【磁法勘探 2012上】第3章 古地磁场.ppt

全球大洋底年龄图 全球大洋中脊分布 海底扩张说的提出 海底扩张包括两种形式： 上涌的地幔对流物质沿洋脊冷凝形成新的洋底，并推动老洋底逐渐向两侧对称扩张，大洋不断张开，大陆不断远离（大陆和洋底一起向同一方向作被动地运移），如大西洋和印度洋； 洋底扩展移动至洋缘的海沟处，向下俯冲潜没，重新返回到地幔中去，洋底并不推动相邻大陆向两侧漂开，大陆拟掩于洋底俯冲带上，如太平洋。 海底扩张示意图 P.J. Wyllie 1974 大洋中脊顶部是地幔物质上升的涌出口，上涌的地幔物质冷凝形成新的洋底，并推动先形成的洋底逐渐向两侧对称地扩张。随着热地幔物质源源不绝地上升并形成新的洋底，先成的老洋底不停的向大洋两缘扩张推移，洋底移动扩展的速度大约是每年几个厘米。 由于洋底一直在生长和更新着，因而不管是新生的大西洋和印度洋，还是古老的太平洋，它们的洋底地壳都相当年青，不老于中生代，从而接受的海洋沉积层就比较薄。 海底扩张说圆满地解释了大洋的主要地壳层“大洋层3”的厚度均一性问题。赫斯认为，“大洋层3”底部代表现代的或过去的500℃等温面。在洋中脊处，随地幔对流涌出的橄榄岩和水通过这个等温面时发生作用产生蛇纹岩，形成新洋壳；在远离洋中脊的地方，500℃等温面已下降到较深位置，已有的蛇纹岩不会转变成橄榄岩；由于缺乏水，未蛇纹岩化的橄榄岩也不会转变成蛇纹岩。这样，“大洋层3”就基本保持了它们在洋中脊处形成时的厚度。 从板块构造角度，海底扩张学说概括为：地幔物质在大洋中脊随地幔上升流上涌形成新的大洋岩石圈，新生的岩石圈随着软流圈的侧向流动推挤着原有的岩石圈从洋中脊向两侧扩张移动，在海沟处大洋岩石圈随着地幔下降流而俯冲消亡于地幔之中。大洋岩石圈就是这样一面生长，一面消亡，不断更新。洋中脊是大洋岩石圈的生长带，海沟是大洋岩石圈的消亡带。 白垩纪末（六千五百万年前）大陆位置 Dietz and J.C. Holden, 1970 侏罗纪时，非洲和北美洲最先破裂，形成北大西洋；白垩纪初，南美洲和非洲破裂，出现南大西洋，同时，印度与澳大利亚和南极洲分离，形成印度洋，其后，大西洋和印度洋逐渐扩展；5000多万年前，澳大利亚裂离南极洲，向北漂移，北大西洋洋脊伸进北冰洋，把格陵兰和欧洲隔开；约4000万年前，北移的印度与亚洲大陆相碰，形成喜马拉雅山系。 4. 大陆漂移的历史 古特提斯海 冈瓦纳古陆 华北 华南 晚石炭世 泛古洋 残余洋盆期—地中海 始新世－53Ma 5 残余洋盆期—地中海 现今 地磁场与磁法勘探 中国地质大学（武汉） 张世晖 E-mail: zsh2008@cug.edu.cn 古地磁场 第三章 古地磁与大陆漂移 海底磁条带与海底扩张 古地磁研究的基础 一、稳定的原生剩余磁化强度 原生剩余磁化强度方向与岩石形成时地磁场方向保持一致 利用交变场退磁和热退磁等退磁方法确定是否岩石剩余磁化强度是否为原生 二、地心走向偶极子场假说 古地磁场是由地心轴向偶极子产生，因此推算出来的古地磁极与古地理轴重合 地心走向偶极子假说：在一级近似下，地磁场对时间的平均将对应一个沿旋转轴，而不是与轴有一定夹角的偶极子。 古地磁极与古地磁强度 （1）根据地心轴向偶极子场假说，可根据古地磁样品采样点S和标本产地的古地磁方向，有偶极子场公式计算出古地磁极P和采样点位置的古磁纬度 （2）假说地块固定，地磁极移动，将古地磁极点位置绘在地理坐标图上，可连成一条曲线或一个带，这曲线称为古地磁极移曲线 古地磁场平均特征 （1）古地磁是轴向偶极子场 （2）地球偶极子磁矩随地质时间而变化 古地磁的形成 古地磁与大陆漂移 热剩磁：一些火成岩在冷凝形成过程中，当它经过居里温度时，就会被当地的磁场磁化而带上磁性。 沉积剩磁：含铁磁性的碎屑在沉积固结成岩过程中会按当时的地磁场方向排列而使沉积岩获得磁性。 岩石的剩余磁性具有较高的稳定性，只要不重新增温到居里温度以上，或者是没有很强的交变磁场作用，岩石剩磁便可一直保留到至今。 热剩磁：炽热熔岩，其温度都在磁性矿物居里点 (500一7000C)以上，从地下喷出地面后在地磁场中冷却至常温的过程中，磁性矿物因受到当地、当时地磁场的作用，而平行于地磁场的方向被磁化，其结果获得很强的剩磁，这种剩磁称为热剩磁 沉积剩磁(DRM) 岩石碎屑携带原已具有剩余磁性的矿物颗粒，在成岩 (包括沉积、压实、固化等)过程中，由于地磁场的作用，使矿物颗粒的剩余磁性按着当时的地磁场方向取向并被固定下来的剩磁叫做沉积剩磁 数千年来地磁极的平均位置几乎与地理极重合，推测古时候地磁场在几千年来的平均磁极位置与地理极一致。 古地磁学定理：古地磁场为一个偶极场，其