古地磁学岩心定向方法回顾

岩心定向在矿产资源开发中具有重要意义.由于油田和矿业钻孔上的岩心大多为无定向岩心,无法准确识别裂缝等信息,因此需对岩心进行定向.岩心定向方法主要包括摄影工具、倾角仪法、钻孔成像技术、全岩心扫描技术、古地磁法等5种方法,相比于前4种方法,古地磁法具有经济、效率、精度较高等优点.本文首先综述了5种岩心定向方法的优缺点,阐述了古地磁法岩心定向的前提条件和定向原理.同时介绍了古地磁法岩心定向的流程,随后论述了岩石磁学对岩心定向的作用.继而重点阐述了岩心定向结果可靠性检验方法,主要包括露头检验、磁倾角检验、古地磁极位置检验等3种直接检验方法和间接检验.最后对古地磁法岩心定向的前景提出了展望.     

西峡盆地含恐龙蛋化石剖面磁性地层学结果及其构造地质意义

通过对河南南阳西峡盆地含恐龙蛋化石的阳域—丹水剖面的岩石磁学与古地磁学研究表明,该陆相沉积地层的特征剩磁载体以赤铁矿与磁铁矿为主,特征剩磁通过了倒转检验,表明其很可能为岩石形成时期获得的原生剩磁.结合该剖面古生物资料,磁性地层学结果表明,剖面上部2973~3023 m处年代为83~79 Ma;该剖面蛋化石所在最高层位年龄不晚于83 Ma,暗示该地区大型爬行动物的绝灭可能与西峡地区当时的气候、环境变化有关.此外,自晚白垩世以来,该剖面所处位置相对华北和华南地块发生了约18°的顺时针旋转,可能由该地区的局部构造活动引起.     

松辽盆地北部深层火山岩剩磁特征与裂缝定向研究

系统的等温剩磁和热退磁分析表明,松辽盆地深层早白垩世火山岩具有特征剩磁和黏滞剩磁两组剩磁分量,载磁性矿物为磁铁矿.校正后的火山岩特征剩磁方向及古磁极位置与欧亚大陆的白垩纪古磁极位置,在95%置信区间内重叠,佐证了应用黏滞剩磁定向岩芯的方法是可行的.黏滞剩磁定向研究表明,研究区火山岩裂缝主要发育有北东向、北西向、近南北向和近东西向四组,其中北东向和北西向裂缝更占优势.古地磁定向成果与成像测井成果对比,显示出良好的定向效果.     

扬子地块湖北兴山-秭归剖面古生界至中生界构造古地磁研究

对扬子地块北部地区的湖北兴山 秭归剖面寒武系至中生界进行了构造古地磁学研究 .对岩石标本剩磁载体和剩磁稳定性的分析以及褶皱检验和倒转检验的结果表明 ,从 82 5个岩芯 ( 84个采样点 ,代表古生界至侏罗系 )分离出的高温特征分量代表了原生剩磁分量 ,从而得到这一地区古生代至侏罗纪几个地质时代的古地磁极位置 ,补充了中国扬子地块古地磁极移曲线的基本数据 .     

古地磁法在钻孔岩芯定位和隐伏断裂研究中的应用

1 钻孔岩芯的古地磁法定位过去利用古地磁方法研究地层时代和构造运动,往往是将各类岩石的次生剩磁组分清洗掉,将其原生剩磁揭露出来,分析沉积地层生成时的地磁要素,从而探讨其地质时代、构造变形和板块运动等.通     

苏北盆地兴化1#钻孔沉积物的岩石磁学特征

对苏北盆地兴化1#钻孔岩心沉积物进行了质量磁化率、频率磁化率、变化曲线、等温剩磁和磁滞回线等参数的测试分析,结果表明,粘土质沉积物中的主要载磁矿物为磁铁矿和赤铁矿;砂质沉积物中的磁性矿物除了磁铁矿和赤铁矿外,还含有少量的磁赤铁矿和针铁矿.针铁矿普遍存在于钻孔下部的样品中.整个钻孔沉积物中的磁性矿物颗粒都是介于单畴和多畴之间的准单畴颗粒,但粘土质沉积物中的磁性矿物颗粒更趋近于单畴颗粒,而砂质沉积物中的磁性矿物颗粒更趋近于多畴.根据不同的磁性矿物组合特征,选择合理的温度和磁场强度区间对古地磁退磁结果进行分析,得到沉积物可靠的特征剩磁方向,为古地磁年代学提供依据.     

