地球磁场—人类赖以生存的必须环境—第七章电(10)
关于DRM理论,理论上预测DRM为饱和磁化强度,而实验观测到其和外场成正比。后来很多工作都试图调和这种矛盾。
十四、沉积后剩磁
古地磁学中一般的观点是,DRM在水和沉积界面之下由于生物的扰动会重新排列。仅当磁矩是自由的或者粘附于凝絮物以及小球时(它们足够小能够物理重排),磁矩才会和外磁场(重)排列。简单来说就是颗粒必须被重新悬浮。所以,物理重新定向只能发生在最上面的沉积层中,这也是经常被重新悬浮的地带。
通过初始的生物扰动,底流等的再悬浮,沉积物在表面层获得剩磁。再悬浮的可能性从某些沉积物序列非常低(约0%)到其他的非常高(大于90%)之间变化。对于后者,通过放射性或稳定的同位素测得的年龄和磁化强度本身的年龄有很大的差别。
十五、等温剩磁
尼尔方程暗示磁性颗粒的矫顽力和驰豫时间有关系。如果磁场大于矫顽力,我们可以使不易改变的颗粒沿着外加磁场排列。将磁性颗粒处于强场中,将会使矫顽力小于磁场的颗粒转到更靠近外磁场的方,结果会产生处于磁场方向的剩磁。这种类型的剩磁称为等温剩磁(isothermal remanent magnetization, IRM)。
十六、天然剩磁
在自然界中我们采集的岩石样品会有一个剩磁,这些剩磁可通过不同的机制获得。这个岩石的剩磁称为天然剩磁(natural remanent magnetization, NRM)。NRM一般有好几个分量,每一个分量都有自己的历史。NRM必须被区分开,在找到来源之前也要非常小心地分析各个成分。
十七、磁滞回线
磁性颗粒置于循环的外加磁场时的情形,即磁滞回线。可以用多种仪器测量在变化的外加磁场B中磁矩m的变化,例如,振动样品磁力仪(VSM)、变梯度磁力仪(AGFM)。用AGFM测磁滞回线时,样品被安置在两个大电磁铁的磁极之间的样品杆上。样品的后面放置一个探头用来测量外加磁场,也就是测量产生的变梯度磁力。样品随着外加磁场的变化而发生振动,振动幅度的大小与外加磁场方向的磁矩成比例。根据磁矩来测量和标定样品杆的振动。
对于岩石样品,其中的磁性颗粒集合体具有单轴各向异性且随机排列,我们测得的磁滞回线实际上是成百万的单个颗粒的小回线的叠加。如果磁场首先增加至+Bmax,所有单个颗粒的磁矩将转向磁场方向,因此,净磁矩等于所有单个颗粒的磁矩的总和,即饱和磁矩。当磁场减小至零,单个颗粒的磁矩将返回其易磁化轴方向,许多颗粒的磁矩将与饱和磁场呈高角度,从而磁矩相互抵消。这个饱和后的净剩磁称为饱和剩磁。
十八、研究地磁场行为的动机
地磁场是复杂地球系统的一个组成部分,它与大气圈、生物圈、深部地幔相互作用。地磁场一个很有用的性质就是它的指北性(或指南性)。地磁场记录在地球科学的许多方面起了重要作用。因此,认识地磁场的行为对所有的地球科学家都非常重要。
古地磁方法经常是地层学和大地构造研究的一个重要手段,因为古地磁数据能够提供其它方法不能提供的时间和古地理位置的信息。因此,有必要知道从地磁场记录能够获得什么样的信息,这些数据会不会受后期叠加或者旋转作用的改变;同时,也有必要知道用多长时间的数据来做平均,才能获得合理的时间平均的地磁场(TAF),并且这一磁场是否能够用GAD模型来近似模拟。
首先指出了过去200多年地磁场强度降低的现象。导致人们怀疑地磁场可能会发生倒转。这种可能性有多大呢?地磁场在发生倒转前的行为会是什么样呢?地磁场的平均强度是多少?
为了能够回答上面提到的一些问题,我们需要研究地磁场。地磁场变化周期短至几十微秒,长至几百万年甚至几十亿年。对地磁场行为可直接精确地观测,但是只有几百年的观测历史,要想了解更长周期的地磁场行为,我们需要用古地磁学和考古磁学的研究方法。
磁场和电场只是外表形式上的表达不同而已,它们并没有什么本质上的太大差别。所以,磁性体与磁性体之间的相互作用原理与上述那电荷之间相互作用的原理也是基本差不多的,而电荷在磁场中与磁场的相互作用,其原理在本质上也与上述原理基本相同。
电场力、磁场力跟重力、弹性力、摩擦力一样,都是物理学常见的属性力,但在直观感觉性上却不尽相同,多数人感到前者比较“疏远”,而后者比较“亲近”。究其本质原因则是电场、磁场的概念部分较多,而且比较抽象,就多数人还停留在形象、直观的思维阶段。电磁相互作用力乃是带电荷粒子或具有磁矩粒子通过电磁场传递着相互之间作用的理念。
文章来源:《地球与环境》 网址: http://www.dqyhjzz.cn/zonghexinwen/2020/1008/340.html