Палеомагнетизм

Магнитные полосы являются результатом разворотов земного поля и распределения морского дна. Новая океаническая кора намагничена по мере его формирования, а затем уходит от хребта в обоих направлениях. Модели показывают хребет (а) около 5 миллионов лет назад (b), около 2 миллионов лет назад и (c) в настоящем. ^{[ 1 ]}

Палеомагнетизм (иногда палеомагнетизм ) - это изучение доисторических магнитных полей Земли, зарегистрированных в породах, осадках или археологических материалах. Геофизики , которые специализируются на палеомагнетизме, называются палеомагнетами.

Некоторые магнитные минералы в камнях могут записать направление и интенсивность магнитного поля Земли в то время, когда они образовались. Эта запись содержит информацию о прошлом поведении геомагнитного поля и прошлое местоположение тектонических пластин . Запись геомагнитных изменений, сохранившихся в вулканических и осадочных породах ( магнитостратиграфия ), обеспечивает масштаб времени, которая используется в качестве геохронологического инструмента.

Доказательства палеомагнетизма привели к возрождению гипотезы континентального дрейфа и ее превращения в современную теорию тектоники пластин. Кажущиеся полярные блуждающие пути предоставили первые четкие геофизические доказательства континентального дрейфа, в то время как морские магнитные аномалии сделали то же самое для распространения морского дна . Палеомагнитные данные продолжают распространять историю тектоники пластинки во времени, ограничивая древнее положение и движение континентов и континентальных фрагментов ( террин ).

Поле палеомагнетизма также охватывает эквивалентные измерения образцов из других тел солнечной системы, таких как лунные породы и метеориты , где он используется для исследования древних магнитных полей этих тел и теории динамо . Палеомагнетизм опирается на разработки в горном магнетизме и перекрывается с биомагнетизмом , магнитными тканями (используемыми в качестве индикаторов деформации в породах и почвах) и магнетизм окружающей среды .

История

Еще в 18 -м веке было замечено, что иглы компаса отклоняются вблизи сильно намагниченных обнажений . В 1797 году Александр фон Гумбольдт приписал эту намагниченность ударам молнии (а удары молнии часто намагничивают поверхностные породы). ^{[ 2 ]}^{[ 3 ]}^{[ 4 ]} Исследования 19 -го века направления намагниченности в породах показали, что некоторые недавние лавы были намагниченными параллельно магнитному полю Земли . В начале 20 -го века работа Давида, Бернарда Брунеса и Пола Луи Меркантона показали, что многие камни были намагниченными антипараллельными на поле. Японский геофизический Motonori Matuyama в конце 1920-х годов показал, что магнитное поле Земли изменилось в середине завышенного , изменение, которое теперь известно как Brunhe-Matuyama Reversal . ^{[ 5 ]}^{[ 3 ]}

Британский физик PMS Blackett предоставил большой импульс палеомагнетизму, изобретая чувствительный астатический магнитометр в 1956 году. Его намерение состояла в том, чтобы проверить свою теорию, что геомагнитное поле было связано с вращением Земли , теорией, которую он в конечном итоге отверг; Но астатический магнитометр стал основным инструментом палеомагнетизма и привел к возрождению теории континентального дрейфа.

Альфред Вегенер впервые предложил в 1915 году, что континенты когда -то объединились и с тех пор вышли на части. ^{[ 6 ]}^{[ 7 ]} Хотя он дал множество косвенных доказательств, его теория встретилась с небольшим принятием по двум причинам: (1) не было известно механизма для континентального дрейфа, и (2) не было никакого способа реконструировать движения континентов с течением времени. Кит Ранкорн ^{[ 8 ]} и Эдвард А. Ирвинг ^{[ 9 ]} Построенные кажущиеся полярные бродячие пути для Европы и Северной Америки. Эти кривые расходились, но могли быть примирены, если предположить, что континенты связывались до 200 миллионов лет назад. Это дало первые четкие геофизические данные о континентальном дрейфе. Затем в 1963 году Морли, Виноград и Мэтьюз показали, что морские магнитные аномалии предоставили доказательства распространения морского дна .

Поля

Палеомагнетизм изучается по ряду масштабов:

Геомагнитное светское изменение -это мелкомасштабные изменения в направлении и интенсивности магнитного поля Земли. Магнитный северный полюс постоянно смещается по сравнению с осью вращения Земли. Магнетизм является вектором, и поэтому изменение магнитного поля изучается пулеодирационными измерениями магнитного склонения , магнитного наклона и измерений палеоинтенсивности.

