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《甘肃灵台黄土剖面记录地球磁场长期 变化的可靠性探析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、(D辑)第30卷第3期SCIENCEINCHINA(SeriesD)2000年6月甘肃灵台黄土剖面记录地球磁场长期*变化的可靠性探析朱日祥郭斌潘永信刘青松(中国科学院地质与地球物理研究所,北京100101)A.ZemanV.Suchy(GeologicalInstitute,ASCR,Pragure,CzechRepublic)摘要对甘肃灵台黄土/古土壤序列黄土层L1以及古土壤层S0和S1进行的较为详细的古地磁和岩石磁学研究表明该剖面黄土剩余磁性在锁定过程中受到的平滑作用不大,因此能够记录百年尺度的地球磁场长期变化;而古土壤剩余磁性则受到强烈的平滑作用,不能记录百年尺度的地球磁场长
2、期变化.在此基础上,对黄土层L1记录的地球磁场长期变化特征进行了分析,进一步证实了MonoLake和Laschamp漂移是两个独立的事件.关键词地球磁场长期变化VGP散角黄土地磁漂移现代地磁学地震层析成像及矿物物理学综合研究表明,地球磁场主要起源于液态外核[1,2]流体运动,其演化过程与核幔边界(CMB)的物理和化学变化过程密切相关.因此,研究地球磁场时空变化有助于认识地球深部,尤其是外核及CMB的物理过程.地球磁场长期变化(SV)的时间尺度从毫秒到百万年.一般来说,变化周期大于几十年的SV起源于地球内部,更小尺度的SV与外部成因相关.对于一些具有特定周期(11或者22.5a)的S
3、V则与太阳活动有关.现今地球磁场方向除了具有周期性扰动特征外,还经常在相对较短的时间内出现地磁漂移,此时虚地磁极(VGP)的位置比平均VGP位置偏离45°以上.地磁观测表明,在近几百年中[3]地球磁场偶极子分量的强度以每百年5%的速率衰减.古地磁学研究揭示,在地磁极性倒转[4]或漂移过程中伴随地球磁场强度降低,地磁漂移和极性倒转在本质上是一致的.稳定连续的湖相海相及黄土沉积序列是记录地球磁场古长期变化的良好介质.目前对[5~8]海相和湖相沉积物剩磁机理研究得比较深入,但对中国黄土/古土壤序列剩磁机理的认识还不足.中国黄土/古土壤序列的沉积速率土壤化作用及其他后期改造是影响其记录地磁
4、信息可靠性的最主要因素.如何用相关参数来衡量黄土/古土壤记录地磁信息可靠性,并探讨其剩磁获得机理,就成为确认地球磁场真实信号的关键.如果假定黄土和湖相(海相)沉积物获得剩磁的机理一致,那么可以推断黄土磁性颗粒的磁矩固定到一半时所用的时间(T1/2)最多与湖相或海相沉积物的T1/2相当.实际上,黄土/古土壤的沉积环境与湖相和海相沉积环境有着较1999-08-02收稿*国家杰出青年科学基金资助项目(批准号:49454005)和中捷合作项目第3期朱日祥等:甘肃灵台黄土剖面记录地球磁场长期变化的可靠性探析325大的差别,这就决定了黄土/古土壤序列剩磁应该具有自身的特点.本文通过分析甘肃灵台
5、剖面(35.2°N,107.7°E)土壤化程度剩磁特征VGP散角(S)沉积速率和磁组构之间的关系,研究黄土/古土壤序列剩磁机理及记录地球磁场长期变化的可靠性.在此基础上探讨MonoLake和Laschamp地磁漂移的特征及其相关的地球内部物理过程.1地质背景与采样灵台黄土剖面位于甘肃省灵台县.该剖面黄土/古土壤序列出露完整,厚度约为175m,其下的红粘土厚约130m,红粘土不整合覆于略为倾斜的中生代砂岩之上.该剖面位于黄土高原西南部地区,成壤作用相对较弱,沉积速率稳定,是研究地球磁场长期变化的好材料.根据深[9]海氧同位素时间标尺和黄土粒度轨道调谐时间标尺,S1以上的黄土/古土壤沉
6、积物是在130ka以来沉积的,为了确定地球磁场长期变化特征,我们从S0顶部开始至S1底部共10m的厚度范围内连续采集30cm厚的大块定向古地磁标本,在室内先加工成截面积为2cm2cm,垂直厚度为30cm的定向岩芯4套,然后再加工成2cm2cm2cm的定向样品,用于岩石磁学研究和特征剩磁分析.2灵台黄土-古土壤序列古地磁结果2.1灵台黄土-古土壤序列岩石磁学性质对古地磁样品所含磁性矿物种类含量和粒度的分析是获得可靠数据的重要基础.我们选择了热磁分析三轴饱和磁化饱和等温剩磁低场磁化率随温度的变化等实验对灵台剖面黄土/古土壤序列的磁学性质进行了研究.热磁分析是用法国科研中心古地磁实验室水
7、平安装的居里秤完成的;为了消除氧化作用的影响,整个实验是在氮气环境下进行的.实验结果表明该剖面黄土层L1古土壤层S0和S1都具有如下两个特点(1)加热曲线的斜率在300~450之间显示了不可逆变化,这可能意味着加热过程引起磁赤铁矿向赤铁矿转化;(2)主要磁性矿物的居里温度为580,居里温度高于580的磁性矿物对剩磁的贡献较小(图1(a)).低场磁化率随温度的变化可判别加热是否引起磁性矿物发生变化,我们利用KLY-3s型卡帕桥测量了灵台黄土/古土壤的磁化率随温度的变化特
