地磁地磁场的长期变化详解.ppt

第三章 地磁场的长期变化 例如： 非洲磁异常中心，在经度方向变化就非常明显： 在1590年至2005年间， 这种方法称为纬度剖面谐波分量的漂移.日本的行武毅利用这方法分析了1829-1955年资料 ，得到 =-0.080/a， =-0.4440/a， =-0.0910/a。 一、古地磁学的基本原理的两个基本假设： 1、岩石的原生剩磁方向与岩石形成时的地磁场方向一致， 所以研究岩石的原生剩磁就能推测岩石形成时的地磁场方 向。这个假说的依据是岩石原生剩磁具有高度的稳定性。 2、古地磁场是轴向地心偶极场。 在地面任意点测定I后，可由上式计算磁余纬度Θ，再根据该点 的磁偏角D，可定出地磁极的位置。这样确定出的地磁极称为虚 地磁极（VGP）。 按偶极子公式，磁倾角I与磁纬度Φ，磁余纬度Θ的关系为： 虚地磁极的地理经纬度的计算 如图：观测点S的地理经纬度 虚地磁极P点的地理经纬度 G点为地理北极 在球面三角形GPS中，运用球面三 角形边的余弦定理 和正弦定理得： 古地磁学的工作方法： 1. 标本采集（标明样本的东西南北方向） 2. 资料整理（加工，测定） 3. 统计处理； 4. 剩磁稳定性检验。 （原生剩磁还是次生剩磁） 高斯系数年变率反映出的急变 10年左右周期， 与太阳有关么？ 地磁急变的物理机制目前还不太清楚，但根据全球 资料分析，可以确定急变起源于地球内部。很可能 ，它是地球外核磁流体发电机过程的一种急速变化。 （4）非偶极子场的西向漂移 非偶极子场的西向漂移： 比较不同年代的非偶极子场地磁场图， 可以觉察出整个图形有一种向西作缓慢移动的迹象。 非偶极子场的西向漂移特征： 1. 西漂的平均速度约为0.2°/a； 2. 非偶极子场的西漂是全球性的， 但是并非世界各地的漂移速度都一样。 3. 每年以10nT量级的速度增减 Fig 非偶极磁场Z分量的全球分布 (5）长期变化谱（周期） 根据对现代地磁资料及考古地磁资料所作的频谱分析表明， 地磁场的长期变化显示出某些优势周期，在时间谱上表现 为若干个峰值，其周期大约为 58年 450年 600年 1800年 8000年 10000年 等 确定方法：频谱分析 由实际资料看出 由高斯系数的年变率求出 但350年以上的周期由考古地磁学定出 磁矩的长期变化谱 磁矩存在约48年82年的周期 总结： 地磁场长期变特征 （1）时间特征 存在变化周期,周期有58年、450年、600年、 1800年、8000年、10000年 等。 （2）空间特征 存在西漂：磁极、异常中心等 西漂速度约0.2°/a 。 （2）空间特征 存在西漂：磁极、异常中心等西漂速度约0.2°/a 。 （3）整体特征 地心偶极子的强度和方向的缓慢变化; 地磁偶极矩以每百年5%的速度减小 ; 磁极位置缓慢移动，即偶极矩方向缓慢变化 。 非偶极子磁场的西向漂移 §3.2 地磁场的西向漂移 西向漂移比较系统的研究却是在二十世纪五十年代。 早在1693年，哈雷最早注意到地磁场的西漂 一、地磁场的西向漂移 从总体上看，地磁场长期变化焦点及世界异常中心向西迁移的 现象称为地磁场的西向漂移。 现代地磁图（D）与哈雷地磁图 （D）比较,可以清楚地看出西漂 地磁场西向漂移的主要特征 (1) 全球平均西漂速度约为0.2?/a。 西漂速率因地而异： 大西洋、欧洲和美国西漂明显， 东太平洋、西亚、加拿大、澳洲和南极洲西漂 很慢。 西漂的速率随时间而变化： 不同地区西漂速率的变化没有明显的相关性。 西漂主要发生在地磁场非偶极子部分。 正是几块大尺度磁异常的西漂构成了地磁场西 漂的宏观表象。 (5) 西漂也发生在主磁场的长期变化中。 二、向西漂移的速度及其计算 1．地磁图直接比较法 对比不同年代的地磁图，发现等变线焦点、零偏线、 零变线等特殊等值线在随时间缓慢西漂。 西漂速率=漂移量/时间差 直观、简便。 这种西漂现象在偏角图中最为清楚(为什么？)。 西漂速率=漂移量/时间差。 地磁场等偏线变化反映出的西漂 西漂现象在偏角图中最为清楚: 一方面因为等偏线大致沿南北方向，与之垂直的东西向移动最 易显示出来，而其他分量图的等值线基本沿东西方向，不易识 别西向漂移； 另一方面， 系数所表示的磁场对称部分在X，Z 分量图中很强，掩盖了任何可能的西漂迹象， 而Y分