古地磁学与环境学课件：第四章 构造磁学

Lecture4—构造磁学古地磁样品的采集与定向退磁技术与数据分析稳定性检验(数据的可靠性)与数据统计古地磁在大地构造和古地理重建中的应用1－古地磁样品的采集与定向

研究目的不同，采样方法和要求也不同采样间隔

地磁场非偶极子长期变化~105年构造磁学－古地磁数据覆盖时间间隔需不小于105年(Time-averagedpaleomagneticfield)采样工具－汽油钻、电钻等汽油钻电钻采样要求：年龄，岩性，分布，新鲜，稳定性检验通常表面风化可引起：磁铁矿－赤铁矿/铁的氢氧化物，导致由磁铁矿携带的NRM遭到破坏、形成次生CRM地形高点－Lighting-IRMThesamplesmustbeorientedbeforetheyareremoved.FromTauxeFromTauxeFromTauxe手标本采样方法Iflargelocalmagneticanomalies,asuncompassorientationisrequiredFromTauxe定向器－－定向精度：~0.5o反倾向方位角倾角1（顶面水平时D=0O）倾角2（顶面水平时D=90O）2－退磁技术与数据分析Rocksbecomemagnetizedinavarietyofways.Bothigneousandsedimentaryrockscanbeaffectedbychemicalchange,therebyacquiringasecondarymagnetization.为什么要退磁处理？热退磁技术磁性驰豫—MagneticrelaxationMt=M0e-t/ττ=feE1/E2=fevHcJs/2kTAF退磁技术Hc<=HAFAF退磁－－两分量磁场(mT)TwocomponentsThreecomponents单个样品实验数据分析如何从一系列实验数据获得“原生剩磁”(实际是ChR)？ChRKirschvink,J.L.(1980),‘Theleast-squareslineandplaneandtheanalysisofpaleomagneticdata’,Geophys.Jour.Roy.Astron.Soc.62,699–718.主向量分析褶皱检验(foldtestorbedding-tilttest)3－稳定性检验(数据的可靠性)与数据统计100%unfolding50%unfolding砾石检验(conglomeratetest)倒转检验(reversaltest)烘烤检验(bakedcontacttest)侵入岩剩磁方向围岩剩磁方向1－Foldtest，bakedcontacttest

通过了这两种检验，仅说明是在褶皱或火成岩侵入之前获得的剩磁，而并不能说明ChRM就是Primary剩磁；但没有通过这两种检验，则说明ChRM肯定不是Primary剩磁！2－Reversaltest

通过了倒转检验，说明剩磁记录了某一地质历史时期不同地磁极性的信息.没有通过倒转检验，则说明正、反极性至少有一ChRM为Seconday剩磁whereistheanglebetweentheunitvectorandthetruedirectionandisaprecisionparameter

Fisher分布(Fisher,1953)数据的统计与检验RNComputingameandirection

Fisher分布数据的统计与检验Dispersionestimatesk——precisonparameter平均方向与真方向的夹角影响古地磁数据准确度的主要因素

1.仪器精度等2.

样品定向3.

地层产状的测量4.

退磁是否完全5.

剩磁获得过程的不确定性6.

是否消除了地磁场长期变化7.

是否受到雷击的影响一致性检验方向的比较：N:I=51.7D=345.2a95=5.4R:I=-51.0,D=163.0,a95=3.6,Devi.=2一致性检验随机性检验：N=7,R=1.52,Rc=4.1895%一致性检验精度参数的比较：N=5,kb=5.17,ka=21.51,ka/kb=4.16F[2(N-1),2(N-1)]=3.4495%如何从实验数据计算

PaleomagneticPole?参考Butler书121-122页方向到古地磁极的转换如何判断古地磁极是否可靠？

1地层年代－误差15Myr2至少6个采样点、每个采样点至少6块独立定向标本，每个采样点的

95小于10度(新生代)或15度(中生代)

3

必须有退磁处理的数据4必须通过褶皱或倒转检验5选择稳定地块的古地磁极6相近时代正负极性必须共扼7

古地磁极与现今地磁极不重合古地磁基本假设－轴向地心偶极子磁场tanI=2tan地磁极－Geomagneticpole79oN,289oEVGP－spotrecordingPlaomagneticPole－Time-averagedpaleomagneticfield一系列古地磁极构成视极移曲线Time-averagedpaleomagneticfield：

我们还无法确定消除地磁场长期变和非偶极子所需的时间段，但可以肯定在400年－5Ma之间几个基本概念4－古地磁在大地构造和古地理重建中的应用早古生代早期（寒武－奥陶纪）华北与扬子等中国主要地块均位于南半球中低纬度地区，且均与东冈瓦纳大陆相毗邻或属于其一部分.寒武纪华北与扬子为两个相互独立的块体，运动以平移为主，旋转运动为辅.NCB和YZB显生宙以来古纬度和磁偏角变化NCB和TRM显生宙以来古纬度和磁偏角变化YZB和TRM显生宙以来古纬度和磁偏角变化扬子与华北块体在印支期的对接过程是先东后西的闭合模式，东部的对接发生在晚二叠世，西部闭合时代为晚三叠世.西部对接－东部应力释放－俯冲陆壳部分折返侏罗-白垩纪蒙古－鄂霍次克海通过由西向东的逆时针旋转封闭印支期中央造山带的碰撞是由华北和扬子地块通过由东向西剪刀式顺时针旋转封闭实现的早三叠世中国东部地块陆内旋转模型示意图晚前寒武，随着1100Ma形成的Rodinia超大陆解体，全球进入“IceHouse”KerrRA,SCIENCE287:(5459),1734-1736,2000.KerrRA,SCIENCE288:(5470),1316,2000.JenkinsGS,

SCIENCE288:(5468),975-976,2000.VincentWFetal.,SCIENCE287:(5462),2421,2000.RunnegarB,NATURE405:(6785),403-404,2000.HydeWTetal.,NATURE405:(6785),425-429,2000.寒武纪，生物大爆炸，冈瓦纳大陆（neartheSouthPole

）形成奥陶纪，古生代大洋将Laurentia,Baltica,Siberia和Gondwana分隔.

奥陶纪末可能是地球历史中最寒冷的时期，这时，冈瓦纳大陆大部均被冰层所覆盖！劳伦古陆与Baltica碰撞，古太平洋北支封闭消亡；

珊瑚礁扩散，陆地植物开始在大陆上生长！泥盆纪，早古生代大洋消亡，形成了pre-Pangea，淡水鱼从南半球迁移到北美和欧洲随着古生代大洋的消亡，古欧美和冈瓦纳开始碰撞，形成了Appalachian造山带北美和欧洲大陆与南冈瓦纳大陆碰撞，形成了西Pangea二叠纪，西Pangea出现大面积的沙漠，爬行动物南北相互迁移；

99%生命在大灭绝事件中消失，标志古生代的结束Pangea超大陆的形成，使得陆地动物可以在南北极间迁移，在二叠－三叠生物大灭绝后生命重新开始向多样性发展；暖水动物在Tethys发育南亚、中亚形成，一个宽阔的Tethys将南北大陆分隔，尽管Pangea还是完好的，但已经可以听到大陆解体的隆隆脚步声！

Pangea大陆开始解体，中大西洋重新将北美和非洲分开，同时东西冈瓦纳开始分离到晚白垩，南大西洋张开，印度开始与Madagascar分离，向欧亚大陆运动约在K/T界限时，由于彗星的撞击，诱