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磁性地层学 曹隽1061204606年12月 主要内容 定义古地磁学基础研究方法磁性地层单位地磁极性年表应用 定义 磁性地层学是研究岩石磁性特征的地层学分支 主要内容 定义古地磁学基础研究方法磁性地层单位地磁极性年表应用 古地磁学基础 地球的磁场地磁场的变化古地磁单位岩石的磁性岩石的磁化过程古地磁倒转现象 地球的磁场 地磁场的变化 古地磁倒转现象 古地磁倒转布容 B Brumches 古地磁单位 岩石的磁性 一般来说 岩石的磁性主要来自于岩石中若干强磁性 铁磁性和亚铁磁性 矿物 主要为铁的氧化物和硫化物 岩石的磁化过程 岩浆在冷却形成火成岩的过程中 当温度降低到居里点以下时 就受到地磁场的磁化 随着颗粒不断冷却 这种磁性就被 冻结 在岩石中 称为热剩磁 TRM 在岩石初始形成之后 其中新磁性矿物相因为岩石中发生的各种物理化学变化而得到并且固定在与环境地磁场平行的方向的磁性 这种磁性称为化学剩磁 CRM 岩石的磁化过程 碎屑沉积物在岩化作用之前 由于沉积过程期间磁性矿物颗粒的自然定向排列而获得的与环境地磁场平行的磁性 叫做沉积剩磁 DRM 在沉积之后 磁性矿物颗粒重新平行于地磁场方向排列 直到压实或胶结作用最终使颗粒在原位固定下来所产生的磁性称为沉积后的剩磁 PDRM 岩石的磁性过程 大多数岩石在一开始形成后就长期处于地球磁场的作用中 在这期间 弛豫时间短的颗粒的磁矩会逐渐朝着平行于环境地磁场方向排列 从而导致岩石中粘滞磁性 VRM 成分的形成 天然岩石中由于同时施加交直流磁场所引起的磁性称为无滞后剩磁 ARM 等温剩磁 IRM 旋转剩磁 RRM 感应剩磁 DIR 弛豫时间 外磁场中颗粒磁矩发生改变的响应时间的量度 天然剩磁 NRM 岩石在天然状态时的磁化强度 原生磁化强度 岩石形成最初时期或极接近这一时期所获得的磁性成分 次生磁化强度 岩石史的较后期所获得的磁性成分 特征磁化强度 主要内容 定义古地磁学基础研究方法磁性地层单位地磁极性年表应用 研究方法 野外采样古地磁测量逐步退磁野外稳定性检查统计数据进行进一步的工作 野外采样 通常在一个地质单元 一套沉积岩层 一套熔岩流或一个侵入体 中定向采集一定数量的系统标本 10cmX6cmX3cm 10cmX10cmX4cm 2cmX2cmX2cm 4cmX4cmX4cm 定向采样方法 轻便岩芯取样机定向取样 获得直径2 54cm圆柱体标本手标本定向取样产状要素法自然方位法湖底和海底钻孔岩芯取样 需注意的问题 尽量注意新鲜和未风化标本的采集 避免表面风化产生的化学剩磁 尽量避开地形高凸易受雷电的区域 避免因雷电产生的等温剩磁 利用轻便岩芯取样 须使钻头由流水冷却 避免部分热剩磁的产生 使用大型钻孔岩芯取样 应注意钻探过程中的感应剩磁的存在 需注意的问题 标本的定位无疑是必须的 但其步骤随具体情况可有变化 其目的在于提供每一标本确实的现场地理坐标 注意野外采样的编录注意样品的保护 古地磁测量 逐步退磁 交变场退磁广泛用于剩余磁性为钛磁铁矿所具有的岩石中热退磁可以分离由极高矫顽力颗粒所含的磁性成分 但岩石的加热可能导致不适当的化学或矿物变化 而产生新的磁性相化学退磁实验时间长 应用于了解红层建造的复杂磁化强度 野外稳定性检查 褶皱检验 烘烤接触检验 砾岩检验一致性检验 数据统计 退磁资料对逐步退磁研究的结果作图作剩磁方向的球面投影图 同时附上显示磁化强度变化的曲线作 矢量端点 曲 