海洋地磁学 -海洋磁力测量技术规范

南方科技大学海洋科学与工程系（简称“海洋系”）海洋磁学中心（Centre for Marine Magnetism, CM2）团队在海洋条带状磁异常研究方面取得新突破，构建出目前最长的（11百万年以来）地磁场强度连续变化曲线。相关成果以“Geomagnetic Field Paleointensity Spanning the Past 11 Myr from Marine Magnetic Anomalies in the Southern Hemisphere”为题发表在地球科学领域权威学术期刊Geophysical Research Letters上。

2 Z& H7 f* j7 j

% l5 f/ j2 v0 V; u. H

地磁场阻止太阳风和宇宙射线袭击地球

, L1 B8 A8 `7 R0 V. E7 [, j! c

（图片修改自：LIU Qingsong. Will the Earths magnetic reverse its polarity in the near future? Solid Earth Sciences 5(4):247-248 DOI: 10.1016/j.sesci.2020.09.003）

地磁场是地球的保护伞，阻止了太阳风和宇宙高能粒子袭击地球。因此，地磁场的强度和方向变化规律及机制，一直是最前沿的科学问题。之前，人们对地磁场强度变化的认识主要依赖沉积物记录。长时间尺度的记录需要非常厚的沉积序列，受此限制，目前科学家只构建出了八百万年以来的强度变化特征。沉积物记录有复杂性和多解性，因此急需独立的记录来验证这些特征，同时，还需要进一步拓延地磁场强度变化时序。

2 r6 n `3 n$ k4 T% v7 k

除了沉积物，从海底大洋中脊上涌大量玄武岩岩浆，冷却后形成海洋地壳的同时，也能记录地磁场信息。基于新的算法与严格的数据检验，海洋科学与工程系海洋磁学（CM2）团队通过观测到的海洋磁异常数据的处理和分析，构建出目前最长的（11百万年以来）连续的球磁场强度变化曲线。

! c1 N' }2 j, j# \) \7 G

j; W& L. `; o4 B- b

图1 三个研究区域的位置图。图中红色阴影表示0-11 Ma的洋壳分布，黑线表示每个区域挑选出来的磁异常剖面。

+ z7 Y+ `# {" E0 W* T: |

" Q* }- o2 B: d

研究区域位于太平洋和印度洋三个快速扩张洋脊(图1)。研究团队首先对磁异常剖面进行误差分析，提高信噪比；然后通过信号分析处理，去掉地表地形和纬度不均一等的影响；接着确定剖面上倒转边界的位置和年龄框架；最后通过不同区域的数据叠加，削弱了局部磁异常的影响，最终获得了不同区域的三条综合磁异常曲线 (图2)。

: w& ^& o6 P- B* a8 N- E% K r: H

- E4 D0 }$ D) ?

图2 三条磁异常叠加剖面(红色)，南大西洋磁异常记录(蓝色)和沉积物得到相对强度转换成绝对强度(绿点)以及模拟磁异常曲线(绿线)的比较。

研究结果显示，地磁场强度除了具有大尺度变化特征外，还额外叠加了很多20-40万年的短波长异常，标记为B、G、C系列。通过将这三条磁异常剖面与其它方法获得的数据进行比较，发现不同方法的结果非常一致 (图2)，验证了这些特征的可靠性，同时证实这些短波长异常反映了地球磁场古强度的波动。

CM2团队构建的11 百万年以来地磁场强度的波动特征，反映出地磁场的长时序不稳定性，为解译地磁场变化机制提供了重要依据。此外，这些特征还可为长时间尺度沉积物记录提供年代学参考。

; z2 N- L8 t" K% F% Q

南方科技大学海洋科学与工程系博士后李园洁为该论文的第一作者，讲席教授刘青松为论文通讯作者。南科大为论文第一单位。以上研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金与深圳市科创委的支持。

/ V4 M" J$ t7 M' S

论文链接：

https://doi.org/10.1029/2021GL093235

供稿：海洋科学与工程系

通讯员：颜莎

编辑：劳湘雯

! x c- B. p" R4 Q1 C $ k8 u) b" S2 y' _$ O