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岩石磁学演绎 第25章 RPI曲线长啥样? 精选

已有 1242 次阅读 2020-2-28 10:06 |系统分类:科研笔记

         RPI曲线最大的优点就是它的连续性。

最为著名的一条RPI曲线叫做SINT800Synthetic intensity curve since 800 ka, Guyudo and Vale, 1999, Nature)。

通过这条曲线,我们发现地磁场强度一直是在变化的。在~780 ka的时候,发生了最后一次地磁极性倒转,叫做松山-布容极性倒转(Matuyama-Brunhes Boundary, MBB)。此时,强度处于非常低。之后RPI恢复到正常值的水平,开始了一些波动。有的时候磁场强度会低于4*1022Am2,这些情形被证明都对应着地磁极性漂移事件。还有一些RPI低值区,到目前为止还没有明确对应着任何地磁极性事件,但是越来越多的证据表明,很可能这些RPI低值区,都对应着一些小的地磁极性事件,但是受海洋沉积物分辨率的限制,无法记录。最近石笋研究有了新的进展。比如在90 ka左右,RPI显示一个低值,石笋记录明确显示了一次地磁极性事件,我们称之为post-Blake事件。目前大家最为熟悉的地磁事件叫做Laschamp事件,发生在40 ka。这个事件看似具有全球性,乃至于可以用来对海洋沉积物提供定年点。

我们把镜头拉近,看看过去75 ka以来的RPI变化特征。Laj教授在绝对古强度和相对古强度方面做了很大的贡献。北大西洋RPI合成曲线目前成了RPI全球对比的重要标准曲线之一。显然,41 kaLaschamp事件最具有特征性。此外,在64 ka也有一个范围宽泛的低值区。整体来看,在10 ka75 ka之间,有7-8个低值特征,这些特征常被用来进行年代框架构建。

如果沉积序列很长,记录了MBB,那么我们很容易就获得0.78 Ma这个年龄控制点。但是,如果沉积物序列较短,或者沉积速率太高,都无法记录到MBB,这时候就无法用传统的磁性地层学来构建年龄。比如,在中国东部大陆架区东海区,沉积物沉积速率太高,打个200米钻孔,都没发现MBB,这对定年造成了一定的困扰。

氧同位素曲线目前是海洋沉积物中主要的定年手段之一。可是在北太平洋地区,海水上涌,其碳酸盐补偿深度(CCD)很浅,碳酸钙的虫壳被溶解了,根本无法记录有效的氧同位素曲线。

此时,RPI曲线会提供特别重要的年龄线索。根据RPI和气候曲线的主要特征,同时与全球标准曲线对比,就会得到“自洽”的年龄框架。这种研究思路已经在北太平洋以及东海进行了应用,取得了很好的效果。

SINT2000Jean-Pierre Valet教授课题组的又一里程碑式的RPI研究成果。他们把RPI的变化特征拓展到过去2 Ma。该曲线再一次证实了,在每一次地磁极性发生倒转的时候,都对应着强度的大幅度降低。从整体上来看,RPI2 Ma以来有一个逐渐上升的趋势。

我们现今的磁场整体处于一个较高的水平。过去100年来,地磁场的强度快速下降,让人们产生了一些恐慌感,怕强度降低后发生地磁极性倒转。对于完全的极性倒转,我们不必担心,在过去1 Ma以来,地磁场强度有很多次比现在更低,但是都不会引起倒转。但是,那些持续时间较短(几百-几千年)的小事件会频发发生。对人类来说,这个时间尺度也足够对人类生存环境产生重大的影响。

随着时间尺度的延长,我们如何才能判定以上的RPI变化特征是合理的?

在此,我们根据洋壳记录的地磁场变化特征,二者对比一下便知。

通过对比,我们发现在低频特征上,RPI和洋壳记录的地磁场相对变化特征几乎可以一一对比,这就说明了RPI记录还是能够记录地磁场信息的。但是我们也发现,在很多细节地方,还存在着差异。这有两个原因,第一,洋壳扩并不是匀速的,在扩张速率比较慢时,会丢失一些细节信息。第二,RPI记录还受其它因素影响。但是,无论数据距离完美还有多远,就目前的曲线来看,已经揭示出地磁场强度一直在变化的特征。

 




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