hody是什么意思y的用法读音典

://

第43卷第5期

2000年 9月

地球物理学报

CHINESEJOURNALOFGEOPHYSICS

Vol.43,No.5

Sep.,2000

[文章编号] 0001-5733

(

2000

)

05-0719-06[中图分类号] P318

等温剩磁各向异性及其在磁倾角

校正中的应用

方大钧 沈忠悦

(浙江大学地球科学系,杭州,310027

)

谈晓冬

(美国Lehigh大学地球与环境科学系,Bethlehem,PA18015,USA

)

[摘 要] 等温剩磁各向异性是一种新的磁组构研究方法.与非滞后剩磁各向异性的参数

一样,等温剩磁各向异性的参数直接与岩石中的携磁矿物颗粒形状有关,它直接反映了岩石

形成与压实作用下携磁矿物的变形和变位.利用等温剩磁各向异性技术,有可能对磁倾角偏

低进行有效的校正.本文介绍了等温剩磁各向异性及其在磁倾角校正中的应用,并以塔里木

盆地库车拗陷的苏维依组红色砂岩的实验为实例,获得磁倾角校正值,与理想的欧亚板块磁

倾角值十分吻合.

[关键词] 等温剩磁各向异性,塔里木盆地,苏维依组,磁倾角校正.

1 引 言

磁倾角是原始古纬度的记录,因此是古地磁研究的关键数据,它对确定地块的位置及

运动学、动力学研究至关重要.长期以来,古地磁研究中将测2022年虎年春节手抄报 试得到的数据,作为地磁场

作用的结果.这一概念,近年来受到了质疑和挑战.许多学者着手研究岩石磁学性质来

区分与校正沉积岩中的磁倾角偏低的可能性,以及研究偏低幅度和机制等问题[1—4],并

认为沉积岩中粘土的含量对磁倾角偏低起着十分重要的作用,偏低量可高达15左右.表

明了在自然界,由压实作用引起的磁倾角偏低确实存在.磁倾角校正技术的应用,其意义

不仅仅在于提高古地磁数据的精度,对重新评价以往的古地磁倾角数据结果、修正以往的

大地构造模式,有着十分重要的意义.

2 等温剩磁各向异性及其测定方法

等温剩磁各向异性(

AIRM

)是近年来得到快速发展的剩磁各向异性研究方法.等温

[收稿日期] 2000-01-24收到,2000-05-30收到修定稿.

[基金项目] 国家自然科学基金项目(

49974016

)

.

[作者简介] 方大钧,男,1935年生,1955年毕业于南京大学地质系,现为浙江大学地球科学系古地磁研究室主任,教

授,博士导师,一直从事中国三大板块的古地磁与构造磁学研究.

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剩磁是指在常温下岩石被磁化,磁场强度返回零时的岩石剩磁.等温剩磁各向异性的测

定是通过不同方向磁化后获得等温剩磁张量,从而计算得到等温剩磁椭球体的主轴

K

max

、K

int

、K

min

大小和方向.其方法为:分别以样品的X、XY、Y、-XY、XZ、Z、-XZ、

YZ、-YZ9个方向,充磁后测定9组x、y、z分量数据.每个方向测定等温剩磁后,都需

要进行反向充磁以退去先前被充上的磁性,再进行下一个方向的等温剩磁测定.最后应

用最小二乘法,求出等温剩磁张量,方法与AMS计算相同.可表为

K

a

=AK,

式中K

a

为若干个方向等温剩磁组成的列向量,K为等温剩磁对称张量6个独立分量

K11、K22、K33、K12、K13、K23所组成的列向量,A是系数矩阵.经正交变换,K张量

表示为对角矩阵的形式

K=

K100

0K20

00K3

,

其特征值和特征向量即是等温剩磁各向异性主轴的大小和方向.最后将等温剩磁各向异

性主轴方向转换到现代地理坐标上.在磁倾角校正时,常测定部分等温剩磁各向异性,它

们用Z轴方向分量与X轴方向分量来表示.其方法为:

(1)将与样品层理呈45方向,从低到高磁场强度进行逐步充磁;

(2)在旋转磁力仪上测定Z轴方向与X轴方向的剩磁分量;

(3)以同样磁场强度进行反向充磁,以期退去已充上的磁性;

(4)提高一个充磁强度量值,重复进行上述测定步骤.

