磁性地層學發(fā)展歷史綜述

趙濤 曾永耀(蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)學院，甘肅 蘭州 730600)

磁性地層學發(fā)展歷史綜述

趙濤 曾永耀(蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)學院，甘肅 蘭州 730600)

磁性地層學肇始于19世紀中葉。作為古地磁學的主要分之之一，磁極性地層學以巖石的剩余磁化強度和磁化率的特征與變化為研究基礎(chǔ)，來判斷一套地層的地磁極性序列，結(jié)合古生物化石年代或其他定量測年手段，來界分整套地層的相對年代。磁性地層學在地質(zhì)年代測定、海底擴張速率計算、全球地層對比、古板塊重建以及全球標準剖面的建立等方面取得了廣泛的應用。本文主要簡述磁性地層學的發(fā)展歷史、基本工作原理和工作流程。

磁性地層學；基本原理；工作流程

磁性地層學以巖石的剩余磁化強度和磁化率的特征與變化為研究基礎(chǔ)，該學科肇始于19世紀中葉[1]。A·Delesse和M· Melloni分別于1849年和1853年通過研究巖石磁性方向，發(fā)現(xiàn)近代熔巖沿著地磁場方向被磁化，自此拉開了磁性地層學的研究序幕。直到20世紀初，K-Ar法年代學的誕生，西方學者首次建立全球第一個地磁極性年代表。自此之后，磁性地層學在地質(zhì)年代測定、海底擴張速率計算、全球地層對比、古板塊重建以及全球標準剖面的建立（Global Standard Section and Points）等方面取得了廣泛的應用[2]。

1 磁性地層學基本原理

磁性地層學的基本原理為，巖石形成時所獲得的地磁組分為原生剩磁（NRM原生），又叫初始剩磁（NRM初始），然而巖石形成后，在漫長的地質(zhì)年代會被再次磁化從而獲得次生剩磁（NRM次生），因此從野外采集的巖石樣品未經(jīng)過磁清洗時，直接測量得到的剩磁強度為天然剩磁強度（Natural Remaneni Magnetiza?tion，NRM天然剩磁），NRM天然剩磁是地質(zhì)歷史時期各種剩磁的總和，即NRM天然剩磁=NRM原生+NRM次生，顯然若要獲取巖石所記錄的地球當時磁場方向的原生剩磁（NRM原生），就要清洗巖石形成后所疊加的次生剩磁（NRM次生）[3]。因此，古地磁學研究的兩個基本前提是：①假設巖石的NRM原生是巖石形成過程中從地磁場中獲得的，其磁化方向與當時的地磁場方向一致，其強度和當時地磁場強度成正比，并且原生剩磁在演化過程中具有高度的穩(wěn)定性；②假設地磁場是一個軸向地心偶極子場（GAD）。上述假設是古地磁學研究的兩個基本準則[4]。

2 磁性地層學的工作流程

磁性地層學的工作流程為：第一、古地磁樣品的采集與制備。古地磁研究采樣層位的密度及樣品數(shù)量的多少決定了研究的精度，采樣后在室內(nèi)將定向樣品切割成三個約為2 cm×2 cm×2 cm的立方體或直徑為2 cm左右的柱狀體。古地磁采樣通常用鉆機取樣法或手標本定向取樣法。第二、樣品的退磁。為了分離出樣品最穩(wěn)定的剩磁分量——特征剩磁（ChRM），需要對樣品進行退磁分析以去除樣品的次生剩磁，常用的退磁方法有交變退磁（Alternating field demagnetization，AF）和熱退磁（Thermal Demagnetization，TD）。第三、退磁結(jié)果分析。對于古地磁的測量結(jié)果，通常采用Kirschvink主成分分析法（Kirsch?vink，1980）進行分析[5]。第四、穩(wěn)定性檢驗。退磁分離出的特征剩磁（ChRM）能否代表樣品的原生剩磁，還需要對特征剩磁進行穩(wěn)定性檢驗。穩(wěn)定性檢驗主要包括反向檢驗和褶皺檢驗，通過穩(wěn)定性檢驗的特征剩磁認為可以代表樣品的原生剩磁。第五、建立VGP（virtual geomagnetic pole）。通過穩(wěn)定性檢驗后的剩磁分量意味著其可能為原生剩磁，即可以用來建立剖面的磁性地層極性柱。第六、Jackknife檢驗。Jackknife檢驗是對不確定性估計的一種統(tǒng)計方法，就是用來檢驗所獲得的磁性地層極性柱與標準極性柱的對比效果[6]。

[1]Tauxe,L.(2005),‘Inclination flattening and the geocentric axial dipole hypothesis’,Earth Planet.Sci.Lett.233,247–261.）

[2]Matuyama,M.(1929),‘On the direction of magnetisation of basalt in Japan,Tyosen and Manchuria’,Proc.Imp.Acad.Jap.5, 203–205.

[3]Cox,A.V.,Doell,R.R.&Dalrymple,G.B.(1963),‘Geo?magnetic polarity epochs and Pleistocene geochronometry’,Nature 198,1049–1051.

[4]Cox,A.,Doell,R.R.&Dalrymple,G.B.(1964),‘Rever?sals of the Earth’s magnetic field’,Science 144,1537–1543.

[5]McDougall,I.&D.H.,T.(1963),‘Dating reversals of the Earth’s magnetic fields’,Nature 198,1012–1013.

[6]Vine,F.J.&Matthews,D.H.(1963),‘Magnetic anomalies over oceanic ridges’,Nature 199,947–949.

本論文受甘肅省高等學?？蒲许椖浚椖烤幪枺?016A-123）和蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)學院科研項目（項目編號：Z2016-36）的聯(lián)合資助。

趙濤（1967-），男，地質(zhì)學專業(yè)，研究生學歷，主要從事古氣候演化方面的研究。