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地球磁現象 地球磁現象 地球磁場是人類生活離不開的一種環境因素。在前面介紹我國對於古代磁的發現、發明和應用方面的貢獻，在這裏將介紹的地球磁場在地球演化、生物活動和人類生活等方面的作用，都將認識到地球磁場和相關的地球磁現象的重要。但是這方面的內容也是十分豐富的，我們也僅能在這裏介紹一些典型和重要的例子，即下面分別介紹的地球磁場的變化及其應用，地球磁場的反向，古地球磁場的變化研究及其重要應用，地球磁場的起源。這裏還要說明一下，我們在這裏介紹的不僅有一般的地球磁(場)現象，而且還將介紹岩石磁現象，古地磁現象等以及它們的應用，地球磁場的來源和演化等。地球磁場一般也簡稱地磁場。地磁學一般僅指關於地磁場的測量和研究，但是地球磁學就包括地磁學、岩石磁學、古地磁學和地球磁場的起源和演化。 地球磁場的變化和應用 長期的和世界範圍的地球磁場的觀測和研究表明，地球磁場是隨時間和空間而變化的。因此許多地方都設立了不斷觀測和記錄地球磁場變化的地磁觀測台或地磁觀測站。中國便在北京、各大行政區和一些重要省市建立有地磁觀測台(站)。地磁場的這些變化不但提供了許多有關地球結構和活動的資訊，而且還有許多重要的應用。 例如，磁法探礦已成爲地球物理探礦中一種重要的和常用的方法。它同其他的地球物理探礦法如重力法和電學法等各具有其特點。磁法探礦不僅可應用於鐵礦的勘探，而且還應用於與鐵礦相伴生的其他礦物的勘探。前者稱爲磁法直接探礦，如磁鐵礦、磁赤鐵礦、釩鈦磁鐵礦和金銅磁鐵礦等的勘探，後者稱爲磁法間接探礦，如含鎳、鉻、鈷等的金屬礦床，金剛石、硼、石棉等非金屬礦床以及石油礦等的普查和勘探。圖1示出的是兩個強磁性鐵礦脈(a，b)處的地磁場垂直分量B⊥隨距離的變化，可以明顯看出在兩個礦脈處的B⊥出現兩個峰值。 圖1、磁法探礦 地球磁場和相關地磁現象的觀測研究的應用是很多的。除磁法探礦外，還有如指南針的磁定向和磁導航；由地磁場的突變(磁暴)預報太陽活動和空間天氣預報；地磁擾動和磁暴會對無線電通信和氣候産生影響；地球磁場的異常變化與地震和火山活動有關，因而可能作爲預報地震和火山的一種因素；地磁場觀測結合其他地球物理觀測可進行地質調查等。 地球磁場的反向 現代科學研究表明，地球磁場是隨著地球的形成和演化而形成和演化的。但是，怎樣知道地球磁場在地球演化過程中是如何變化的？這些變化又可以得到什麽地球演化的資訊？我們將在下面兩節中分別介紹這兩方面的情況。 關於在幾十億年的地球演化過程中的地球磁場變化情況是得自各個地質時期的大陸岩石和海洋岩石的磁性的觀測研究。經過長期對地球上各個大陸和各個海洋的不同地質時期的強磁性岩石磁性的觀測研究，即對岩石形成時的磁性保留到現在觀測時的剩餘磁性的觀測研究，主要表明這些古岩石的剩餘磁性的方向，即形成岩石時受到地球磁場磁化時的地球磁場方向，有的同現在的地球磁場方向相同(稱爲正向)，有的同現在的地球磁場方向相反(稱爲反向)。 在地球長期演化過程中，由地球磁場方向變化産生的不同地質時期形成的古岩石磁性方向(極性)的變化，在圖2中列出了距今500萬年以來(a)、距今8千萬年以來和距今2億5千萬年到5千萬年前(c)的古地磁(極性)年表。從這些表中可以看出，地球磁極性的變化並沒有明顯的周期性。表(a)中是不同地磁方向時期的名稱，而表(b)和(c)中則是不同地質時期的名稱。這種表示地球磁極性隨年代變化的年表稱爲古地磁(極性)年表。另外，還可以根據古岩的剩餘磁性以及古陶瓷等文物的剩餘磁性等來確定古人類和古文物的年代，稱爲考古磁學。我國曾利用古地磁斷代方法測定北京人、雲南元謀猿人和四川巫山人的年代，結果同其他科學考古斷代方法測定的年代是一致的。 圖2、古地磁年表 地磁與大陸漂移及海底擴張 前面講過了由地球磁場在地球演化的漫長地質時期中的多次反向，並從各個大陸和海洋岩石的剩餘磁性的變化得到證實。這樣在地球演化和考古學上形成了古地磁斷代方法。現在將進一步介紹從各個大陸和海洋岩石的剩餘磁性的變化證實了地球演化過程中十分重要的大陸漂移和海(洋)底擴張學說，從而建立了現代新地球觀。 什麽是大陸漂移？根據現代對地球的許多新的研究結果，認識到地球在漫長的地質時期中，各個大陸並不是固定的，而是有過漂移的。例如，大約在4500萬年到3500萬年前，原來在南半球的印度大陸板塊便曾經在海洋中向北半球漂移，同亞(洲)歐(洲)大陸相碰撞和擠壓，使這兩塊大陸之間的海洋消失，而因碰撞形成隆起的喜馬拉雅山脈，如圖3所示。這樣就在喜馬拉雅山上留下碰撞前的海洋生物化石，有的至今還保留著。而由喜馬拉雅山脈北面地區和南面地區的古岩石磁性所反映的古地磁情況就得到了證實。我國的古地磁學家和古生物學家都從這一地區的科學研究中證實了這一古地球演化現象。 圖3、大陸漂移與碰撞 什麽是海底擴張？同樣根據現代對地球的許多新的研究結