网上有关“古地磁场的特征”话题很是火热,小编也是针对古地磁场的特征寻找了一些与之相关的一些信息进行分析,如果能碰巧解决你现在面临的问题,希望能够帮助到您。
1.地磁场方向的长期变化
利用有历史记载的古物和熔岩中保存的剩磁,可把地磁场的长期变化追溯到几千年前。因为古代的窑、冶炼炉、砖瓦和陶器等都是在当时地磁场中经历了由高温冷却到常温的过程,并获得与当地地磁场方向一致的、较稳定的热剩磁。这些古物的年代可通过考古学的方法确定。如果这些古物保持原始位置,那么通过测定它们的剩磁倾角、偏角即可获得当时地磁场的方向,图9-1a是利用古砖测得的近两千年来北京地区地磁场倾角的变化曲线。从统计结果来看,变化周期约为1000年左右。来源:https://www.wanghongming.com/zhishi/202412-35.html
图9-1 我国古代地磁场的长期变化
2.地磁场强度的长期变化
采用特利埃逐步加热法,对北京地区各朝代的古砖作逐步加热研究,确定了北京地区各朝代的古地磁场总强度(图9-1b)。从图中可知,公元初期地磁场强度约为现代的1.6倍。很显然,北京地区近两千年来地磁场是逐渐减小的。这个结论与法国、前苏联和日本所测的结果相近。从中得出,近几千年地磁场强度的变化幅度大约是平均场的10%~15%来源:https://wzwxpx.com/cshi/202501-202.html。
3.古地磁场的轴向地心偶极子场特征
通过分析世界不同地区所得到的古地磁极的位置,可得到地磁场在史期和考古时期的平均图像来源:https://wzwxpx.com/cshi/202501-237.html。图9-2是在希腊、日本和埃特那山根据考古地磁资料得到的史期和史期前几千年的地磁极的位置。就其整体而言,这些地磁极是以地理极为中心而聚集在它的周围。
图9-3是对世界两千万年(古近纪中新世以来)以来火山岩的观测求得的一千多个古地磁极的位置图。这些地磁极同样是以地理极为中心分布的,就平均而言,古地磁场表现为轴向地心偶极子场的特征。由大量资料证明,从地质年代相对年轻岩石中发现的地磁场平均轴向偶极子的性质,可以推广到地球史上更古老的时期。所以,古老地质时期的地磁场仍然具有轴向地心偶极子场的特征。
图9-2 按考古资料测定的古地磁极位置
图9-3 两千万年以来火山岩的古地磁极位置来源:https://wzwxpx.com/bkjj/202412-82.html
古地磁学研究的核心内容,在于通过测定保存在岩石中的剩余磁性来获得地质时期地球磁场的方向与强度,进而了解地球磁场的演化历史,以及解决有关的地质、地球物理等学科中的许多实际问题。因此,只有掌握必要的地磁学与岩矿磁学的基础知识,才有可能理解古地磁学研究的一般原理。
(一)地磁要素
地球是个近似球形的大磁体,地球磁场是一个矢量场。通常采用直角坐标系或球柱坐标来表示地球磁场的总强度矢量Hr和它的各个分量。现以直角坐标系为例加以说明。
图3-53 地磁要素示意图来源:https://www.wanghongming.com/cshi/202501-180.html
如图3-53所示,取坐标系中X轴沿地理子午线方向,令X向北为正;Y轴沿纬圈方向,令向东为正;Z轴沿铅直的上下方向,令向下为正。
由图显而易见,Hr在X、Y、Z各轴上的投影就是Hr的北向分量、东向分量与垂直分量。而Hr在水平面上的投影OB称为水平分量。Hr所在的垂直面BOA称为磁子午面。地理子午面XOZ与磁子午面BOZ之间的夹角∠BOX称为磁偏角,习惯上用符号D表示,其向东为正,向西为负;矢量Hr的方向与水平面之间的夹角AOB称为磁倾角,用符号I表示,在北半球当矢量Hr由地表指向下时,磁倾角为正。来源:https://www.wzwxpx.com/cshi/202412-25.html
