :初始碳–14活度;
- :目前測得的碳–14活度;
- :碳–14衰變常數。
解題方法
深層海水形成後,受到下列因素影響:
- 與大氣隔離,無法快速補充新的碳–14;
- 長時間停留在深海中,碳–14持續衰減;
- 透過全球溫鹽環流逐漸向低緯度及其他海盆輸送。
碳–14研究顯示,全球海洋中最老的深層水,其年齡約為 年左右。這個數值代表深海水團的更新時間尺度,不是指海洋自形成以來已存在 年。
因此正確選項為:
第 13 題
- 請問下列哪些參數技術可以用來測量海深?
(A) 聲波 (Sonar)
(B) 重力 (Gravity)
(C) 鹽度 (Salinity)
(D) 濁度 (Turbidity)
(E) 透光度 (Transmittance)
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本題考驗對測量海深技術的認識。
(A) 聲波 (Sonar):聲納系統利用聲波的發射、反射和接收時間,結合聲波在水中的傳播速度,來精確測量海底深度,是最主要的海深測量技術。
(B) 重力 (Gravity):重力測量主要用於研究地球重力場、大地水準面、海底地形對重力的影響,或間接推斷海水密度分佈,但不能直接測量海深。
第 14 題
- 請問下列哪些學說曾被用來說明海盆的形成與演化?
(A) 火成論 Plutonism
(B) 大陸漂移學說 Continental drift
(C) 水成論 Neptunism
(D) 海底擴張學說 Seafloor spreading
(E) 板塊構造學說 Plate tectonics
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核心觀念
本題考查海盆(ocean basin)形成與演化的歷史地質學說。判斷重點不是「現代科學是否仍接受該學說」,而是各學說是否曾被提出,用來解釋地球表面、海洋盆地及大陸地殼的起源與變化。
海盆形成的解釋,大致可分為:
- 以地球內部作用為主的學說:火成論。
- 以海水沉積作用為主的學說:水成論。
- 說明大陸位置長期移動的學說:大陸漂移學說。
- 說明新海洋地殼生成與海盆擴大的學說:海底擴張學說。
- 統整海底擴張、隱沒、地震與火山活動的現代理論:板塊構造學說。
因此,五個選項都屬於海盆形成與演化史上曾被採用或討論的解釋架構。
解題方法
本題是複選題,採「逐一判斷其歷史功能」的方法:
- 若學說曾被用來說明地球內部、地殼或海盆的形成,選入。
- 不要求該學說今日仍是主流理論。
- 對於較早期的學說,須區分「歷史上曾提出」與「現代是否正確」。
依此標準逐項分析如下。
選項分析
(A) 火成論 Plutonism:正確
火成論強調地球內部的高溫、熔融物質與火成作用,認為岩石及地質構造主要受到地下熱能與岩漿活動影響。
在海盆形成的歷史解釋中,火成論可用來說明:
- 地殼受到地球內部熱作用而破裂或變形;
- 岩漿上升形成新的火成岩地殼;
- 地球內部作用造成陸地與海洋地形的差異。
現代海底擴張與板塊構造學說同樣以地球內部熱能、地函對流及岩漿活動為重要基礎,因此火成論雖是早期學說,確實曾被用來解釋海盆的形成與演化。
(B) 大陸漂移學說 Continental drift:正確
魏格納提出大陸漂移學說,主張現今各大陸曾經連接成一個超級大陸,後來逐漸分裂並漂移至現今位置。
此學說可解釋:
- 大西洋兩側大陸的形狀具有互補性;
- 非洲與南美洲的岩層及古生物分布具有相似性;
- 古氣候證據顯示部分大陸曾位於不同緯度;
- 大陸分離造成海洋盆地逐漸形成。
雖然大陸漂移學說初期未能完整說明大陸移動的動力來源,但它已經直接涉及海洋盆地的生成與大陸分裂,因此本項正確。
(C) 水成論 Neptunism:正確
水成論主張許多岩石由原始海洋或水體中的沉積物沉積形成,代表人物為 Werner。此學說將海水與沉積作用視為地球表面地質演化的重要力量。
水成論曾被用來解釋:
第 15 題
- 沉積物的成熟度(maturity)無法用下列哪一種因子判断?
