沉积残磁

科普中国-科学百科 2018-04-25 作者:赵阳国

  沉积残磁(Residual magnetic field),又称沉积剩磁(depositional remanent magnetism),简称DRM,是指沉积岩中含有原岩的磁性颗粒,在固结成岩后具有的与外磁场方向基本相同的剩余磁性。

  简介

  在形成沉积岩的缓慢沉积过程中,微细的岩石颗粒按当时地磁场方向呈定向排列,这种颗粒的排列经沉积、压实、脱水后长期保存在沉积岩中。这样显示出的磁性称为沉积残磁(Residual magnetic field)又称为沉积剩磁,这类剩磁一般比较稳定。

  沉积残磁的强度

  沉积残磁的强度与定向排列的颗粒数目成正比,而这个数目又取决于外磁场,所以沉积残磁的强度JDRM也与外磁场(在弱磁场时)大致成正比。

  沉积岩的沉积残磁

  沉积岩中磁性物质大多来源于火成岩,因此本质上是热剩磁的,具有很高的稳定性。但是沉积岩中的磁性物质比火成岩少,所以沉积岩的沉积残磁比火成岩的热剩磁要低几十至几百倍。而且岩石形成后,其它作用引起的次生剩余磁性相对来说比较大,所以沉积岩的剩磁显得不稳定。

  岩石的剩余磁性

  岩石由许多矿物组合而成。矿物的磁性又可分为抗磁性的、顺磁性的和铁磁性的不同类型。抗磁性和顺磁性只有在外磁场存在的条件下才产生。而铁磁性物质,即使外磁场消失后仍具有永久磁性(剩余磁性)。剩余磁性的特点可以用“磁畴”的理论来解释:即随外磁场的变化,由于畴壁位移和磁畴磁矩转向的不可逆性,使之保留了很强的剩余磁性。然而岩石中能保留剩余磁性的矿物并不是简单的铁磁性物质。因为原子内部自旋磁矩的排列是很复杂的,在同一种物质里可以同时存在正的和负的交换效应。这样,就决定了物质的不同磁性类型。

  岩石中可以含有各个地质年代产生的不同类型的磁化强度,这可能与岩石中同时存在几种铁磁性颗粒有关。如火山岩中的赤铁矿可以在几百万年里保留其热剩磁不变,而与其共生的粗粒磁铁矿,可失去大部分与赤铁矿同时获得的热剩磁,与此同时却可获得相当显著的粘滞剩磁。

  剩余磁性分类

  岩石剩余磁性根据其成因分为以下五种类型:热剩磁(TRM)、沉积残磁(DRM)、化学剩磁(CRM)、等温剩磁(IRM)、粘滞剩磁(VRM)。

  热剩磁

  在地磁场中,岩(矿)石由炽热的岩浆通过它的居里点冷却到正常地表温度所获得的磁性,称为热剩磁。热剩磁不仅很强,而且特别稳定。如果在常温下,在磁场中获得等温剩磁,只要环境温度略有增加,或使用一定强度的交变磁场,就可以使剩磁消失。但在磁场中经高温冷却所获得的热剩磁,就是用很强的交变磁场,往往也不能完全退掉剩磁。火成岩的剩余磁性主要是属于热剩磁,比较稳定。

  化学剩磁

  在居里点以下的某一温度条件下,因化学作用使得磁性颗粒直径增大,或把原来的矿物变为新矿物,在此过程巾,受当时地磁场作用获得的剩磁称为化学剩磁。沉积岩和变质岩的剩余磁性的形成常与这种过程有关,它是一种比较稳定的剩磁。

  等温剩磁

  在温度为常温时,因外磁场作用而获得的剩余磁性叫等温剩滋。如闪电能使地面小范围的岩石产生剩余磁性,这种剩磁是不稳定的,它的大小和方向随着施加外磁场的大小和方向发生变化。做为次生剩磁的一种类型,它将给古地磁研究带来干扰。

  粘滞剩磁

  岩石长期受地磁场作用获得的剩磁,称为粘滞剩磁。由于热骚动,原来已定向排列的磁畴,将弛豫到后来的地磁场的方向,形成粘滞剩磁,它的强度与时间的对数成正比。因为地磁场强度处在不断变化之中,所以粘滞剩磁的方向可能与原生剩磁不同。某些岩石中,原生剩磁可能大部分衰减掉,次生的粘滞剩磁可能成为主要部分。由于它是次生剩磁的又一种类型,因此也是古地磁研究中的一种干扰因素。

  本词条内容贡献者为:

  赵阳国 - 副教授 - 中国海洋大学

责任编辑:科普云

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