古地磁:从地球到火星

古地磁学是一门典型的交叉学科,通过综合地质学、地球物理学、环境科学等学科相关方法,分析天然样品中记录的磁学信息,深入研究地磁场演化、地球动力学过程、古环境与古气候演化等.自20世纪中叶以来,古地磁学在各研究领域得到快速发展,通过进一步与其他学科交叉,衍生出诸多新兴方向.首先回顾了古地磁学的发展历史与基础研究领域.在此基础上,重点介绍了高精度卫星磁测与相关研究新领域、月球与火星磁学研究的新进展.同时,对古地磁学与高精度磁测等方法集成在地磁场演化、板块构造、深部结构、月球磁场演化、火星磁场及环境演化等方面的综合应用进行了讨论.最后,对古地磁学未来的潜在研究方向进行了展望.      

推进古地磁研究的着力点

通过对当代古地磁研究现状的分析及今后前景的展望,本文着意深化古地磁研究在地球系统科学发展中可能继续发挥重要作用的正确认识,强化选用古地磁数据必须把握其可靠程度的科学意识。本文强调,对古地磁学及其物理化学基础的岩石磁学,急切需要在基础研究和实际应用等方面开展高水平的理论与实验工作。     

闽粤晚白垩世古地磁学研究

在福建沙县至上杭、广东兴宁至河源上白垩统采集古地磁学定向样品３９０个（３９个采点）,进行了古地磁学研究,研究表明,闽粤两地的晚白垩世地磁学数据具有廊的重合性,福建：古地磁偏角１１．７°,地磁倾角４２．９°,地磁极位置北纬７９．４°,东径２１０．３°;广东;古地磁偏角１０．７°,古地磁倾角４４．０°,古地磁有位置北纬８０．１°,东径１９３．４°,该古寺磁学数据反映了中国华南地区自晚白垩世至今曾经厍过     

我国古地磁学在岩石圈构造演化研究中的现状和问题

结合近几年受理的古地磁基金项目,概括地分析了我国古地磁学及其在研究岩石圈构造演化中的基本概况和存在的问题;并对促进学科和科研工作的发展提出了建议。     

全国“三磁”应用研讨会在成都召开

全国古地磁学、岩石磁学和环境磁学应用研讨会于1993年9月14日至17日在成都召开。会后组织了野外地质考察。这次会议是由中国地质学会委托成都地质矿产研究所主办的。来自全国的近40名学者参加了会议。 古地磁学是介于地质学和物理学之间的一门边缘学科,它主要是借助测定在亿万年前形成的岩石中的剩余磁性特征,获得岩石生成时期地球磁场的信息。古地磁研究的突破性贡献,     

黄土高原西部白草塬剖面L1 和S1 记录的古地磁场特征

文章详细介绍了黄土高原西部白草塬剖面L1和S1的高精度岩石磁学和古地磁学结果,讨论了白草塬剖面记录古地磁场的特征,从古地磁学角度探讨白草塬剖面黄土沉积的连续性.白草塬剖面黄土沉积物中,磁铁矿和磁赤铁矿是主要的亚铁磁性矿物,粗粒的碎屑磁铁矿是其天然剩磁和特征剩磁的主要载体.白草塬剖面L1和S1没有记录任何地磁漂移.其中,L1没有记录Mono Lake或Laschamp地磁漂移的原因可归结于黄土沉积物堆积过程的不连续性和/或粗颗粒载磁矿物的重磁化,但前者是主要原因,而堆积过程的不连续性是导致S1没有记录Blake地磁漂移的主要原因.因此,白草塬剖面的L1和S1分别存在约2000年和 4000～6000年的沉积不连续.     

新书介绍

《古地磁学导论》评介刘椿撰写的《古地磁学导论》一书于1991年由科学出版社出版。该书对占地磁学在我国的深入开展和广泛应用具有重要指导意义。全书共分四章,在第一、二章中,作者概述了古地磁学的研究内容、任务及研究历史,总结了最近三十多年来古地磁学的主要成     

黄土高原西部白草塬剖面L1和S1记录的古地磁场特征

文章详细介绍了黄土高原西部白草塬剖面L₁和S₁的高精度岩石磁学和古地磁学结果,讨论了白草塬剖面记录古地磁场的特征,从古地磁学角度探讨白草塬剖面黄土沉积的连续性。白草塬剖面黄土沉积物中,磁铁矿和磁赤铁矿是主要的亚铁磁性矿物,粗粒的碎屑磁铁矿是其天然剩磁和特征剩磁的主要载体。白草塬剖面L₁和S₁没有记录任何地磁漂移。其中,L₁没有记录MonoLake或Laschamp地磁漂移的原因可归结于黄土沉积物堆积过程的不连续性和/或粗颗粒载磁矿物的重磁化,但前者是主要原因,而堆积过程的不连续性是导致S₁没有记录Blake地磁漂移的主要原因。因此,白草塬剖面的L₁和S₁分别存在约2000年和4000～6000年的沉积不连续。     