塔里木地块奥陶纪古地磁新结果及其构造意义

本文报道塔里木地块阿克苏—柯坪—巴楚地区奥陶纪古地磁研究新结果.对采自44个采点的灰岩、泥灰岩及泥质砂岩样品的系统岩石磁学和古地磁学研究表明,所有样品可分成两组：第一类样品以赤铁矿和少量磁铁矿为主要载磁矿物,该类样品通常可分离出特征剩磁组分A;第二类样品以磁铁矿为主要载磁矿物,系统退磁揭示出这类样品中存在特征剩磁组分B.特征剩磁组分A分布于绝大多数奥陶纪样品中,具有双极性,但褶皱检验结果为负,推测其可能为新生代重磁化.特征剩磁组分B仅能从少部分中晚奥陶世样品中分离出,但褶皱检验结果为正,且其所对应古地磁极位置（40.7°S,183.3°E,dp/dm=4.8°/6.9°）与塔里木地块古生代中期以来的古地磁极位置显著差别,表明其很可能为岩石形成时期所获得的原生剩磁.古地磁结果表明塔里木地块中晚奥陶世位于南半球中低纬度地区,很可能与扬子地块一起位于冈瓦纳古大陆的边缘;中晚奥陶世之后,塔里木地块通过大幅度北向漂移和顺时针旋转,逐步与冈瓦纳大陆分离、并越过古赤道;至晚石炭世,塔里木地块已到达古亚洲洋构造域的南缘.     

山西交城水峪贯三叠系下统磁性地层学研究

通过对水峪贯三叠系下统刘家沟组及和尚沟组的古地磁学研究 ,建立了该地层段的极性地层柱 ,极性柱具有混合极性的特点 .其中刘家沟组正反极性的组合格式与前人在鄂尔多斯盆地的结果基本一致 ,但和尚沟组差别较大 .根据特征剩磁确定的早三叠世刘家沟组的古地磁极位置经纬度分别为 347.5°和 69.5° ,这与前人在太原西山三叠系下统的研究成果 ,古地磁极位置经纬度 348.3° ,61 .9°大体一致     

中国西南思茅地体中部白垩纪古地磁结果及陆内地壳变形特征

对我国西南地区思茅地体中部巍山和五印地区白垩纪地层进行了详细的岩石磁学和古地磁研究,获得了两个地区的高温剩磁分量并通过了褶皱检验.巍山剖面特征剩磁方向为Ds=64.3°,Is=48.5°,k=54.6,α95=4.7°;五印剖面特征剩磁方向为Ds=15.4°,Is=44.8°,k=212.0,α95=4.6°.通过思茅地体磁偏角变化与兰坪—思茅褶皱带构造线迹变化的相关性分析,确定思茅地体内部差异性旋转变形受控于思茅地体弧形构造带的形成和演化.通过青藏高原东南缘走滑断裂带活动年代分析,确定兰坪—思茅褶皱带蜂腰构造部位形成于两期构造事件,早期构造变形与东喜马拉雅构造结北北东向挤压缩进有关,后期构造变形与川滇微地块发生顺时针旋转时南向挤出运动有关.以华南板块稳定区白垩纪古地磁极为参考极,计算得出巍山和五印相对于华南板块分别发生了10.5°±6.0°和3.8°±4.9°的南向运移量.通过选取思茅地体内部构造形态较稳定的巍山和普洱地区白垩纪古地磁极为参考极,计算得出五印相对于巍山和普洱分别发生了3.4°±5.0°和3.1°±5.4°的北向纬向运移,表明五印和和巍山之间自印亚碰撞以来经历了较大规模的北向地壳缩短变形作用.     