Магнитостратиграфия использует историю изменения полярности магнитного поля Земли, зарегистрированную в скалах, чтобы определить возраст этих пород. Развороты произошли с нерегулярными интервалами на протяжении всей истории Земли . Возраст и схема этих изменений известны по изучению зон распространяющихся пола и датирования вулканических пород .

Принципы

Изучение палеомагнетизма возможно, потому что железо , такие минералы, как магнетит, могут регистрировать прошлую полярность магнитного поля Земли. Магнитные подписи в камнях могут быть записаны несколькими различными механизмами.

Термореманская намагниченность

Минералы оксида железа в базальте и других магматических породах могут сохранить направление магнитного поля Земли, когда камни охлаждают по температуре Кюри этих минералов. Температура Curie магнетита, шпинели -группы оксида железа , составляет около 580 ° C (1 076 ° F), тогда как большинство базальтовых и габбро полностью кристаллизованы при температурах ниже 900 ° C (1650 ° F). Следовательно, минеральные зерна вращаются физически, чтобы выровнять магнитное поле Земли, а скорее они могут записать ориентацию этого поля. Запись, которая сохранилась, называется терморементной намагничностью (TRM).

Поскольку сложные реакции окисления могут возникать, когда магматические породы охлаждают после кристаллизации, ориентация магнитного поля Земли не всегда точно зарегистрирована и не обязательно сохраняется. Тем не менее, запись сохранилась достаточно хорошо в базале океанической коры , чтобы иметь решающее значение в развитии теорий распространения морских полов, связанных с тектоникой пластин.

TRM также может быть записан в гончарных печи , очагах и сожженных зданиях Adobe. Дисциплина, основанная на изучении терморационного наменения в археологических материалах, называется археомагнитным датированием . ^{[ 10 ]} Хотя народ маори из Новой Зеландии не производит керамику, их паровые печи от 700 до 800 лет, или ханги , обеспечивают адекватный археомагнитный материал. ^{[ 11 ]}

Детро -остаточная намагниченность

В совершенно ином процессе магнитные зерна в отложениях могут соответствовать магнитному полю в течение или вскоре после осаждения; Это известно как детритовая остаточная намагниченность . Если намагниченность приобретается при откладывании зерен, результатом является то, что осаждает, несущая остаточная намагниченность; Если он будет получен вскоре после осаждения, это пост-депозиционное детритовое остаточное намагничение. ^{[ 12 ]}

Химическая остаточная намагниченность

В третьем процессе магнитные зерна растут во время химических реакций и регистрируют направление магнитного поля во время их образования. Говорят, что поле регистрируется химической остаточной намагничностью (CRM). Общая форма удерживается минеральным гематитом , еще одним оксидом железа . Гематит образуется посредством химических реакций окисления других минералов в скале, включая магнетит. Красные слои , обломочные осадочные породы (такие как песчаники ) являются красными из -за гематита, который образовался во время осадочного диагенеза . Подписи CRM в красных слоях могут быть весьма полезными, и они являются общими мишенями в исследованиях магнитостратиграфии. ^{[ 13 ]}

Изотермическая остаточная намагниченность

Остановка , которая приобретается при фиксированной температуре, называется изотермической остаточной намагничностью (IRM). Остаток такого рода не полезна для палеомагнетизма, но его можно приобрести в результате ударов молнии. Индуцированная молниеносным намагничением можно различить по его высокой интенсивности и быстрому изменению направления по масштабам сантиметров. ^{[ 14 ]}^{[ 13 ]}

IRM часто индуцируется в буровых ядрах магнитным полем стальной сердечной ствола. Этот загрязнитель, как правило, параллелен стволу, и большая часть его может быть удалена путем нагрева до 400 ° C или размагниции в небольшом чередующемся поле. В лаборатории IRM индуцируется путем применения полей различных сильных сторон и используется для многих целей в горном магнетизме .

Вязкая остаточная намагничение

Вязкая остаточная намагниченность - это остаточная, которая в течение некоторого времени приобретается ферромагнитными материалами, под влиянием магнитного поля. В скалах эта остаточность обычно выровнена в направлении современного геомагнитного поля. Фракция общей намагниченности породы, которая является вязкой остаточной намагничностью, зависит от магнитной минералогии.