岩石的磁性

众所周知,能准确地测定地磁三要素的历史,距今尚不足150年.因而,从观测到的地磁场资料来研究周期大于100年的地磁现象是根本不可能的.然而,利用古地磁学却能对以100年或更长时间为周期的地磁现象进行解析,这是因为古地磁学可利用岩石具有天然剩磁(NRM)——磁场“化石”这一性质.显然,为确保“化石”的纯洁性,所利用的NRM资料必须不为漫长岁月中的各种外界干扰(例如:变质、风化及雷击等)所混淆,这就促进了以研究岩石剩磁的性质及稳定性为主的地学分支——岩石磁学在蓬勃发展.显然,岩石磁学就是古地磁学的基础.本文仅就其中最基本的研究成果,分岩石中的铁磁性矿物、铁磁性矿物的氧化过程、热剩磁、化学剩磁和沉积剩磁以及剩磁的稳定性和退磁方法等五部分综述如下.     

环境磁学理论、方法和研究进展

环境磁学是一门介于地球科学、环境科学和磁学之间的边缘科学。环境磁学可提供大量有关区域或全球环境变化及人类活动对环境影响等的重要信息,其研究范围迅速扩大,已成为当今地学前沿学科之一。本文在简述了环境磁学的理论和方法的基础上,介绍了环境磁学中几个主要研究领域如古气候与古环境变化、土壤学和环境污染研究等方面所取得的进展,指出了环境磁学研究中存在的不足之处,并提出了近年来环境磁学的一些新的发展趋势：①加强磁信息与地质记录之间的定量研究;②利用磁信息加强应用研究;③环境磁学与地球化学方法密切相结合;④建立全球磁数据     

古地磁学在矿床研究中的应用

古地磁学是研究地质历史上地球磁场强度及其变化的一门学科,其核心是岩石中富含若干的磁性矿物。通过测定其保存的剩磁强度和方向等,可计算获得岩石形成时的初始磁性强度和方向,从而为约束岩石形成时的古磁极位置、形成时代和地球动力学背景等研究提供证据。矿石作为地球演化过程中形成的一类特殊的岩石,对其进行古地磁研究可为矿床的"源—运—储—保—变"等过程提供强有力的证据。现有关于矿床古地磁学的研究主要集中在两方面,一是通过矿物的退磁参数限定其形成时的磁化年龄（矿床定年）,二是通过磁组构信息获取矿床形成后的构造应力场变化（矿床保存变化）。需要指出的是,矿床古地磁学的研究一定要立足于地质事实。由于地质产状和围岩蚀变对磁性参数的影响极大,在进行矿床地磁数据处理时一定要慎重,并与磁性地层学互相印证,才有可能获得有价值的磁性参数,从而为约束矿床成因提供有效证据。     

略谈古地磁学的基本原理和研究方法

近十余年来,一种新的大地构造假说--岩石圈板块构造说,正在中外地学界广泛地流行着,激起了许多地质学和地球物理学工作者的强烈兴趣。一些学者运用这个假说已经解答了存在于地球科学方面长期以来所遗留下的不少难题。目前,板块构造假说正以空前旺盛的活力在向前发展并日臻完善起来。     

The paleomagnetism of eastern Nazca plate seamounts

Paleomagnetism of eastern Nazca plate seamounts defines Nazca and Farallon absolute plate motion during Cenozoic times. Magnetic and bathymetric surveys are presented for two eastern Nazca plate seamounts in the Chile Basin and they are used to calculate paleomagnetic poles with uniform and nonuniform magnetic modeling. The paleopole for Piquero-2 seamount is coincident with the earth's pole, suggesting a young seamount. The paleopole for Piquero-1 seamount indicates that the Nazca plate moved 23° northward during 0–50 ma. This is 13° more latitudinal motion than predicted by a Pacific hotspot reference frame and 20 ° more motion than predicted by DSDP sediment and basalt paleomagnetism.     

环境磁学在古气候环境研究中的回顾与展望

基于磁性矿物的性质变化能敏感记录现在和地质历史时期的气候环境变化信息,环境磁学方法能鉴别环境演化过程中磁性物质在大气圈、水圈和岩石圈中运移、沉积和转化的过程,系统介绍了沉积物中磁性矿物的特征和鉴别方法以及主要的环境磁学参数和意义,着重回顾了环境磁学在以黄土、湖泊和海洋沉积物为载体的古气候环境研究中的应用及其取得的重要进展,指出了环境磁学在古气候环境研究过程中要加强多磁学参数综合应用,促进地质记录和磁学指标之间的定量研究,有利于理解不同沉积物的磁性矿物特征和环境变化过程的相关关系。同时强调沉积物还原成岩作用过程的环境磁学研究是目前以至今后发展的一个重要方向。     

大兴安岭中段地球物理特征及其地质解释

以区域地质资料和物性资料为依据 ,对大兴安岭中段地区重、磁异常特征及其对应的地质情况进行综合解释 ;探讨区域矿产分布与重磁场的关系 ,以及不同属性矿产的磁异常特点 ,指出该区重磁异常寻找多金属矿床有指导作用     