中国西南思茅地体中部白垩纪古地磁结果及陆内地壳变形特征

对我国西南地区思茅地体中部巍山和五印地区白垩纪地层进行了详细的岩石磁学和古地磁研究,获得了两个地区的高温剩磁分量并通过了褶皱检验.巍山剖面特征剩磁方向为Ds=64.3°,Is=48.5°,k=54.6,α₉₅=4.7°;五印剖面特征剩磁方向为Ds=15.4°,Is=44.8°,k=212.0,α₉₅=4.6°.通过思茅地体磁偏角变化与兰坪-思茅褶皱带构造线迹变化的相关性分析,确定思茅地体内部差异性旋转变形受控于思茅地体弧形构造带的形成和演化.通过青藏高原东南缘走滑断裂带活动年代分析,确定兰坪-思茅褶皱带蜂腰构造部位形成于两期构造事件,早期构造变形与东喜马拉雅构造结北北东向挤压缩进有关,后期构造变形与川滇微地块发生顺时针旋转时南向挤出运动有关.以华南板块稳定区白垩纪古地磁极为参考极,计算得出巍山和五印相对于华南板块分别发生了10.5°±6.0°和3.8°±4.9°的南向运移量.通过选取思茅地体内部构造形态较稳定的巍山和普洱地区白垩纪古地磁极为参考极,计算得出五印相对于巍山和普洱分别发生了3.4°±5.0°和3.1°±5.4°的北向纬向运移,表明五印和和巍山之间自印亚碰撞以来经历了较大规模的北向地壳缩短变形作用.     

鲁科一井上白垩统沉积岩岩石磁学和天然剩磁分析:兼论利用剩磁方向恢复钻孔岩芯原始方位的可行性

本文对"鲁科一井"（CCSD-LK-Ⅰ）768.9~1112.3 m之间的上白垩统沉积岩样品进行了岩石磁学、磁化率各向异性（AMS）以及天然剩磁组分的研究.在此基础上,分析了利用特征剩磁（ChRM）和黏滞剩磁（VRM）方向恢复岩芯原始方位的可行性.三轴等温剩磁热退磁曲线、磁滞回线、反向场退磁曲线、一阶反转曲线等岩石磁学测量结果表明,沉积岩的主要载磁矿物为磁铁矿和赤铁矿.335块样品的AMS测量结果表明磁化率椭球主轴的最大轴K1和中间轴K2与水平面夹角较小,最小轴K3接近垂直于水平面分布,说明沉积岩保留了原始沉积磁组构特征.系统热退磁实验表明,多数样品在25~350℃和500~690℃温度段分别获得VRM和ChRM分量.利用ChRM偏角方向,并考虑构造旋转量校正,对VRM偏角方向进行恢复,Fisher统计得到DVRM=-1.3°,IVRM=59.6°,与当地现代地磁场方向（D=-6.7°,I=53.9°）基本一致.用ChRM偏角方向对磁化率主轴K1偏角方向进行校正,校正的结果为：Dch_K1=349.2°,Ich_K1=-0.7°.本文研究结果对于地质勘探中利用古地磁学方法恢复钻孔岩芯原始方位具有一定参考意义.     

Short geomagnetic episodes in the Matuyama epoch

Two short geomagnetic episodes in the middle Matuyama epoch have been identified within thin (4.3-mm) sections of two deep-sea calcareous sediment cores taken in the western equatorial Pacific. Both cores are correlated by magnetostratigraphic and micropaleontological methods. Magnetic stability and paleomagnetic reliability are tested by alternating field demagnetization of natural remanent magnetization as well as by the ratios of intensities of anhysteretic remanent magnetization to those of saturation isothermal remanent magnetization. One episode is dated to be 1.06 m.y. BP. The other is identified to be about 1.94 m.y. BP, which is presumably in agreement with the Reunion event. Both episodes seem to be accompanied by conspicuous drops in field intensity. Possible correlation of field intensity with biological productivity in the ocean is also postulated from the present paleomagnetic results.     