Выборка

Самые старые породы на дне океана составляют 200 млн. Лет: очень молодые по сравнению с самыми старыми континентальными породами, которые датируются 3,8 г. Полевая ориентация. Палеомагнетисты, как и многие геологи, тяготеют к обнажениям, потому что слои породы обнажаются. Дорожные сокращения -удобный искусственный источник обнажений.

«И везде, в изобилии вдоль этой половины мили [дорожного ящика], есть небольшие, аккуратно закрепленные отверстия ... кажется, что Хилтон для Ренс и Пурпур Мартинс». ^{[ 15 ]}

Есть две основные цели отбора проб:

Получить образцы с точной ориентацией и
Уменьшить статистическую неопределенность.

Одним из способов достижения первой цели является использование каменного упражнения, в котором есть шнек с бриллиантовыми битами. Странство разрезает цилиндрическое пространство вокруг скалы. В это пространство вставлена труба с прикрепленным компасом и инциалером . Они обеспечивают ориентацию. Прежде чем это устройство будет удалено, на образец поцарапается отметка. После того, как образец разорван, знак может быть дополнен для ясности. ^{[ 16 ]}

Приложения

Палеомагнитные доказательства как изменений, так и полярных блуждающих данных сыграли важную роль в проверке теорий континентального дрейфа и тектоники пластин в 1960 -х и 1970 -х годах. Некоторые применения палеомагнитных доказательств для восстановления историй террейнов продолжали вызывать споры. Палеомагнитные доказательства также используются для ограничения возможных возрастов для пород и процессов и в реконструкциях деформационных историй частей коры. ^{[ 4 ]}

Реверсная магнитостратиграфия часто используется для оценки возраста участков, несущих окаменелости и остатки гоминина . ^{[ 17 ]} И наоборот, для ископаемого известного возраста палеомагнитные данные могут исправить широту, при которой ископаемое было уложено. Такая палеолататура предоставляет информацию о геологической среде во время осаждения. Палеомагнитные исследования объединяются с геохронологическими методами для определения абсолютного возраста для пород, в которых сохраняется магнитная запись. Для магматических пород , таких как базальт , обычно используемые методы включают геохронологию калия -аргона и аргона -аргона .

Смотрите также

Геофизика - физика Земли и ее окрестности
Магнитохимия - Изучение магнитных свойств химических соединений
Палеоклиматология - изучение изменений в древнем климате
Реконструкция плиты - процесс восстановления позиций тектонических пластин в геологическом прошлом
Скальный магнетизм - изучение магнетизма в скалах