等温剩磁各向异性与样品中少量的携磁矿物颗粒形态有关,反映了岩石形成与压实

作用下携磁矿物的变形和变位.

3 等温剩磁各向异性在磁倾角校正中的应用

沉积岩的磁倾角误差是由沉积作用、沉积后的压实作用和后期的构造变形等造成的.

随着埋藏压实作用的进行,岩石体积减少,沉积岩中的磁性颗粒,尤其是长条形的颗粒在

压实作用过程中往往倾向于平行层理排列,从而使磁倾角偏低.Jackson[5]首先从理论和

实验上发现了非滞后剩磁各向异性与磁倾角偏低存在有良好的一致性,并用非滞后剩磁

各向异性校正这类倾角偏低.对于以磁铁矿为携磁矿物时,用一定强度区间的交变磁场

退磁的同时,给予一个恒定的小直流磁场充磁,以获取非滞后剩磁各向异性[6].这时的倾

角校正可由以下公式求得

tan(

I

ChRM

)

tan(

I

corr

)

=

A

z

(

a+2)

-1

A

x

(

a+2)

-1

,

(1)

式中A

z

和A

x

分别是规一化最小和最大非滞后剩磁各向异性;a是单畴颗粒的磁各向异

性因子:I

ChRM

为特征剩磁倾角;I

corr

为岩石应有的磁倾角.

然而,红层中的携磁矿物往往为赤铁矿.由于赤铁矿的矫顽力大大高于磁铁矿,无法

用上述的方法获得非滞后剩磁,但可以用等温剩磁各向异性来进行磁倾角的校正.这时

027

地 球 物 理 学 报 43卷

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以超高强度充磁仪进行充磁来获得等温剩磁各向异性.因公式(1)中的a值,对于赤铁矿

来说是无穷大的,Hodych和Buchan[7]提出了一个经修正后的模式,并可以用下式进行倾八年级上册语文古诗18首

角校正计算

tan(

I

ChRM

)

tan(

I

CORR

)

=

A

z

A

x

=tan(

I

IRM,45

)(2)

式中,I

IRM,45

是与沉积层理呈45方向外加磁场上获得的等温剩磁倾角.

为获取I

IRM,45

等温剩磁倾角和操作上的方便,通常在钻取岩芯时,尽量使岩芯Z轴

方向垂直于层理方向.

我们使用美国ASCScientificInc.公司生产的IM-10-30脉冲充磁仪,进行充磁和

退磁.通过使用不同的充磁线圈和控制充磁电流,该脉冲充磁仪最大充磁强度可达5T,

大大超过了赤铁矿的矫顽力,所以完全满足以赤铁矿为携磁矿物的岩石退磁效果.

4 塔里木盆地库车拗陷早第三纪苏维依组的磁倾角校正

塔里木盆地库车拗陷下第三纪苏维依组红层中的磁倾角偏低,早已引起人们的注意.

我们对苏维依组砂泥岩48个样品的古地磁研究表明,其平均倾角为I=43.7,

95

=

3.8[8],与Besse和Courtillot提出的理论方向应该为Dec=10,Inc=60,

95

=3[9]相比

较,具有十分明显的倾角偏低.

塔里木盆地下第三系苏维依组砂泥岩的热清洗温度为675℃,等温剩磁的饱和磁化

强度达1.3T,故携磁矿物为赤铁矿[8].因此,无法用常规的交变退磁来清洗,必须用高强

度等温剩磁及反向充磁来退磁.所以,磁倾角校正过程中,用公式(2)来计算.

我们对塔里木盆地库车拗陷第三纪苏维依组进行了磁倾角校正,校正结果列于表1.