Integrated description of deformation modes in a sedimentary basin: A case study around a shallow drilling site in the Mizunami area, eastern part of southwest Japan

Abstract   Tectonic episodes in a sedimentary basin are described on the basis of an integrated study combining reflection seismic interpretation, drilling survey and paleomagnetism. A shallow inclined borehole penetrated a fault shown by reflection seismic and geological surveys in the Mizunami area, in the eastern part of southwest Japan. Paleomagnetic measurements were carried out on core samples successfully oriented using side-wall image logging of structural attitude. At six horizons, stable characteristic remanent magnetization (ChRM) was confirmed through thermal and alternating field demagnetization tests, which were carried by magnetite with minor amounts of high coercivity minerals, as revealed by experiments of stepwise acquisition of isothermal remanent magnetization. After correction of multiphase deformation inferred from borehole structural analysis, ChRM directions were combined with previous data and confirmed an easterly deflection reflecting the coherent clockwise rotation of the arc before the Middle Miocene. Compilation of reliable paleomagnetic data described differential rotation of the eastern part of southwest Japan raised by collision of the Izu–Bonin Arc since the Middle Miocene. The present study suggests that (i) the Mizunami area is adjacent to a highly deformed zone bounded by the Akaishi Tectonic Line (ATL), and (ii) forearc deformation of southwest Japan is localized around the ATL, which is quite different from gradual bending on the back-arc side without remarkable crustal break related to the collision event.     

强剩磁强退磁条件下的二维井中磁测反演

强剩磁、强退磁改变了总磁化强度的大小和方向,给磁测资料解释带来困难.为此,本文利用二维井中磁测数据反演磁化强度矢量的二维分布.首先利用井中磁测的磁异常模量反演磁化强度大小的分布.然后,在已知磁化强度大小分布的前提下,拟合磁场分量,反演磁化强度方向的分布.其中,磁化强度大小和方向均用共轭梯度法求解,并通过预优矩阵改善磁化强度大小的反演效果.理论模拟说明,该方法能准确获得磁化强度矢量分布.磁化强度矢量反演结果包括感磁、剩磁及退磁的影响,这为研究强剩磁、高磁化率矿床提供了一种有效方法.     

Paleosecular variations 12–20 Kyr as recorded by sediments from Lake Moreno (Southern Argentina)

We present results of paleomagnetic and sedimentological studies carried out on three cores Lmor1, Lmo98-1, Lmor98-2 from bottom sediments of Lake Moreno (south-western Argentina), and integrate them with data from our previous studies. Measurements of directions (declination D and inclination I) and mass specific intensity of natural remanent magnetization (NRM intensity), magnetic susceptibility (specific, χ and volumetric, κ), isothermal remanent magnetization (IRM), saturation of isothermal remanent magnetization (SIRM), and back field remanent coercivity (B_0CR) were performed. The stability of the NRM was investigated using alternating-field demagnetization. The results show that these sediments meet the criteria required to construct a reliable paleomagnetic record. The cores were correlated very well based on magnetic parameters, such as χ and NRM intensity, as well as with lithological features. Tephra layers were identified from the lithological profiles and magnetic susceptibility logs. We obtained the D and I logs of the characteristic remanent magnetization for the cores as a function of shortened depth. The data from the three cores were combined to form a composite record using the Fisher method. A comparison between stacked inclination and declination records of Lake Moreno and those obtained in previous works on Lake Escondido and Lake El Trébol shows good agreement. This agreement made it possible to transform the stacked curves into time series spanning the interval 12–20 kyr. The results obtained improved our knowledge of SV and the behaviour of the geomagnetic field and also allowed us to determine the range of past inclination variations from −70° to −45° for the southern hemisphere, where data are scarce.     