Примечания

^ У. Жаклин, Кайус; Роберт И., Тиллинг (2001). «Развитие теории» . Эта динамичная Земля: история тектоники таблички (онлайн -издание версии 1.20) . Вашингтон, округ Колумбия: Геологическая служба США. ISBN 0-16-048220-8 Полем Получено 6 ноября 2016 года .
^ Гумбольдт, FA V. (1797). «О странной магнитной полярности каменного каменного каменного подъема» [о странной магнитной полярности горного вершины змеиного]. Новый журнал физики (на немецком языке). 4 : 136–140. На стр. 136-137 Гумбольдт обнаружил, что пик в горах Оберпфальц был магнитным. На р. 138, Гумбольдт отметил, что горная вершина в горах Харц - в частности, Шуархер (SNORER) - таким образом, показал намагниченность. Он приписал намагничность ударам молнии. От р. 138: «Маловероятно, что луча молния в граните произвела эти магнитные полосы, […]» (в случае с Шуархером […] не является непроницаемой, что молния, произведенная в граните, эта магнитная полоса, […] Гумбольдт, однако, что это объяснение было еще более вероятным в случае пика в Оберпфальце, потому что даже фрагменты скалы были намагниченными, имеет его два полюса, его собственная магнитная ось. (Не только обнажение, но и каждый чип, какой бы ни был маленький, имеет оба [магнитные] полюсы, свою собственную магнитную ось.)
^ Jump up to: ^а ^{беременный} Глен 1982 , с. ^{[ страница необходима ]}.
^ Jump up to: ^а ^{беременный} McElhinny & McFadden 2000
^ Матуяма, Motonori (1929). «О направлении намагничения базальта в Японии, Тисен [Корея] и Маньчжурия» . Труды Имперской академии Японии . 5 (5): 203–205. doi : 10.2183/pjab1912.5.203 .
^ Wegener, Alfred (1915). Происхождение континентов и океанов [ Происхождение континтов и океанов ] (на немецком языке). Braunschweig, Германия: Vieweg.
^ Глен 1982 , с. 4–5 .
^ Runcorn, SK (1956). «Палеомагнитные сравнения между Европой и Северной Америкой». Прокурор Геол. Ассоциация Канада 8 : 77–85.
^ Ирвинг, Э. (1956). «Палеомагнитные и палеоклиматологические аспекты полярного блуждания». Геофис. Пура Приложение 33 (1): 23–41. Bibcode : 1956geopa..33 ... 23i . doi : 10.1007/bf02629944 . S2CID 129781412 .
^ Херри, воздух; Адамс, JW; Kuykendall, KL; Shaw, J. (2006). «Спелеология и магнитобиостратиграфическая хронология местности GD 2 гондолиновых гоминин-несущих палеомационных месторождений, Северо-Западная провинция, Южная Африка». Журнал человеческой эволюции . 51 (6): 617–31. Bibcode : 2006jhume..51..617h . doi : 10.1016/j.jhevol.2006.07.007 . PMID 16949648 .
^ Амос, Джонатан (7 декабря 2012 г.). «Камни маори держат магнитные подсказки» . BBC News . Получено 7 декабря 2012 года .
^ «Детритальная остаточная намагниченность (DRM)» . Magwiki: магнитная вики для ученых Земли . Получено 11 ноября 2011 года .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} Таукс, Лиза (24 мая 2016 г.). «Химическая остаточная намагниченность» . Основы палеомагнетизма: веб -издание 3.0 . Получено 18 сентября 2017 года .
^ Dunlop & özdemir 1997
^ Макфи 1998 , с. 21–22
^ Ставка 1998
^ Херри, воздух; Ковачева, М.; Костадинова, М.; Shaw, J. (2007). «Архео -направляющие и интенсивные данные из сожженных структур в фракийском участке Халка Бунара (Болгария): эффект магнитной минералогии, температуры и атмосферы нагрева в древности». Физика Земли и планетарных интерьеров . 162 (3–4): 199–216. Bibcode : 2007pepi..162..199H . doi : 10.1016/j.pepi.2007.04.006 .

Ссылки

Dunlop, David J.; Özdemir, özden (1997). Рок -магнетизм: фундаментальные и границы . Cambridge Univ. Нажимать . ISBN 0-521-32514-5 .
Глен, Уильям (1982). Дорога в Джарамильо: критические годы революции в науке о Земле . Издательство Стэнфордского университета . ISBN 0-8047-1119-4 .
McElhinny, Michael W.; McFadden, Phillip L. (2000). Палеомагнетизм: континенты и океаны . Академическая пресса . ISBN 0-12-483355-1 .
Макфи, Джон (1998). Анналы бывшего мира . Фаррар, Страус и Жиру . ISBN 0-374-10520-0 .
Taue, Lisa (1998). Палеомагнитные принципы и практика . Скалолазание . ISBN 0-7923-5258-0 .

Дальнейшее чтение

Батлер, Роберт Ф. (1992). Палеомагнетизм: магнитные домены для геологических террас . Блэквелл . ISBN 0-86542-070-x Полем Архивировано из оригинала 18 февраля 1999 года.
Tauxe, Lisa (2010). Основы палеомагнетизма . Калифорнийский университет . ISBN 978-0-520-26031-3 .

Внешние ссылки

[1] У. Жаклин, Кайус; Роберт И., Тиллинг (2001). «Развитие теории» . Эта динамичная Земля: история тектоники таблички (онлайн -издание версии 1.20) . Вашингтон, округ Колумбия: Геологическая служба США. ISBN 0-16-048220-8 Полем Получено 6 ноября 2016 года .

[2] Гумбольдт, FA V. (1797). «О странной магнитной полярности каменного каменного каменного подъема» [о странной магнитной полярности горного вершины змеиного]. Новый журнал физики (на немецком языке). 4 : 136–140. На стр. 136-137 Гумбольдт обнаружил, что пик в горах Оберпфальц был магнитным. На р. 138, Гумбольдт отметил, что горная вершина в горах Харц - в частности, Шуархер (SNORER) - таким образом, показал намагниченность. Он приписал намагничность ударам молнии. От р. 138: «Маловероятно, что луча молния в граните произвела эти магнитные полосы, […]» (в случае с Шуархером […] не является непроницаемой, что молния, произведенная в граните, эта магнитная полоса, […] Гумбольдт, однако, что это объяснение было еще более вероятным в случае пика в Оберпфальце, потому что даже фрагменты скалы были намагниченными, имеет его два полюса, его собственная магнитная ось. (Не только обнажение, но и каждый чип, какой бы ни был маленький, имеет оба [магнитные] полюсы, свою собственную магнитную ось.)

