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岩石磁学演绎 第24章 DRM倾角变浅 精选

已有 1708 次阅读 2020-2-26 11:43 |系统分类:科研笔记

        还有一类样品我们必须提及,那就是黄土、石笋、珊瑚等介质。黄土的压实很小,所以它不可能通过正常的Lock-in过程来锁定DRM,更多的是胶结过程。同理,石笋和珊瑚也不可能是传统的Lock-in过程。石笋靠的是CaCO3结晶胶结,所以它记录的磁场方向就较为准确。

靠压实过程锁定的DRM,其倾角经常会变浅。 

DRM倾角变浅是一个广泛存在的现象。我们想象一个极端情况,如果把一个沉积层都压成扁片了,所有的磁性矿物颗粒的长轴都会在水平面上分布,其倾角肯定会向水平方向偏转。

通过实验我们得知,在小倾角(<10°)或者大倾角(>80°)范围,倾角变化误差较小。在45°左右,倾角变浅的现象非常明显。通过经验公式,我们得出:

tan(I观测)= f * tan(I真实)

在这里f是一个常量系数(不代表频率),0 < f < 1

如果我们能够通过实验得到这个系数,通过矫正就可以把真实倾角给恢复。

第一种思路是利用AMS。在压实过程中,除了DRM的倾角会变浅,样品的AMS参数也会变化,比如P值会增大等。如果我们能够建立AMS参数和f之间的关系,就能通过AMS参数计算f

除了AMS,其它参数也有各向异性。比如IRMARM,相应的各向异性叫做AIRMAARM。对于剩磁来讲,AARMAIRM可能会比AMS更相关。但是和AMS比起来,AARMAIRM的测量方式会复杂些。

第二种方式就复杂了,利用了古地磁方向的统计特征。

我们知道,地磁场的极并不总是指向正南正北,而是围绕着南北方向打圈圈。在统计意义上,比如把几个百万年的极点统计一下,就会发现这个统计的极点才指向正南正北,这个模型叫做GAD模型。

由于极点的绕动,在地球上任何一个位置上的倾角和偏角也遵循一定的分布(椭圆形分布)。根据现今地磁场卫星磁测结果,我们发现,越靠近赤道,这个椭圆分布的拉长度(Elongation)就越高,越靠近高纬度,这个分布就接近圆形,拉长度变低。

Lisa Tauxe教授首先建立了一个拉长度和纬度变化的标准曲线,以它为模板,和实际数据去对比。

沉积物经过压实后,其倾角会变浅,其相应的倾角和偏角的分布拉长度也会变化。于是,利用tan (I观测) = f * tan (I真实)这个关系式,寻找一个合适的f值,使得改正的拉长度和理论拉长度一致,这样我们就认为寻找到了一个合理的f值,并用它来统一矫正观测的倾角值。这个方法叫做E-I矫正法。

火山岩记录TRM没有压实作用,倾角不会变浅。所以如果碰到沉积层和火山岩互层时,就可以把火山岩记录的倾角和沉积层记录的倾角相互对比,如果二者的值相似,就说明倾角变浅现象不明显。否则,就可以用火山岩的数据对沉积层数据进行矫正。

这看起来很合理,但是我们知道火山岩是间断性喷发的,记录的是瞬时信息。地磁场本身就是在变化的,瞬时信息会有偏差,所以,到目前为止,这种相比较的方法并没有完全解决这个问题。

还有一种方法,那就是把野外采集回来的沉积物,在实验室磁场环境中重新进行沉积实验模拟。尽管存在着这样或者那样的环境不一致性,通过沉积实验,改变外场的磁化方向,做一条I观测I真实之间的相关曲线,把f值拟合出来。尽管实验量很大,但是值得去做。

总之,和地学相关的数据都很复杂,因为所有信息都是被介质记录的,地质记录过程就是一个滤波器,或多或少都会对原有信息进行改造。因此,我们尽可能用多种方法对同一现象进行研究,如果多方法的结果有可比性,就会增加数据解释的合理性。

比如,我们可以同时做AMS校正和E-I校正,看校正后能否得到一致的结果。如果有火山岩数据,可三者同时对比。

有人会问,为什么要对沉积物的地磁倾进行校正?

古地磁学家通过地磁倾角来计算所处地方的古纬度。如果倾角变浅了,那么计算出来的古纬度就偏低。本来板块处在中纬度,倾角变浅后,就会把板块安排到低纬度,这在板块运动和古地理重建时,会产生很大的偏差。




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3 黄永义 唐自华 徐义贤

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