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对于AMS椭球,初学者最难判断的就是根据投影图来判断AMS的形状与方位。
我们再复习一下,如果短轴(圆圈)扎堆,长轴无定向,这就是一个典型的大饼状AMS椭球。如果长轴(方框)扎堆,短轴无定向,这就是典型的针状AMS椭球。
我们再来看几个复杂一点的情形。对于第一列,长轴有非常清晰的定向,而中间轴和短轴形成一个马鞍形,没有定向,所以这是一个较为典型的针状AMS椭球。对于第二列,短轴集中在中心(倾角为90°),而长轴和中间轴在水平面(倾角为零)随机分布,这就是一个典型的大饼状AMS椭球。对于第三列,三个轴好像可以分开,这个AMS椭球相对模糊,属于三轴和针状AMS椭球过渡的情形。第四列则是典型的三轴AMS椭球,三个轴都非常清晰地各自扎堆。
我个人非常喜欢这种T-P图。Y轴是形状因子T,T = 0代表着三轴椭球,T > 0代表着大饼状椭球,T < 0则代表着针状椭球。非常清晰,一路了然。
X轴则是各向异性度P,比如在针状椭球区,P越大,表示越拉长。
图中有一些数据,当P较小时,AMS椭球是针状,可是随着P的增大,AMS椭球的形状逐渐向大饼状转化。可以想象一种情形,我们把一个橄榄球沿着长轴进行压缩,慢慢地就会把这个拉长的形状压成一个大饼。
可见这种T-P图可以很好地展示AMS变化的动态过程。
在自然界中,PSD/MD颗粒在沉积的时候都喜欢把长轴放在水平面上,短轴在垂直面上。比如,你手中有一个烧饼,掉落在地上,肯定是长轴水平放置。这就会形成一个最为典型的大饼状沉积磁组构。此时K1的倾角很小,而K3的倾角则接近垂直。
要是K1的倾角变为高角度,比如80°,这代表着什么?
一般情况下,这代表沉积物后期可能受到了较为强烈的扰动。这个性质非常有用,是我们判断沉积物受到扰动的强有力证据之一。
初学者还经常会区分不清楚AMS长轴的倾角和古地磁剩磁的倾角,认为二者应该一一对应才对。我们在这里重点强调一下,这两个方向完全不同,没有必然的联系。别忘记了,M和颗粒物理长轴之间是可以有夹角的。
可是如果我们同时测量一个剖面的AMS长轴与短轴的倾角和古地磁倾角,就可以判断古地磁的倾角异常是扰动造成的还是真正的地磁事件。比如,我们把这种研究思路应用于中国黄土。中国黄土确实能够记录一些古地磁事件,但是也常常受到各种扰动形成古地磁倾角异常。如果古地磁倾角异常对应着AMS长轴高角度异常,这就说明前者可能受到了地层扰动的影响,而不是真正的古地磁事件。
上面提及长轴K1和短轴K3的倾角应用。K1的偏角(K1-Dec)有什么用处吗?
K1-Dec的用处更大,因为它代表着受到某种地质作用进行了定向排列。对于河流沉积物,K1-Dec可能代表着河流的方向;对于中国黄土,K1-Dec可能代表着冬季风的方向;对于熔岩流,K1-Dec可能代表着熔岩流的流动方向。
我们来看一个教科书级别的例子(Zhu et al., GRL, 2003)。早期火山喷发留下的火山口早已被后来的植被和地层覆盖。我们在该区不同的地方可以找到熔岩流。于是,定向采集这些零零散散的熔岩流标本,测量它们的AMS参数。可见,在MJ剖面,K1-Dec指向东北-西南;在YES剖面,K1-Dec则稍微指向北偏东-南偏西;而在JSB剖面,K1-Dec则指向东偏南-西偏北。我们把这些方向投影到地图上,三者的交点就确定了火山口的位置。
我们必须指出,熔岩流在流动过程中确实能够把磁性颗粒沿着熔岩流的方向定向排列。但是在熔岩流的边部和最前端,熔岩流会向下流动,此时AMS的结果会凌乱。
当原始的大饼状磁组构受到后期构造应力作用时,在T-P图上会表现出系统的变化。比如,T和P先减小,然后再变大。这种模式可以被用来指示构造应力影响。
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