由表可见,在低强度外加磁场时,磁倾角的校正值与欧亚大陆第三系磁倾角的理论值

表1 部分等温剩磁各向异性对特征剩磁倾角的校正

Table1 CorrectionofChRMinclinationbypartialanisotropyofIRM

样品1样品2

外加磁场

强度(mT)

I

IRM

/

()

I

ChRM

/

()

I

CORR

/

()

外加磁场

强度(mT)

I

IRM

/

()

I

ChRM

/

()

I

CORR

/

()

4030.44255.92032.14356.1

8031.74255.65033.84354.3

15032.24255.010034.34353.9

30031.54255.830032.44355.8

60029.84257.560030.54357.7

90028.84258.690029.74358.6

注:I

IRM

IRM倾角;I

ChRM

ChRM倾角;I

CORR

校正后的倾角.

127

5期 方大钧等:等温剩磁各向异性及其在磁倾角校正中的应用

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图1 等温剩磁部分各向异性

与实验样品层理方向呈45外加磁场作用下,获得部分

IRM各向异性细粒级样品比粗粒级样品具有显著的

IRM倾角偏低;①、②、③分别表示样品1、2、3

Fig.1 PartialanisotropyofIRM

Inc=60[9]仍有4的偏低,而在高强度的外

加磁场下,其校正结果已非常接近理论值.

表明在高强度外加磁场下的等温剩磁部分各

向异性可以用来校正磁倾角偏低.

为验证磁倾角偏低现象是否主要由压实

作用引起的,我们在美国Lehigh大学古地磁

实验室采用人工碎屑压实装置,进行了初步

的压实作用对磁倾角的影响研究.我们在实

验室中做了系列的压实实验.苏维依组砂泥

岩破碎后,先分离出粘土粒级和粉砂粒级两

部分,再分别重新压实.同时施加与水平面

呈45的外加磁场,以获得等温剩磁各向异

性.压实过程中,压力逐渐增加到0.25MPa.

结果显示,压实后,粗粒级样品体积减少了

12%,而细粒级样品体积减少了75%.图1

表示逐渐增高外加磁场强度时,IRM剩磁倾角变化.它具有2个特征:

(1)粘土级细粒岩

石具有显著的压实引起的倾角偏低,等温剩磁倾角偏低量可达15。粗粒级岩石由压实

引起的磁倾角偏低仅3,IRM倾角偏低2;

(2)随着磁场强度的增加,IRM倾角偏低量也

有增大的趋势.粗粒级样品IRM倾角与外加磁场的倾角基本一致;细粒级样品在外加磁

场为50—进学解 600mT时,IRM倾角偏低15.由此可见,压实作用确实会造成磁倾角偏低现

象.

5 讨 论

磁倾角异常偏低现象在许多地区都己发现,如西班牙、加拿大的纽芬兰、阿尔卑斯的

Ibria到帕米尔高原[7];尤其是亚洲中部地区、塔里木盆地、Fergana盆地、塔吉克盆地,吉

尔吉斯—天山、天山褶皱带的西部,从侏罗纪到第三纪的红层中,与欧亚参考极相比,都有

15—30的磁倾角偏低现象.对于这种磁倾角偏低现象,已有多种解释,如大陆缩短、非偶

极子场、偏斜非轴向地心偶极子理论等均不能进行合理解释.因此,探讨其倾角偏低的原

因就成为当今构造磁学研究的一个重要命题.塔里木地块下第三系的磁倾角I=

43.7[8],与Besse和Courtillot提出的欧亚板块同时期的理论磁倾角Inc=60[9]相比较,

古纬度之差达16.3,相当于有1700km的差距.如果按Yan的古地磁结果,也有1400—

1060km[10],而最近Cogne则认为有700—1000km的距离[11].塔里木地块北部如哈萨

克斯坦等,至今尚难以解释自白垩纪以来存在有容纳1000多千米的大陆缩短,也不可能

在如此长时间内存在非偶极子场和偏斜偶极子场.Cogne把这种磁倾角偏低解释为欧亚

板块APWP的位置测算有误所致,但目前尚需西伯利亚、蒙古等北部地块进一步的地质

与古地磁资料来证实[11].故至今没有一种理论可以满意地解释倾角偏低的原因.我们的

研究认为,压实作用可能是导致磁倾角偏低的重要原因.事实上,比解释磁倾角偏关于思念家乡的唯美句子 低的原

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地 球 物 理 学 报 43卷

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因更为重要的是,要对其偏低量和校正量作出一个估计.