[FOOTNOTEGlen1982[[Category:Wikipedia_articles_needing_page_number_citations_from_November_2021]]<sup_class="noprint_Inline-Template_"_style="white-space:nowrap;">&#91;<i>[[Wikipedia:Citing_sources|<span_title="This_citation_requires_a_reference_to_the_specific_page_or_range_of_pages_in_which_the_material_appears.&#32;(November_2021)">page&nbsp;needed</span>]]</i>&#93;</sup>-3] Jump up to: ^а ^{беременный} Глен 1982 , с. ^{[ страница необходима ]}.

[McElhinny-4] Jump up to: ^а ^{беременный} McElhinny & McFadden 2000

[5] Матуяма, Motonori (1929). «О направлении намагничения базальта в Японии, Тисен [Корея] и Маньчжурия» . Труды Имперской академии Японии . 5 (5): 203–205. doi : 10.2183/pjab1912.5.203 .

[6] Wegener, Alfred (1915). Происхождение континентов и океанов [ Происхождение континтов и океанов ] (на немецком языке). Braunschweig, Германия: Vieweg.

[FOOTNOTEGlen1982[httpsarchiveorgdetailsroadtojaramilloc00glenpage4_4–5]-7] Глен 1982 , с. 4–5 .

[8] Runcorn, SK (1956). «Палеомагнитные сравнения между Европой и Северной Америкой». Прокурор Геол. Ассоциация Канада 8 : 77–85.

[9] Ирвинг, Э. (1956). «Палеомагнитные и палеоклиматологические аспекты полярного блуждания». Геофис. Пура Приложение 33 (1): 23–41. Bibcode : 1956geopa..33 ... 23i . doi : 10.1007/bf02629944 . S2CID 129781412 .

[10] Херри, воздух; Адамс, JW; Kuykendall, KL; Shaw, J. (2006). «Спелеология и магнитобиостратиграфическая хронология местности GD 2 гондолиновых гоминин-несущих палеомационных месторождений, Северо-Западная провинция, Южная Африка». Журнал человеческой эволюции . 51 (6): 617–31. Bibcode : 2006jhume..51..617h . doi : 10.1016/j.jhevol.2006.07.007 . PMID 16949648 .

[11] Амос, Джонатан (7 декабря 2012 г.). «Камни маори держат магнитные подсказки» . BBC News . Получено 7 декабря 2012 года .

[12] «Детритальная остаточная намагниченность (DRM)» . Magwiki: магнитная вики для ученых Земли . Получено 11 ноября 2011 года .

[Tauxe-13] Jump up to: ^а ^{беременный} Таукс, Лиза (24 мая 2016 г.). «Химическая остаточная намагниченность» . Основы палеомагнетизма: веб -издание 3.0 . Получено 18 сентября 2017 года .

[Dunlop-14] Dunlop & özdemir 1997

[15] Макфи 1998 , с. 21–22

[16] Ставка 1998

[17] Херри, воздух; Ковачева, М.; Костадинова, М.; Shaw, J. (2007). «Архео -направляющие и интенсивные данные из сожженных структур в фракийском участке Халка Бунара (Болгария): эффект магнитной минералогии, температуры и атмосферы нагрева в древности». Физика Земли и планетарных интерьеров . 162 (3–4): 199–216. Bibcode : 2007pepi..162..199H . doi : 10.1016/j.pepi.2007.04.006 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

v Т и Геофизика
Overview	Outline Geophysicists
Subfields	Geodynamics Geophysical survey Geomagnetism Geomathematics Geophysical fluid dynamics Mineral physics Near-surface geophysics Paleomagnetism Seismology Tectonophysics
Physical phenomena	Chandler wobble Coriolis effect Earth's energy budget Earth's magnetic field Geodynamo Geothermal gradient Gravity of Earth Mantle convection Precession of the equinoxes Seismic wave Tide
Related disciplines	Geodesy
Geophysics portal Category Commons