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1、丽中葡他漿盒摩摂城罟旎CHIA LAJVhJMIT y OF GLSCILXCES t；RLA ALL COLLLGf地球物理勘探概论学号：03411434姓名：袁思勤古地磁学的概论及发展史通过测定岩石和某些古物的天然剩余磁性，分析它们的磁化历 史，研究导致它们磁化的地磁场的特征的一门学科。其中以古物(如 古陶器和古砖瓦)为对象研究史前期地磁场特征的称为考古地磁学。古地磁学的研究始于19世纪中叶。德莱斯(A.Deles-se,1849)和梅 洛尼(M.Melloni,1853)分别对岩石天然剩磁的方向进行了研究，发 现这些近代熔岩是沿着地磁场方向磁化的。1899年福尔盖赖特(G.Folgher
2、aiter )把这种研究扩展到测定古陶器和古砖的天然剩磁， 也得到了相同的结果。1925年谢瓦利埃(R.Chevallier)通过研究埃 特纳火山熔岩的剩磁变化，追溯了过去2000年间地磁场的长期变化。 达维德(P.David,1904)和布容(B.Brunhes,1906)最先从熔岩中发现了 磁化方向与现代地磁场方向相反的岩石，为地磁场倒转学说提供了最 早的事实依据。到了 20世纪50年代，古地磁的研究不仅在古地磁场 而且在构造地质学和地层学中都得到了广泛应用，并发展成为地磁学 的一个重要分支，称为古地磁学。60年代以来，随着技术的进步和 各种国际性研究项目的开展，古地磁学的研究得到了蓬勃的
3、发展，并 取得一些重大成果。二、古地磁学的原理以及应用古地磁学的原理由于同一时期生成的岩石不管其处于地球上的哪一部分，它们所 获得的磁性都是由当时的地磁场所决定的，彼此相关联，且具有全球 一致性。因此，可以通过各种古地磁参数，如偏角、倾角、古极位置 和古纬度等的测定，推算出各岩石之间在时间空间上的相互关系。如 果这些岩石获得磁性以后，经历了某种地质事件，如构造运动等，就 将引起它们的各种古地磁参数发生变化。通过对这些变化的分析，可 以追溯它们所经历的地质事件。地磁场可以近似为一个置于地心的偶 极子磁场。地磁学的研究指出，近400年来的实测记录表明，地磁极 有围绕地理极做周期性运动的趋势，其运动
4、的周期可能为104105 年。上新世以来的岩石剩余磁性的测量结果表明,在最近500万年期 间，地磁极是均匀分布在地理极四周的，其平均位置与现代地理极重 合。因此，可以根据各个年代的岩石剩磁的测量结果,计算出古地磁 极的位置，并用以代表地理极位置。这就是说，地心偶极子的磁轴与 地球的转轴重合。这就是著名的轴向地心偶极子假说。它是古地磁学 中的一个非常重要的基本假说古地磁在生产生活中主要有如下应用：1。关于古地磁极位置的研究促进了大陆漂移学说的发展。20世纪50年代以后，大量的研究结果表明，由同一大陆、同一地质 时代的岩石标本得出的古地磁极位置基本一致。但由不同大陆、同一 地质年代的岩石标本得出的
5、古地磁极位置却往往不同。由同一大陆不 同地质年代所得到的古地磁极位置连成的曲线叫做极移曲线。这种极 移只是一种表观现象，而不是真实的过程。据推断，真实的过程可能 是各大陆在地球上的相关位置在不同地质年代中发生了变动。不同的 大陆运动情况不同，各自得出的极移曲线的形状和走向也就不同。古 地磁极移第一次为地売水平运动提供了有力的证据，从而导致了沉寂 多年的大陆漂移学说的复活和板块大地构造学说的建立。2验证海底扩张学说。海底由地幔上涌物质冷凝而成。对流体不断上涌，推着旧海底向两侧扩张，在海 洋中脊形成新的海底。海底扩张假设得到古地磁的定量证实。三、古地磁学与大陆漂移学说关于古地磁极位置的研究促进了大
6、陆漂移学说的发展。20世纪50 年代以后，大量的研究结果表明，由同一大陆、同一地质时代的岩石 标本得出的古地磁极位置基本一致。但由不同大陆、同一地质年代的 岩石标本得出的古地磁极位置却往往不同。由同一大陆不同地质年代 所得到的古地磁极位置连成的曲线叫做极移曲线。这种极移只是一种 表观现象，而不是真实的过程。据推断，真实的过程可能是各大陆在 地球上的相关位置在不同地质年代中发生了变动。不同的大陆运动情 况不同，各自得出的极移曲线的形状和走向也就不同。古地磁极移 第一次为地売水平运动提供了有力的证据，从而导致了沉寂多年的大 陆漂移学说的复活和板块大地构造学说的建立.古地磁极移与大陆漂移：20世纪5