一些学者提出如塔里木地块早第三纪至白垩纪存在磁倾角偏低,那么白垩纪以前的

地层为何未见因压实作用而引起倾角偏低呢?我们认为,白垩纪以来,由于塔里木地块受

西藏地块的北移推挤和天山的阻挡,形成了库车拗陷,开始接受快速沉积物堆积.在短短

的几百万年的时间内沉积了厚度达到数千米的巨厚的沉积物.另外,如第三系沉积物中

粘土级成分占了较大的比例,这些都很容易导致在上覆岩石静压力作用下,沉积物失苏轼最有名的十首诗词赏析 水,

体积减小,造成了磁倾角偏低.与之相比,老地层的沉积速率低,时间跨度大,表观的磁倾

角偏低量不太显著.

参 考 文 献

[1] ssfulrockmagnetictechniqueforcorrectingpaleomagneticinclinationshallowing:Casestudyof

theNacimentoFormation,NewMexico,.,1997,102

(

B3

)

:5193—5205.

[2] AnsonGL,tion2inducedshallowingofthepost2depositionalremanentmagnetizationinasyn2

.,1987,88,673—692.

[3] ArasonP,tis.

Res.,1990,95:4501—4510.

[4] teinclinationvaluesfromdeep2seasediments:AreexaminationoftheCretaceousPacificrecord.

.,1990,17:101—104.

[5] JacksonM,SKBanerjee,JAMarvin,etal.,Detritalremanence,inclinationerrorsandanhystereticanisotropy:

s.J,Int.,1991,104:95—103.

[6] 沈忠悦,王兆梁,方大钧等.非滞后剩磁各向异性.地球物理学报,1999,42

(

4

)

:572—576.

SHENZhong2Y峭壁的拼音 ue,WANGZhao2Liang,FANGDa2Jun,ropyofAnhystereticRemanentChineseJ.

Geophys.,1999,42

(

4

)

:572—576.

[7] HodychJP,ilurianpaleolatitudeoftheSpringdaleGroupredbedsofcentralNewfoundland:a

paleomagne.,1994,117:

640—652.

[8] FangDa2Jun,TanXiao2Dong,minarystudyoftheeffectofcompactionontheinclinationofre2

depositedhematite2bearingsedimentsdisaggregatedfromEoceneredbeds

(

SuweiyiF

m

)

fromtheTarimBasin,

ting,1997,GP71A-01,SanFrancisco.

[9] BesseJ,dandsyntheticpolarwanderpathsofAfrican,European,NorthAmerican,andIndian

.,1991,96:4029—4050.

[10] YanC,CogneJP,esternChina.

.,1992,114

(

1

)

:17—38.

[11] CogneJP,HalimN,ChenY,ingtheproblemofshallowmagnetizationofTertiaryageinAsia-In2

sightsfrompaleomagneticdatafromtheQiangtang,Kunlun,andQaidamblock

(

Tibet,China

)

,andahypothesis.

.,1999,104

(

B8

)

:17715—17734.

327

5期 方大钧等:等温剩磁各向异性及其在磁倾角校正中的应用

://

ROCKANISOTROPYOFISOTHERMALREMANENT

MAGNETIZATIONANDITSAPPLICATIONSIN

CORRECTIONOFINCLINATIONSHALLOWING

FANGDA-JUN SHENZHONG-YUE

(

DepartmentofEarthSciences,ZhejiangUniversity,Hangzhou310027,China

)

TANXIAO-DONG

(

DepartmentofEarthandEnvironmentalSciences,LehighUniversity,Bethlehem,PA18015,USA

)

[Abstract] Anisotropyofisothermalremanentmagnetismisarecentlydevelopedtech2

ametersofanisotropyofisothermalremanentmagnetism

flectthedefor2

ofthispaperistoshowitsap2

tudywasperformedoncorrecting

inclinationshallowingoftheredbedsofSuweiyiformationofEoceneinKuchedepression,

ultshowsthecorrectedinclinationisverymuchconsistentwiththethe2

oreticalinclinationofEurasiaplate.

[Keyword] AIRM,Tarimbasin,SuweiyiF

m

,Inclinationshallowing.

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地 球 物 理 学 报 43卷