数据统计 磁性地层学资料以图解形式将磁性地层学基础资料表示呈稳定特征磁化强度偏角和倾角的地层曲线一般以黑色表示正常极性 白色表示反向极性间隔有时以 虚地磁极 纬度对基本资料作图 主要内容 定义古地磁学基础研究方法磁性地层单位地磁极性年表应用 磁性地层单位 磁性地层单位 磁性带 具有相似磁性特征 不仅是磁极性 的岩石体 并据此与相邻岩石体相区分磁性地层极性单位磁性地层极性反转面分隔相反磁极性岩层序列中的面或非常薄的过渡间隔磁性地层极性过渡带极性变化是发生在一个逐渐变化而又有相当大的地层间隔 如1m量级的厚度 界限 磁性地层极性单位 如果能证明现在测定的岩石中记录的磁极方向确实是岩石原始获得的 而非后来再磁化的结果 那么记录在地层序列中的磁极方向的变化 可作为将地层划分为以磁极性为特征的单位的依据 这样的单位被称为磁性地层极性单位 国际地层指南 极性单位的建立 将露头或岩芯剖面的沉积或火山岩剩磁方向的确定 与同位素或生物地层方法确定的年代结合起来 通过在海洋勘探中船载磁力仪侧线 识别和对比那些海底磁异常条带 他们被解释为在海底扩张的过程中 海底熔岩记录的地磁场反转 磁性地层极性带 极性巨带极性超带极性带极性亚带极性微带 具有单一磁化方向的岩石体 具有繁复的正 负极性单位的变换 混合极性 具有正 反某一种极性占优势 并含有少量次级的相反极性磁极单位的间隔 极性单位的命名 时 由一磁性地层极性带代表的时间间隔 是一个地质年代术语 世 或 期 和 时 或 极性时 事件 和 极性亚时 或 亚时 间隔 和 时 主要内容 定义古地磁学基础研究方法磁性地层单位地磁极性年表应用 地磁极性年表 GPTS 是磁性地层学的主要应用地磁极性年表的编制地磁极性年表的年龄标定 地磁极性年表的编制 1 进行过同位素年龄测定的火成岩的古地磁资料 2 进行过生物地层和 或 同位素年龄测定的沉积序列的古地磁资料通过获得碎屑剩磁或化学剩磁来记录其沉积时 或紧接其后 的地磁场方向沉积序列在沉积期间地磁极的倒转史将记录在该序列中连续沉积层的稳定剩余磁性中利用放射性年龄测定或生物地层资料标定连续极性倒转的数字年龄三个主要时期 近代海洋研究深海钻探研究大陆上连续的露头 3 海洋线状磁异常资料提供晚侏罗世到现代地磁场倒转模式最丰富的单一资料来源 地磁极性年表的年龄标定 过去约10Ma的极性反转史的地磁极性年表可由大陆上出露的玄武熔岩流同位素年龄测定进行标定 生物地层年龄作为辅助 过去10Ma左右以上的地质时期 极性反转序列的同位素年龄标定必须采用间接方法 总要涉及到某时期生物地层的对比 主要内容 古地磁学基础研究对象研究方法磁性地层极性单位地磁极性年表应用 生物地层带的年代标定 对生物地层学分带沉积序列取得特征极性反转记录 并将这种记录与放射性年龄标定的地磁极性年表进行对比 海洋和陆地沉积序列的生物地层学对比 新生代晚期提供海洋序列中的生物地层分带及陆地序列中的生物地层分带进行对比的 桥梁 中生代晚期 新生代早期陆源生物物种在白垩纪灭绝与大量的海洋生物绝灭是否同期 中生代早期古生代晚期和中生代早期大陆红层建造年代的确定 黄土年龄标定 磁性地层学在恢复古环境古气候中的应用 通过采集深海沉积物岩芯的资料 较丰富的冷水和温水类海洋生物 低纬度沉积物中的CaCO3含量和高纬度沉积物中形成的硅质软泥 筏冰碎屑的分布 钙质浮游生物检验中的氧同位素比值 为古气候变化提供事件标尺 深海沉积物序列和陆地出露的上升海洋序列的对比确定新生代晚期气候变化年代其他 例1 例2 例3 参考文献 黑尔伍德 19