7、0年代以来，大量的研究结果表明，由同一大陆、同一 地质时代的岩石标本得出的古地磁极位置基本一致。但由不同大陆、 同一地质年代的岩石标本得出的古地磁极位置却往往不同。由同一大 陆不同地质年代所得到的古地磁极位置连成的曲线叫做极移曲线。这 种极移只是一种表观现象，而不是真实的过程，因此这种极移曲线亦 叫做视极移曲线。实际上视极移曲线反映了大陆在不同地质年代的位 置发生了变动。不同的大陆运动情况不同，因此各自得出的视极移曲 线的形状和取向也就不同。由此可以追溯各个大陆的运动历史和它们 之间的相互关系。古地磁极移第一次为地売水平运动提供了强有力的 证据，从而导致了沉寂多年的大陆漂移学说的复活和板块大地
8、构造学 说的建立。这方面的成就引起了地学家的极大重视，也促进了古地磁 学的迅速发展。四、古地磁学与海洋扩张说的验证以新的地质研究成果为依据的海底扩张说，对于海底地质现象的 解释如此引人入胜，从而高度激发了人们进一步探讨的欲望。在海底 扩张说提出后的短短几年时间里，新的研究成果又纷纷涌现，进一步证实了海底扩张说。其中最有意义的是海底磁异常条带研究、深海钻 探成果及转换断层的发现，它们被称为验证海底扩张说的3大论据。（一）海底磁异常条带研究1.大陆上岩石古地磁的极性反转现象50 年代以来大陆上岩石古地磁的研究成果表明，在所研究的岩石中有将近一半是正向磁化（即磁化方向与现代地磁场方向相同），而另一半
9、则是反向磁化（即磁化方向与现代地磁场方向正好相反）。这说明在漫长的地质历史中，地磁场南、北极的极性并不是固定的，而是发生着周期性的反转，有的时期地磁南、北极方向与现在一致，有的时期则正好相反。所以，极性反转现象是地磁场演化的一个基本特征，通常把保持一定的地磁极性的大阶段（大约相隔100 万年以上） 称为极性期，把每个极性期内的短期转向时间称为极性事件。如果根 据不同时期岩石磁化的方向排列出地磁场转向的先后顺序，并利用岩 石同位素年龄测定方法测出各个极性期和极性事件的延续时间，就可 以建立古地磁场转向年代表。如图9.8 是根据世界各地大量层状熔岩 的古地磁资料建立的最近 4.5Ma 的地磁场转向
10、年代表。2.海底磁异常条带及其成因海底磁异常条带是 50 年代后半期发现的，其特点是大致平行于 洋中脊轴线延伸，正负异常相间排列并对称地分布于大洋中脊两侧， 单个磁异常条带宽约数公里到数十公里，纵向上延伸数百公里以上而 不受地形影响，在遇到洋底断裂带时被整体错开（图9.9）。对于这种 磁异常条带的成因，曾一度使人们困惑不解，有人认为这是洋底岩石 磁性强弱不同所引起的，但这种观点不能解释磁条带分布的规律性， 也与当时所获得的海底地质资料不吻合。1963 年，英国学者瓦因和 马修斯结合海底扩张假说与地磁场倒转现象，对海底磁异常条带作了 极为成功的解释。他们认为海底磁异常条带不是由海底岩石磁性强弱
11、不同所致，而是在地球磁场不断倒转的背景下海底不断新生和扩张的 结果（图 9.10）。高温的地幔物质不断沿大洋中脊轴部上涌冷凝形成 新的海底，当它冷却经过居里温度时，新生的海底玄武岩层便会沿当 时地磁场方向磁化。随着海底扩张，先形成的海底向两侧推移，在中 脊顶继续不断地形成新的海底，如果某个时候地磁场发生转向，则这 时形成的海底玄武岩层便在相反的方向上被磁化。这样，只要地磁在 反复地转向，海底又不断地新生和扩张，那就必然会形成一条条正向 和反向磁化相间排列、平行洋脊对称分布的磁化条带。扩张的海底就 像录音磁带那样记录了地磁场转向的历史。正向磁化的海底条带由于 加强了地磁场强度而形成正异常，反向磁
12、化的海底条带由于抵消了一 部分地磁场强度而形成负异常。上述推断不仅合理地解释了海底磁异常条带的成因，而且也与大 陆岩石和深海沉积的古地磁研究成果相吻合。60 年代中期，一些学 者通过将洋脊两侧的海底正、负磁异常条带与大陆岩石古地磁研究获 得的地磁场转向年代表进行对比发现，海底正、负磁异常的排列，与 地磁场转向年代表中的正向段和反向段完全可以一一对比，而且磁条 带的宽度也与地磁场转向年代表中极向的时间长短成正比关系。与此 同时，对取自海底的沉积物岩心的弱剩余磁性研究也取得了重要成 果。在沉积岩心中交替地出现正向和反向磁化段，正向、反向磁化段 的厚度可以与地磁场转向年代表中正极性期和反极性期的时间长短 一一对比，也可以与海底正、负磁异常条带相对比（见图 9.10）。这 3 种相互独立的磁性测量资料服从于统一的变化规律，充分证实了它 们是在地磁场频繁倒转的统一背景下形成的（有人称为： “三位一 体”）。这不仅说明了上述海底磁条带成因的正确性，同时也为海底扩 张说取得了决定性的证据。
