磁性地层学发展历史综述

赵涛 曾永耀(兰州资源环境职业技术学院，甘肃 兰州 730600)

磁性地层学发展历史综述

赵涛 曾永耀(兰州资源环境职业技术学院，甘肃 兰州 730600)

磁性地层学肇始于19世纪中叶。作为古地磁学的主要分之之一，磁极性地层学以岩石的剩余磁化强度和磁化率的特征与变化为研究基础，来判断一套地层的地磁极性序列，结合古生物化石年代或其他定量测年手段，来界分整套地层的相对年代。磁性地层学在地质年代测定、海底扩张速率计算、全球地层对比、古板块重建以及全球标准剖面的建立等方面取得了广泛的应用。本文主要简述磁性地层学的发展历史、基本工作原理和工作流程。

磁性地层学；基本原理；工作流程

磁性地层学以岩石的剩余磁化强度和磁化率的特征与变化为研究基础，该学科肇始于19世纪中叶[1]。A·Delesse和M· Melloni分别于1849年和1853年通过研究岩石磁性方向，发现近代熔岩沿着地磁场方向被磁化，自此拉开了磁性地层学的研究序幕。直到20世纪初，K-Ar法年代学的诞生，西方学者首次建立全球第一个地磁极性年代表。自此之后，磁性地层学在地质年代测定、海底扩张速率计算、全球地层对比、古板块重建以及全球标准剖面的建立（Global Standard Section and Points）等方面取得了广泛的应用[2]。

1 磁性地层学基本原理

磁性地层学的基本原理为，岩石形成时所获得的地磁组分为原生剩磁（NRM原生），又叫初始剩磁（NRM初始），然而岩石形成后，在漫长的地质年代会被再次磁化从而获得次生剩磁（NRM次生），因此从野外采集的岩石样品未经过磁清洗时，直接测量得到的剩磁强度为天然剩磁强度（Natural Remaneni Magnetiza⁃tion，NRM天然剩磁），NRM天然剩磁是地质历史时期各种剩磁的总和，即NRM天然剩磁=NRM原生+NRM次生，显然若要获取岩石所记录的地球当时磁场方向的原生剩磁（NRM原生），就要清洗岩石形成后所叠加的次生剩磁（NRM次生）[3]。因此，古地磁学研究的两个基本前提是：①假设岩石的NRM原生是岩石形成过程中从地磁场中获得的，其磁化方向与当时的地磁场方向一致，其强度和当时地磁场强度成正比，并且原生剩磁在演化过程中具有高度的稳定性；②假设地磁场是一个轴向地心偶极子场（GAD）。上述假设是古地磁学研究的两个基本准则[4]。

2 磁性地层学的工作流程

磁性地层学的工作流程为：第一、古地磁样品的采集与制备。古地磁研究采样层位的密度及样品数量的多少决定了研究的精度，采样后在室内将定向样品切割成三个约为2 cm×2 cm×2 cm的立方体或直径为2 cm左右的柱状体。古地磁采样通常用钻机取样法或手标本定向取样法。第二、样品的退磁。为了分离出样品最稳定的剩磁分量——特征剩磁（ChRM），需要对样品进行退磁分析以去除样品的次生剩磁，常用的退磁方法有交变退磁（Alternating field demagnetization，AF）和热退磁（Thermal Demagnetization，TD）。第三、退磁结果分析。对于古地磁的测量结果，通常采用Kirschvink主成分分析法（Kirsch⁃vink，1980）进行分析[5]。第四、稳定性检验。退磁分离出的特征剩磁（ChRM）能否代表样品的原生剩磁，还需要对特征剩磁进行稳定性检验。稳定性检验主要包括反向检验和褶皱检验，通过稳定性检验的特征剩磁认为可以代表样品的原生剩磁。第五、建立VGP（virtual geomagnetic pole）。通过稳定性检验后的剩磁分量意味着其可能为原生剩磁，即可以用来建立剖面的磁性地层极性柱。第六、Jackknife检验。Jackknife检验是对不确定性估计的一种统计方法，就是用来检验所获得的磁性地层极性柱与标准极性柱的对比效果[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.

本论文受甘肃省高等学校科研项目（项目编号：2016A-123）和兰州资源环境职业技术学院科研项目（项目编号：Z2016-36）的联合资助。

赵涛（1967-），男，地质学专业，研究生学历，主要从事古气候演化方面的研究。