【转】古地磁测年技术
2011-06-06 21:49阅读：
古地磁测年
在地球历史上，地球磁场的南极和北极曾颠倒过多次，称为极性倒转。其中，105～106年长度的极性变化称为极性期，与现代磁场方向相同的时期称正向极性期，反之称反向极性期。地球磁场的极性变化特征在岩石或沉积物中矿物冷却、沉积或蚀变时，被记录在这些物质的剩余磁性记录中。全球各地所记载的极性变化的历史是一致的。因此，如果对每一个极性倒转事件发生的时间进行测定，就可以建立起一个在全球都可对比的古地磁年表，成为全球对比的时间标尺。目前已建立起5MaBP以来较高分辨率的古地磁年表和100MaBP以来较粗分辨率的古地磁年表。任一地区内地层的古地磁年代都可以通过与已知的古地磁年表对比来确定，这就是古地磁测年的原理。
古地磁是只有两个状态的时变函数，一个状态变量不足以确定一个时间点，自己也不能确定绝对年代，古地磁年表中的绝对年代通常是用K-Ar法放射性同位素测年技术来确定的。因此严格地讲古地磁法不是一种独立的绝对年龄测定方法，而是一种比较年龄测定方法。在古地磁年表中，“期”是用已故的对地球磁场研究有重要贡献的科学家的名字命名的，如布容正向极性期、松山负向极性期等。“事件”是用发现该事件存在的地点来命名的。
基于极性倒转的古地磁测年方法，可用于0.05～1MaBP的年代测定。可用于古地磁测年的样品包括火山沉积物、黄土、湖泊沉积、海洋沉积等。
除全球尺度的极性倒转之外，地球磁场的变化还有极性漂移和长期变化，它们也可用于年代的测定。极性漂移是发生存在一定区域内的10～50ka的极性倒转，由于极性漂移的程度和持续时间的不确定性及与相邻地区的记录缺少同时性，其在测年中应用尚不广泛。长期变化是指发生在2.5～3ka期间的地球磁场的倾角、偏角和强度的变化，在大多数大陆已建立起全新世对比曲线，对于高分辨率（＜100年）的区域年代学尤为有用。(图）
古地磁
又称自然剩磁。地史时期的地磁。各地质时代的岩石常有一定的磁性，指示其生成时期的磁极方向。岩浆岩中带磁性矿物所表示的磁性，称热剩磁；沉积岩中带磁性物质所表示的磁性，称沉积剩磁。利用古地磁可了解地球的长期变化，测定一个板块上的地极游移及一个地区的磁极倒向，并用以对比岩石形成的时代。
古地磁是指人类史前（地质年代）和史期的地磁场。古地磁场的研究以岩石磁性的测量为基础。
现代地磁场的记录不超过400年,这在很大程度上限制了人们对地球基本磁场和长期变化规律的认识。地壳各处的岩石含有或多或少的各种磁性矿物，在冷却或沉积过程中被地磁场磁化，记录下岩石形成时期地磁场的方向和强度，其中一部分磁性稳定的岩石，在漫长的地质时期，完整地保留了这种记录。同理，古砖、古瓷器、炉灶等原始焙烧物在它冷却时也被当时的地磁场磁化，于是记录了人类史期的地磁场。这些珍贵资料扩大了人们对地磁场变化的认识。
岩石和原始焙烧物在其形成后的漫长时期，由于各种物理、化学作用，难免产生次生磁化。清除岩石的次生磁化,保留稳定的原生磁化,这项工作叫做磁清洗。由于古地磁场的方向和强度很难测定得很精确，所以，只有利用大量标本的测量结果进行统计，才可能取得较好的结果。
古地磁
方向
古地磁场方向
当标本的产状(走向、倾向、倾角)已知时，由标本剩磁方向的测定可以得到标本产地的古地磁场的偏角和倾角。在地心偶极子的假定下，由古偏角和古倾角即可确定古地磁极的位置。
关于利用岩石标本测定地磁场的方向，1925年谢瓦利埃(R.Chevallier)曾对西西里岛的埃特纳火山近代熔岩流磁化方向进行过测定，他发现熔岩磁化方向与地磁场方向相当一致，并注意到虚磁极绕地极顺时针方向运动。至今人们已经获得许多史前和史期地磁场方向的测
定结果。1962年行武毅系统分析了日本地区古偏角和古倾角的资料，发现古地磁场方向的变化具有700、1200、1800和7000年的周期成分。他认为1200年和1800年是非偶极子磁场的变化周期，而7000年是赤道偶极子的运动周期。永田武由日本第四纪熔岩流测得的虚磁极的运动，似乎有近
10000年的周期趋势。这与行武毅得到的7000年周期相近。据此永田武提出，地磁轴沿顺时针方向绕地轴运动，速度约为0.05年。70年代有人系统分析了考古地磁和近代测得的伦敦地磁场方向的变化，但没有发现相同周期的变化。因此，上述结果还有待验证。