(A) 礦物組成(mineral composition)
(B) 淘選度(sorting)
(C) 顆粒形狀(grain shape)
(D) 顆粒大小(grain size)
(E) 孔隙度(Porosity)
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核心觀念
沉積物的成熟度(maturity)是指沉積物在風化、搬運與再沉積過程中,逐漸趨向穩定、均勻與適合長距離搬運的程度,通常分為:
- 礦物學成熟度:不穩定礦物逐漸被風化淘汰,穩定礦物(如石英)比例增加。
- 結構或組織成熟度:顆粒經長時間搬運與磨蝕後,通常具有較好的淘選度與較圓的形狀。
判斷沉積物成熟度時,主要觀察礦物組成與顆粒的組織特徵;孔隙度則主要受到壓密、膠結、溶解與沉積環境影響,並非成熟度的直接判準。
解題方法
逐一判斷各因子是否能反映沉積物經歷的風化與搬運作用:
- 若因子能反映不穩定礦物的減少,屬於礦物學成熟度。
- 若因子能反映顆粒經搬運後的磨圓與分選,屬於組織成熟度。
- 若因子主要受埋藏、壓密或成岩作用控制,則不能直接判斷沉積物成熟度。
因此,孔隙度雖然是沉積物的重要物性,但不是判斷沉積物成熟度的標準因子。
選項分析
(A) 礦物組成(mineral composition)
正確。礦物組成可判斷沉積物的礦物學成熟度。
不穩定礦物,如長石、角閃石與輝石,較容易在風化與搬運過程中被破壞;穩定礦物,如石英,則較能保存。因此,石英比例較高、易風化礦物比例較低的沉積物,通常具有較高的礦物學成熟度。
(B) 淘選度(sorting)
正確。淘選度反映顆粒大小是否均勻,是判斷組織成熟度的重要指標。
沉積物經長距離或長時間搬運後,水流或波浪能反覆將不同大小的顆粒分開,使顆粒尺寸較為一致,淘選度提高。一般而言,淘選良好的沉積物,其組織成熟度較高。
(C) 顆粒形狀(grain shape)
第 16 題
- 1921年年德國天文、氣象學家韋格納(Alfred Wegener)首先提出,所有的大陸在兩億年年前曾結
合在一起,成為盤古大陸(Pangaea),約在在多少年前開始分裂漂移,而形成目前的形狀?
(A) 1.8×109 years
(B) 180,000,000 years
(C) 20,000,000 years
(D) 28,000,000 years
(E) 18,500,000 years。
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核心觀念
本題考查大陸漂移學說與盤古大陸(Pangaea)的分裂年代。
韋格納提出,大陸在地質歷史上曾經聚合成一個超級大陸,稱為盤古大陸,後來因板塊運動而逐漸分裂、漂移,形成今日各大陸的相對位置。
盤古大陸約在距今 2 億年前開始分裂,其中較常用的概略年代為:
其中 表示「百萬年前」。
解題方法
題幹已指出盤古大陸約在兩億年前開始分裂,要求判斷最接近的年代。
將各選項換算成相同單位:
- 年 = 18 億年前
- 年 = 1.8 億年前
- 年 = 2,000 萬年前
- 年 = 2,800 萬年前
- 年 = 1,850 萬年前
題幹所說的「約兩億年前」等於約 年,因此最接近的是:
故選 。
選項分析
(A) years
第 17 題
- 海洋中已知最老的岩層為侏羅紀,出現哪個海域?