Environmental significance of magnetic properties of Gley soils near Rosslau (Germany)

Geophysical methods are widely applied to soils for resolving different tasks in precision agriculture, pollution evaluation, erosion estimation, etc. Environmental magnetic methods were applied in our study on a collection of soil samples from area near Rosslau (Germany), which was gathered on the basis of a field electromagnetic induction study. Magnetic laboratory analyses include magnetic susceptibility, isothermal remanent magnetization (IRM), anhysteretic remanent magnetization (ARM), thermomagnetic analyses for determination of the kind of magnetic minerals present in soils. The results reveal the presence of statistically significant inverse correlations between magnetic susceptibility, as well as remanent magnetizations ARM and IRM, and conductivity values. This maybe ascribed to influence of topography and water regime on the iron oxide forms in soil and the influence of soil moisture on soil conductivity. Magnetic measurements on soil cores showed close correspondence between soil horizons outlined in 1 m-long cores, and depth changes in mass-specific magnetic susceptibility. Existing relationships between magnetic characteristics, soil reaction pH, and nutrients’ content (total nitrogen, carbon and sulphur) have been explored by cluster analysis and general regression model statistics. The results reveal the presence of significant correlations between nutrients’ content, magnetic susceptibility and the grain size sensitive ratio ARM/χ. These are expressed by numerical equations, representing pedotransfer functions, which predict the content of Nitrogen, Carbon and Sulphur through combination of magnetic parameters and soil pH. The obtained pedotransfer functions for the particular case of Gley soils and Fluvisols studied could be used for application of magnetic methods in agricultural practice as a fast and inexpensive proxy evaluation of the content of these nutrition elements.     

用三维解析信号技术处理华南航磁异常

处于低纬度的华南发育了大量的花岗岩和火山岩 ,其磁场特征不同于其他地区。本文用三维解析信号技术对华南航磁异常进行了处理 ,以探索在不同地质背景地区的解析信号技术的应用效果。根据解析信号的强弱 ,对华南磁场进行了分区 ,并结合地震和华南花岗岩同位素地球化学的研究成果探讨了磁场分区的深部地质背景。     

Relationship between magnetic properties and heavy metals of urban soils with different soil types and environmental settings: implications for magnetic mapping

Two types of soil (fluvisols and anthrosols) were collected from different environmental settings (suburb and industrial area) in Wuhan, central China, aiming to examine the applicability of magnetic mapping for heavy metal pollution of urban soil in a large region. Magnetic measurements and chemical analysis indicated elevated magnetization and heavy metal concentrations of topsoils in the industrial area. Magnetic susceptibility (χ), anhysteretic remanent magnetization (ARM) and saturation isothermal remanent magnetization (SIRM) of fluvisols are much higher than those of anthrosols, but contrary for frequency-dependent susceptibility, indicating that soil magnetism strongly depends on the soil type/condition. Predominant magnetic carrier in topsoils in industrial area is pseudo-single-domain/multi-domain magnetite. Environmental scanning electron microscope/energy dispersive X-ray examination of the magnetic extracts from these topsoils revealed abundant spherical particles with diameters of 10–50 μm that are rich in iron-oxides, and could be attributed to the nearby industrial activities (e.g., steel work and power generation). Significant correlations were observed between magnetic concentration-related parameters (e.g., χ, ARM and SIRM) and concentrations of Cu, Pb, Zn, Hg and Tomlinson pollution load index. These results proposed that magnetic proxy mapping of soil pollution is an effective, fast and inexpensive tool for delineation of heavy metal pollution. However, interpretation of magnetic properties for such a purpose must be done on a site-specific basis, taking into account the possibilities of pedogenic enhancement/depletion under the specific soil conditions.     

New approach for interpretation of scattered ground magnetic data in a part of Delhi Fold Belt-NW Indian shield

Randomly distributed ground magnetic data sets, collected along parallel and closely spaced profiles, in small blocks, the blocks being separated/distributed widely over a large area, become, sometimes, unamenable for deriving a meaningful geological model. In such a situation, an approach of “Cumulative Total Intensity Magnetic Anomaly Field (CTIMAF)” has been devised to interpret the sparsely distributed magnetic data sets. A case history has been presented from the lead–zinc mineralized provenance of Ajabgarh Formation of Delhi Fold Belt in the northern part of Ajmer Town. Log-normalized radially averaged power spectrum was computed for the Cumulative Total Intensity Magnetic Anomaly data and depth to the basement is derived. The computed depth of 4.5 km is in good agreement with the Deep Seismic Studies.     

卫星磁测的过去·现在·未来

论述了卫星磁测的历史、现状和对未来的展望;介绍并对比了3颗磁卫星(Magsat,Oersted,CHAMP)和由它们测得的与中国大陆和海域大地构造单元有关的6个卫星磁异常.