南海南部约80 ka以来的古地磁记录

晚更新世以来以一系列地磁漂移事件是区域地层对比和确定沉积物年代框架的重要工具.但是在海相沉积物中,识别这些地磁漂移事件多依赖相对磁场强度（RPI）的变化,在地磁方向异常方面鲜有报到,从而影响对这些事件可靠性的讨论.本文选择南海南部巽他陆架附近重力活塞钻孔BKAS2PC的沉积物,进行系统的岩石磁学和古地磁研究,获得该钻孔沉积记录的RPI和磁倾角变化信息.岩石磁学及扫描电镜结果表明沉积物的原生主要载磁矿物为单畴（SD）和假单畴（PSD）钛磁铁矿.在一些层位,沉积后发生的还原作用形成胶黄铁矿等铁硫化物.磁性矿物的浓度和粒度等参数呈现显著的两阶段变化特征,上部（约220 cm以上）含量低而粒度细,下部含量高但粒度相对较粗,整体上均在一个数量级范围内波动.样品的交变退磁特征显示当交变场超过60 mT时,受胶黄铁矿影响产生旋转磁化,剩磁强度反而上升.因此,在20~60 mT之间确定原生特征剩磁,并把RPI定义为NRM_{（20-40）mT}/ARM_{（20-40）mT}.通过¹⁴C限定,并与其他有良好年代控制的相对磁场强度曲线进行对比,建立了钻孔的年代框架.结果显示,钻孔沉积物记录了几次显著的地磁漂移事件,这为联合应用RPI与磁场方向异常构建海相沉积物年代学框架提供了新的依据.

     

Paleomagnetic records of secular variation from Lake Michigan sediment cores

Continuous measurements of the natural remanent magnetization of six cores from central Lake Michigan have been made, using a cryogenic magnetometer designed to permit the passage of long cores through its sensing region. The output of each of the three-component sensors is deconvolved with the appropriate system response function and combined to yield continuous records of inclination, declination and intensity with a resolution of approximately 6 cm. The paleomagnetic record extends to about 13,500 years B.P. and includes two features which may be excursions of the earth's field. Other features may be correlated between different cores, and the magnetic sequence is, in general, consistent with the stratigraphic sequence. There is an indication of a repeated sequence of field changes, which is somewhat reminiscent of the solar field cycle.     

四万年以来南海西北次海盆地磁场古强度演化及其地球动力学意义

海洋沉积物能够记录较为连续的古地磁信息.对沉积物记录的天然剩磁（NRM）进行归一化处理,可以构建过去较为连续的地磁场相对古强度（RPI）信息,这对于研究地磁场演变与全球记录对比具有重要的科学意义.本文以南海西北次海盆地区L07岩芯作为研究对象,利用等温剩磁（IRM）作为NRM的归一化参数,构建了南海西北次海盆地区37 ka以来的RPI曲线.实验结果显示,L07岩芯中载磁矿物的成分较为单一,以单畴（SD）-细粒准单畴（PSD）低矫顽力磁铁矿为主,能够作为古强度记录的载体.此外,在11.5 ka处RPI出现峰值.进一步结合东亚地区鄂霍茨克海岩芯的RPI记录以及中国黄土¹⁰Be的丰度变化,我们认为该RPI峰值是由于地球非偶极子场影响所致.这说明东亚正磁异常的影响范围可以达到中国南海等中低纬度地区,这为理解东亚地区磁场演化提供了新证据,同时也为该区千年尺度RPI记录变化特征提供了新机制.

     

钻井岩心古水流方向确定方法和原理

为了实现钻井岩心信息最大化的应用.首先利用古地磁技术对钻井岩心进行原始方位恢复,然后通过测定岩心上具有古水流指向性的沉积构造的参数,或者通过测定岩心磁性组构判定古流向,最后经过岩心校正得出研究区的古水流方向.文中以钻井岩心上的斜层理为例,推导出其在岩心坐标系中的倾向和倾角的表达式,经过公式校正得到真倾向和真倾角的表达式,确定古流向.最终将井位、岩心恢复及古水流计算结果综合反映,获得每个井位的古水流方向,进而通过连片处理分析,可获得某区块的局部及整体的古水流趋势方向,预测砂体的展布方位.本文为钻井岩心古水流方向的确定提供了研究方法,实现了岩心信息最大化利用,可以指导油田的进一步勘探开发.