(A) 南太平洋
(B) 北大西洋
(C) 西北太平洋
(D) 南極海
(E) 北極海
登入後即可作答並保存紀錄。
核心觀念
海洋地殼主要由玄武岩組成,形成於中洋脊的海底擴張作用。新洋殼在中洋脊生成後,隨著板塊向兩側移動;當海洋地殼到達海溝,便會隱沒至地函中。
因此,海洋地殼的年齡通常不會像大陸地殼那樣久遠。現今海洋中最老的海洋地殼約形成於侏羅紀,年齡約為 億年,主要保存於西北太平洋一帶。
解題方法
判斷海洋中最老岩層的位置,關鍵在於海底擴張與板塊隱沒:
- 中洋脊不斷產生新的海洋地殼。
- 老的海洋地殼會在海溝隱沒。
- 海洋盆地若具有長期穩定、較少被隱沒破壞的區域,較容易保存古老海洋地殼。
- 現今已知最老的海洋地殼分布於西北太平洋,屬侏羅紀岩層。
所以正確海域為西北太平洋。
選項分析
(A) 南太平洋:錯誤
南太平洋海底大多屬於相對年輕的海洋地殼,許多區域受到海底擴張、海嶺活動及板塊隱沒作用影響,並非現今已知最老海洋地殼的主要保存區。
(B) 北大西洋:錯誤
第 18 題
- 根據生物 Q10溫度定律,大多數的冷血動物Q10溫度係數的值為下列何者?
(A) ~20
(B) ~2
(C) ~1
(D) ~10
(E) ~5
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核心觀念
本題考查生物的 Q₁₀ 溫度係數。Q₁₀ 用來表示溫度每升高 時,生理或代謝反應速率增加的倍數,定義為:
其中:
- 、:溫度 、 下的反應速率或代謝速率
- 、:兩個測量溫度,單位可用攝氏溫標表示,但溫差必須以 計算
若溫度相差正好 ,公式簡化為:
因此, 表示溫度升高 ,反應速率約變為原來的 倍。
解題方法
冷血動物,也稱為變溫動物,其體溫主要受到外界環境溫度影響。溫度升高時,體內酵素反應速率、呼吸作用與整體代謝速率通常會增加。
在適合生理活動的溫度範圍內,多數冷血動物的代謝速率每升高 約增加 倍,因此其生物 Q₁₀ 值通常約為:
所以正確選項為 (B) ~2。
選項分析
第 19 題
- 以下生物體內哪一個化合物可以穩定魚體內蛋白質免遭水壓破壞?
(A) 玉米黃素 Zeaxanthin
(B) 鈷胺素 cobalamins
(C) 褐藻素 Fucoxanthin
(D) 二甲基硫 Dimethyl sulfide
(E) 氧化三甲胺 Trimethylamine N-oxide
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本題考驗對深海生物適應高壓環境的化學機制,特別是穩定蛋白質的化合物。
深海生物體內積累的「壓力適應性溶質」(piezolytes)能夠穩定蛋白質結構,抵抗高壓。
(A) 玉米黃素 (Zeaxanthin):類胡蘿蔔素,抗氧化劑。
(B) 鈷胺素 (Cobalamins):維生素 B12,參與代謝。
第 20 題
- 請問根據近代海洋多樣性研究,海洋中已知有多少物種?
(A) 350萬種
(B) 220萬種
(C) 650萬種
(D) 420萬種
(E) 550萬種
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核心觀念
本題考查近代海洋生物多樣性研究對「海洋物種總數」的估計。
海洋物種數量可分為兩個概念:
- 已正式命名與描述的物種:當時約為數十萬種。
- 依據分類學、採樣資料與統計模型推估的海洋物種總數:約為 220 萬種。
本題各選項皆以「百萬種」為單位,因此所問並非已完成正式命名的物種數,而是近代研究所估計的海洋物種總量。
解題方法
近代海洋多樣性研究普遍指出,海洋中仍有大量物種尚未被採集、辨識與正式命名。研究者根據已發現物種與分類群的分布,配合統計外推,估計海洋中真核生物物種總數約為:
也就是約 220 萬種。
因此選擇:
選項分析
- (A) 350萬種:錯誤。
此數值高於近代研究普遍採用的約 220 萬種海洋物種估計值,並非本題所對應的標準答案。