磁倾角I、磁偏角水平分量H、垂直分量Z、东分量Y、北向分量X以及总磁场矢量Hr统称为地磁要素。其中,X、Y、Z和水平分量H称为地磁场的强度分量;D和I称为地球磁场的角分量。
地磁要素间具如下关系:来源:https://www.wzwxpx.com/bkjj/202412-140.html
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诸地磁要素可以看成是矢量Hr在不同坐标系中的分量:X、Y、Z是矢量Hr在直角坐标系的坐标,Hr、D、I是球坐标系中的坐标,Z、H、D则是柱坐标系中的坐标。来源:https://wanghongming.com/bkjj/202412-134.html
处于地表任意一点上的地磁要素不是固定不变的,它们随时间与空间不同而不断变化,称之为地磁要素的变化。
(二)地磁场基本特征来源:https://wanghongming.com/zhishi/202412-49.html
按照高斯理论的一级近似,地磁场可看作一个位于地球中心的偶极子磁场。根据近期测定,地磁场的偶极距M=7.92×1022Am2,地磁偶极子轴与地球旋转轴的交角约为 11.5°。如果把地磁轴与地球旋转轴看成重合,有下式关系成立:来源:https://www.wanghongming.com/xwzx/202412-115.html
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式中:θ——地磁余纬度,而地磁纬度L=90°-θ,所以
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这个公式表达了磁倾角与地理纬度的关系,就是偶极子磁场的磁力线分布的表达式,是求取地磁极位置的重要公式。
(三)岩矿磁性
岩石是天然矿物的集合体,岩石中的磁性也是组成岩石和各种矿物的磁性的总和,起主导作用的是其中所含的铁磁性矿物。岩石在天然状态下获得并保留下来的磁性矢量称之为岩石天然剩余磁性。由于自然界中影响天然剩余磁性形成的因素很多,所以其磁性组成也十分复杂,既有在岩石形成时获得的原生组分,也有形成后在漫长地质年代中受温度、压力、时间、化学等因素作用而获得的次生组分来源:https://wzwxpx.com/xwzx/202412-104.html。对于不同岩石类型获得的原生剩磁组分的方式也是截然不同的,主要有热剩磁(TRM)、碎屑剩磁(DRM)、化学剩磁(CRM)等。一般岩浆岩的原生剩磁主要是TRM。碎屑沉积岩的剩磁主要为DRM,部分为化学剩磁CRM来源:https://wzwxpx.com/xwzx/202412-45.html。变质岩由于其形成条件、物质组成和所经历地质过程的复杂性,其原生剩磁的生成机制也较岩浆岩与沉积岩的磁性复杂,尚不能轻易地断言其为哪一种生成方式,必须根据实际情况作具体分析才能确定。来源:https://wzwxpx.com/xwzx/202412-58.html
除原生剩磁外,岩石在形成之后,在漫长的地质时代中,在各个时期的地磁场作用下,又不断地受到各种因素,诸如氧化还原环境,特别是强烈的构造运动与热作用的影响,又会附上新的剩磁,形成次生剩磁。其方向是受后期地磁场方向的影响,往往与原生剩磁的方向不一致。后期形成的次生剩余磁性有时还能掩盖原生剩磁组分的方向。在这里要特别提及的是一种完全依赖于时间因素的等温剩磁,在弱的磁场(如强度约为0.5奥斯特的地磁场)中,它的方向平行于外磁场方向,而它的大小与时间的对数成正比关系,这种剩余磁性称之为粘滞剩磁(VRM)。特别是地球磁场最后一次倒转的73万年以后所形成的粘滞剩磁组分,它具有与现代地磁场一致的方向,利用它可以有效地确定井中岩心方向。
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