Question

关于磁异常

Answer 1

中国人最先发明了指南针，其本质是说中国人最先发现并利用了地球磁场的存在。地球的磁场不仅驱动着指南针，也使地球上的某些岩石在它形成的年代被磁化，人们通过研究不同岩石的磁性和测量岩石的形成时期，即可了解岩石的原始时代、所处位置和当时的地磁极性，进而为研究海底扩张速率、地球膨胀数据，板块移动速度等等提供了依据。

当沉积颗粒在下沉时和熔岩流冷凝结晶过程中被磁化的同时，也记录了地球磁场的变化。当这些沉积颗粒和矿物晶体中的原子团的定向排列完成后，此时此地的地磁极性与磁倾角等参数就被固化在岩石矿物中，即使经过了岁月的更迭和大陆的运移，岩石所记录的当时当地的古地磁数据仍将被保留着。由于现今位置的地磁场与古地磁场存在着明显的差异，所以，在排除这些现代数据后，岩石所在的大陆的古地磁（即磁异常）资料就显现出来，人们利用这些古地磁数据便有可能确定地史时期中地球磁极的相对位置。在理想条件下，确定岩石磁化时的磁倾角和磁偏角是可以的，但由于地磁场的对称性，岩石的古经度不能被确定，不论古地磁极性是否给定，岩石的古经度始终不清楚。所以，人们利用古地磁资料，大多用以恢复岩石所在大陆的古地球纬度和古地磁极所在位置；如果给定地球磁极，则各个大陆不同时期的古纬度值分布图可反映大陆的运移方向和路径；如果给定大陆，则该大陆在不同时期的古地磁极点的连线即为一条极移轨迹（见图4-32）。

图4-32　南美洲的古地磁分析结果（据Creer,K.M.1965）

（a）假如南极固定；（b）假如南美洲固定

瓦因和马修斯对磁异常资料给予地磁极性反转新的解释，赋予了海底扩张新的活力。在促使地质学家和地球物理学家们相信海底曾经扩张，板块曾经运动，大陆曾经与被磁化的岩石一起运移等方面，磁异常起了十分重要的作用。

人们利用磁异常资料，作出全球各大洋的海底磁异常条带图，再利用放射性年龄测定方法，将从海底取来的岩石进行年代测定，形成了洋底磁异常条带图。

由于放射性同位素年龄测定法存在着±5%的误差，一块年龄为2Ma的岩石，测定后误差值达到±10×10⁴a，一块1000×10⁴a的岩石，误差约为±50×10⁴a，因而，年龄越老的岩石误差值越大，当误差值大于一个极性期，无疑会给那些时代相同但极性相反的岩石极性区别带来困难。较为精确的磁场反向年龄（以及海底扩张速率）只能回溯约5Ma，因为测定陆上熔岩流的同位素年龄的精度不超过5Ma。所以，目前的许多资料，大都是简单地以近500×10⁴a的年龄资料确定的海底扩张速率来代表更长期的速率，将各大洋更老的正、反地磁幕建立起相关关系，并确定其年龄。

图4-33是地球物理学家根据海底磁异常建立起来的磁性地层剖面，它相当于地质学家们根据一个地区的地质资料建立的标准地层柱状剖面，剖面揭示地球上找不到比晚侏罗世更老的洋壳，预示着全球各大洋底曾经发生过全面的更新。

由此人们测定获得了大西洋、印度洋、太平洋等海底年龄图（如图4-34）。

根据磁性年代剖面和海底年龄图，可以获得近5Ma不同洋底的扩张速率（如图4-35）。为分析近代海底扩张提供了依据。

洋中脊的磁异常条带图是由一系列与中轴近于平行的不同地区不同编号条带组成的图件，不同编号的条带具有不同的时代和极性，它是完全以磁异常方式绘制的海底年龄和断层平面图。

图4-33　晚白垩世至今的磁性地层柱状图

黑色为正常极性期，空白为反向极性期

图4-34　大西洋海底年龄图（据普雷斯，1982）

综上所述，利用这些图件资料说明地球的膨胀运动，目前仅能定性地提供理论方法，具体的可直接供量化的图件应审慎挑选，因为这些图件完全是从海底扩张说的角度编制，在遇到问题时不可避免地受其学说的牵制进行数据的取舍。另外，年龄测定方法存在的误差传播，也不可能被完全消除。