古地磁学 1. 基本定义 古地磁学是地球物理学的一个分支，通过研究岩石、沉积物或考古材料中记录的“剩余磁性”，来追溯地球磁场在过去地质历史时期的方向和强度。地球磁场并非固定不变，而是会随时间发生方向反转和强度变化，这些信息被锁定在含有磁性矿物的物质中，成为揭示地球演化历史的“化石指南针”。 2. 磁性记录的来源与类型 当岩浆冷却凝固（如火山岩）或沉积物在水体中缓慢沉积时，其中的磁性矿物（如磁铁矿、赤铁矿）会像微小磁针一样，沿当时地球磁场的方向排列。这种排列被永久固定下来，形成： 热剩磁 ：岩浆岩冷却通过居里点（约580°C）时获得，记录最为稳定。 沉积剩磁 ：沉积岩中磁性颗粒在沉积过程中沿磁场方向定向排列后固结形成。 这些剩余磁性是古地磁研究的直接载体。 3. 核心观测现象：地磁极性反转 对全球不同大陆的岩石序列进行系统测年与磁性分析后，科学家发现地球磁场极性曾发生数百次反转（即磁北极与磁南极互换）。连续反转事件形成 “地磁极性年表” ，可分为： 期 ：以科学家或地点命名的长时间极性单元（如布容正向期，持续约78万年）。 事件 ：期中的短暂反向极性片段（如拉尚事件）。 极性年表已成为地质定年的重要工具，尤其用于海底扩张研究。 4. 关键技术方法 岩石采样与定向 ：野外用太阳罗盘或磁罗盘精确记录样品原始方位与倾角。 退磁处理 ：在实验室逐步加热或施加交变磁场，消除后期叠加的磁性干扰，提取原始剩磁成分。 数据分析 ：通过统计确定古地磁极位置，计算古纬度（ 古地磁纬度公式 ：tan(I) = 2tan(λ)，其中I为磁场倾角，λ为纬度）。 5. 核心应用领域 板块运动重建 ：同一大陆不同地质时期的古地磁极位置连线构成 “视极移曲线” ，可反演大陆的漂移路径与旋转。 海底扩张验证 ：大洋中脊两侧海底玄武岩的磁性条带呈对称分布，直接证实板块扩张与地磁反转的同步性。 地层对比与定年 ：利用磁性序列建立全球等时性地层框架（磁性地层学）。 古环境推断 ：古纬度位置可指示当时的气候带（如冰川遗迹的古纬度反映大陆漂移）。 6. 前沿挑战与意义 古地磁学仍需解决：弱磁性样品的信号提取、长期变动的物理机制（与地核动力学关联）、以及前寒武纪记录的模糊性。其研究不仅重塑了我们对大陆离合、洋盆开闭的理解，还为地球内部过程与地表系统的相互作用提供了关键时间标尺。