【zt】地磁學(Rock Magnetism)的研究
作業內容地磁學(Rock Magnetism)的研究
地球的磁場有兩個磁極,一個向北,一個向南,好像地球內部有一塊大的磁鐵一樣,這南北磁極定部和地球的南北極一致。每一個帶磁性的礦物都有一個居里點( Curie Point ),這代表一個溫度,在這溫度以上,礦物的磁性全部消失。當岩漿冷凝到一個礦物的居里點以下時,這個礦物就開始具有弱磁性,其磁極的排列和當時地球磁場的南北磁極相同。
當岩漿在海底從中洋脊湧出來的時候,在它冷卻到居里點以下時開始具有磁化,依指向當時的地球磁極方向排列。因為積性岩漿不斷從中洋脊中湧出,造成心的海洋地殼,都慢慢具有磁極化,以後逐漸向兩兩側擴移,構成慢慢移動的磁帶。
英國劍橋大學的范恩和馬修士在1963年著文,首先證明海底中洋脊兩邊有磁性異常出現,同時指出地球磁場在一定時間內有地磁到轉反向的現象出現。如果岩石的磁場和現在地球磁場的南北兩極排列方向相同,這就叫做證異常。他們在中洋脊兩旁的岩石里都找到了磁向不同的好多磁帶,彼此對秤。其磁帶的磁場排列方向是正負相閒的,也就是說一組的磁場和現在地球的磁場相同,其相鄰的一組則相反。再最近的450萬年之內,地球的磁場以金到轉有九次之多。地球上現在的正異常已經有了70萬年的歷史,在它之前,有一反衣常發生在250萬年以前。
到了1966年,范恩氏已經證實在海底中洋脊的兩側,有相互平行正負交替的磁場異常帶出現,這可以證明地球每隔一段時間,地球磁場的南北磁極方向就要倒轉一次,當中洋脊中溢出玄武岩岩漿時,如果當時南北磁極和現在的地球磁場相同,就造成正異常。地球磁場的南北磁極倒轉就變為負異常,如此可以造成正副交替的磁帶分裂在中洋脊的兩側。這樣海底擴張學說就得到地磁異常的證據。普通正常磁場的平均延續時間是42萬年,倒轉磁場的平均延續時間是48萬年。正負磁場已經延續了約70萬年。所以由地磁的研究可以探討海底的演變始和大陸的移動。
地球磁場倒轉的研究可以由海底擴張的學說來說明,當海底中洋脊發生裂縫向兩側破裂時,玄武岩劉就從裂縫中噴出成為岩脈或海底熔岩流,這些熔岩凝結後久旱現在磁場相同的磁極。這玄武岩流就沿著中洋脊造成磁極正異常的心海洋地殼。大約在250萬年以前,地球磁場的南北極發生倒轉,所以在中洋脊造成的心地殼變成了反異常的磁極,這樣就產生了一成反異常的地殼。若干萬年以後,地球的磁場又轉為正異常,而在中洋脊兩側分裂正負異常的磁帶。很多地方海洋中的磁極測定已經完成,而洋底地磁倒轉的形式也已經確定。這些研究大部分的深洋海底是再最近六千五百萬年以內造成的,也就是大部分在新生代時期造成的。
在海底中洋脊兩廁所看到的正負磁帶也可以在大陸上的玄武岩或其他岩層中出現。在大陸岩層的垂直層序中,其中所含磁性物質也可以發生不斷磁正負倒轉的現象,這就是地質時間章所說的地磁地層學的原理。
地磁的長年變化
根據長年的詳細觀測及精密推算結果顯示，地球磁力的方向和強度是時時在慢慢不停的變化。有的變化是因磁極位置之移動進而使磁力線的強度及方向有所改變。有先變化是由於各岩石附近的磁性局部改變。有些變化是由於各岩石此兩種磁性變化皆起因自地球內部者。另外尚有因太陽輻射強之不同所引起之磁變化。由於磁極的位置和強度及其他因素之變化而使全球之地磁起了緩慢而長久的變化，稱之為長年變化。由古地磁學之研究，吾人確知在一億年以前的悠久地質史代中，地磁曾經移動了很遠的範圍。據已經證實的資料顯示，在過去一億年以前的地質史中，地磁之二即因移動而戶掉換其位置者，至少有七次之多。在七次磁極互掉換位置的過程終或進行時，因磁場之極度混亂而消失了。據了解在一億年以前平均美150萬年左右地磁即互換位置一次，每次約歷時5000 年即完成一次。至於為何會如此，迄今尚未完全了解。
又根據古地磁研究的顯示，在過去的八千年當中地球磁極位置即磁場形態變化不大。又劇最近150年來精密觀測結果證明，在過去150年當中，全球的磁力強度正在繼續緩慢的減弱當中。又知此減弱是從2000年前該使進行。另外吾人知在過去的8000年當中地磁的磁偏角即磁傾角亦每年以0.2至0.4之速度緩慢向西移動，顯有移出南北緯60度以外之範圍。所以8000年以來大體上和現在差不了多少。
近代磁場長年變化之情形
近數百年來，人類對地磁之重要性漸漸注意並加以觀測之。英法兩國皆於16世紀中葉開始對地磁之變化加以記錄，並將每年記錄之平均值加以整理，繪出變化曲線圖用以示明倫敦及巴黎兩地磁偏角及磁傾角長年變化路徑。
又根據觀測得知,再1940至1945的五年當中,全球平均磁力是慢慢在減弱。雖然有的地方磁力有些增強,但別處減弱的地方很多。如在南美及南非洲隻南海中平每年的磁力了120加瑪以上。此外全球的磁動量亦在漸漸減弱之中,根據研究,其減弱的速度是過去100年終減弱了5%的磁動量。如以此等速度繼續減下去的話,則整個地球的磁動量將於2000年內完全消失。但事實上絕難如此。
原 因
至於第磁長年變化的原因,可能是由於地殼中各部分物質的溫度,密度或導電係數有了變化,因而使其所感應出的電流有變化,進而使地磁的情形亦隨之而變。
地磁長年變化的另一原因可能是由於太陽黑子活動感應所致。吾人皆知太陽表面黑子突然增多時,其所輻射出來的太陽風比平時強的多,因而大大改變了地磁磁場的型態及強度。當黑子少時,地磁比較正常。通常黑子活動的週期為11年。所以大致上平均每11年地磁磁場及有一次小小的變化,又在一年的時間內,地球磁場變化大多在春分和秋分前後發生。其他時間磁場較為正常。此外地磁變化亦與太陽的旋轉週期有關。太陽並不以一個剛體型態旋轉,而是各處旋轉不等。太陽赤道附近旋轉最快,而兩及最慢。大體而言,可視為每27天旋轉一週。如有一些太陽黑子是較長期性的,擇期對地球正面輻射的影響也會隨此27天之週期而變化,進而感應地磁使之亦隨27天的週期而變化。
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