近2000年来地球磁矩是衰减的，这与现代观测结果相符；2000年前有个最大值,约为现代地磁矩的1.5倍；公元前2000年有个低值，与现代地磁矩相近；约在公元前4000年有个最小值，由此估计地球磁矩的变化周期约为
8000～10000年。
古地磁
倒转
古地磁场的倒转 布容
(B.Brunhes)1906年从法国熔岩中发现了磁化方向与现代地磁场方向相反的岩石。随后在其他地方也观测到同样的事实。60年代以前存在着岩石自发反向磁化和地磁场本身倒转两种观点的争论。随着反向磁化岩石的普遍发现和实验室工作的进展，到了60年代古地磁场倒转的观点已为人们普遍接受。地磁场倒转给地磁场起源和核内动力学的理论提出了一个重要的约束条件。
古地磁年表 - 介绍
又称地磁极性
时间表。根据
岩石和沉积物反向磁化具有全球性和同时性的特点，用它们的磁化方向作标志，结合其同位素年龄测定数据，编制的过去地磁场极性倒转的时间序列表。由于较老岩石绝对测年的困难，年表仅能系统编制到450万年前。包括4个极性期，由老至新为
吉尔伯特反向期、高斯正向期、松山反向期及布容正向期。期内还存在着更短的（反转现象），称“倒转事件”。借助于年表可以确定岩石的
年龄和对比地 层。
古地磁年表 - 标准
考克斯（A.Cox）1969年编制的地磁极性时间表得到第24届国际地质学委员会所属地磁极性时间表小组委员会推荐，作为公认的
标准使用。以 后又在A. 考克斯年表基础上制成更为 详细的古地磁年代表。
古地磁技术证实:非洲古人曾到中国
100多万年前，一群古人在今天中国西南部的一条小溪旁留下了他们的石头工具和两颗门牙。几十年来，这些化石的准确年代一直是个未解之谜，从而也给古生物学研究提出了一个重要问题:人类的祖先在离开非洲后到底用了多久到达中国？如今，一种先进的测年技术的问世，使科学家有望最终找到答案——中美科学家利用古地磁技术证实，非洲古人在170万年前首次来到中国。
1965年中国古生物学家在云南元谋盆地发现了两枚门牙化石，之后又于1973年在该地区发现了相关的石器标本。这些牙齿来自于类人——其中包括人类以及我们全部的祖先，具体来说，很有可能来自于直立人——人类的直系祖先，可能是180万年前第一个走出非洲的人类祖先。科学家得到的有关这一遗址的年代信息都是一些混乱的结果，这是因为这里的土壤中缺乏测定结果精确的放射性定年法所必需的火山岩晶体。由于没有可靠的年代数据支持，研究人员在10年前依然相信，人类最早是在100万年前到达亚洲的。然而针对在印度尼西亚爪哇岛上发现的化石进行的一系列测年工作却显示，直立人在166万年前甚至更早便已到达那里。这一发现对传统教科书上的观点提出了挑战，这些观点认为，人类祖先是在进化出更大的大脑以及制造出更先进的石手斧后，走出非洲、走向世界的，而这些特征在非洲出现的时间大约在160万年之前。
如今，一个由中国和美国科学家组成的研究小组利用一种古地磁技术——依靠岩石样品确定其形成时的地球磁场方向——重新测定了元谋盆地遗址的年代。尽管最初发现化石的山坡已经被挖掘，但当时的研究人员记录了他们找到牙齿和工具的沉积物层位。中美科学家循着遍及整个元谋盆地的沉积层——或按照时间范围，采集了318块岩石样本。研究人员在《人类进化》杂志上发表报告说，这些化石所处的岩石层刚刚位于一个磁标——奥尔杜威-松山反转边界，至少有177万年的历史——的上方。这意味着元谋化石遗址的年代大约具有170万年的历史。参与该项研究的美国华盛顿哥伦比亚特区史密森学会的古生物学家Rick
Potts指出，这一年代测定结果代表了“早期人类在中国以及东亚大陆最古老的化石和考古学证据”。
非洲，仿佛一本厚重的书，每一页都书写着生活在这片大陆上的人们创造的灿烂文明。这里不但有最古老的人类，也有辉煌的文明古国，更有不同文化交融的结晶。走进非洲，走进历史的长河，让我们去探寻这3020万平方公里土地上的古老文明！
非洲，仿佛一本厚重的书，每一页都书写着生活在这片大陆上的人们创造的灿烂文明。这里不但有最古老的人类，也有辉煌的文明古国，更有不同文化交融的结晶。走进非洲，走进历史的长河，让我们去探寻这3020万平方公里土地上的古老文明！
非洲被认为是人类的发源地之一，埃塞俄比亚、坦桑尼亚、肯尼亚、南非等国家都出土过古人类化石。这是2006年9月20日，一名科学家在埃塞俄比亚首都亚的斯亚贝巴向人们展示330万年前的古人类头骨化石。科学家称，根据这具化石判断，现代人类的远古祖先当时已经学会直立行走，但可能也习惯于爬树。
新华社发
