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新华社:绘制海底“磁性条形码”追溯南海“岁月之歌”

       新华社“决心”号3月13日电(记者张建松)如果将地球磁场自形成以来的不断变化,比喻成一首“岁月之歌”,包含磁性颗粒的海底岩石或沉积物,就好比这首歌的“录音机磁带”。研究“磁带”最初的磁性记录,可以追溯“唱歌”年代,判断地层“年龄”。

       这种研究方法被称为“磁性地层学”。自上个世纪60年代大洋钻探开展以来,磁性地层学就成为重要的岩芯样品定年方法,与有孔虫、超微化石等生物定年相互印证。

       正在南海北部开展大洋钻探的“决心”号上,科学家团队中的古地磁组共有3人:来自同济大学海洋与地球科学学院的副教授易亮、来自美国普渡大学的博士生张杨、来自美国加利福尼亚州立大学的助理教授史蒂文·斯肯纳(StevenSkinner)。

       他们在船上的主要任务,就是通过研究从南海海底钻取的岩芯古地磁,绘制出“磁性条形码”,判断岩芯样品“年龄”,追溯南海的“岁月之歌”。这不仅需要在船上对岩芯样品进行一些复杂检测,同时还需要进行修正研究。

       “由于岩芯在海底钻取过程中已经受到了很多干扰,我们首次需要对样品进行‘清洗’,即退磁处理;然后再用船上的低温超导磁力仪,测出岩石或沉积物最初记录的地球磁场特征,即天然剩磁。”易亮介绍说。

       在自然界,比如岩浆和沉积物中,存在许多具有磁性的天然矿物。在岩浆冷却结晶或沉积物形成时,这些矿物会因地球磁场的作用,随当地磁场方向进行一致、有序的排列,将当时地球磁场特征的信息,稳定地保存在所形成的岩石中,这被称为“天然剩磁”。

       由于船上的“磁屏蔽”条件有限,用低温超导磁力仪测出的“地磁极性倒转序列”数据有“噪音干扰”,因此还需要进行进一步检验和修正。在古地磁实验室,时常看见张杨拿着一个小小的正方形取样器,从海底沉积物岩芯中取“散样”。

       “这些散样需用船上的热退磁炉进行处理,最高可达700摄氏度;再用旋转磁力仪测出磁倾角、磁偏角和剩磁强度,用以补充修正钻孔的地磁极性倒转序列,最终绘制出‘磁性条形码’。”张杨介绍说。

为什么将钻孔剖面的地磁极性倒转序列称为“磁性条形码”?

       原来,地球磁场自形成以来,磁极位置不仅在一定范围内发生游移,还不时出现倒转。在研究中,科学家一般用黑色表示岩石的“天然剩磁”与今天地球磁极一致的“正极性”,用白色表示与此相反的“反极性”。这些黑白条码,形象地显示地球磁场在不同地质历史时期的频繁交替,仿佛地球自身独特的“磁性条形码”,每个“条形码”都有自己的年龄和持续时间,成为地球磁场的“指纹”。

       “磁性地层学”经过半个多世纪发展,科学家们已根据地球磁场倒转的顺序和每一次磁场发生倒转的时间,建立起《国际地磁极性年表》,成为一把量度地层年代的“尺子”。由于地磁场倒转的全球性、同时性和可信性,这把“尺子”被广泛应用于海、陆相沉积序列的划分和对比。

       “决心”号上的古地磁组,绘制出南海海底岩芯的“磁性条形码”以后,用《国际地磁极性年表》的“尺子”量一量,就可以判断出岩芯样品的年龄。

       “截至目前,我们已经成功获得了第三次南海大洋钻探第一个站位650万年以来的地磁极性倒转序列,这些古地磁数据非常宝贵,初步研究结果也非常理想,为航次后的研究提供了可靠的年龄信息。”易亮说。

 

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