南科大海洋磁学中心(CM2)团队构建出目前最长的地磁场强度连续变化曲线
2021年06月15日 科研新闻 浏览量 :1234

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。

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地磁场阻止太阳风和宇宙射线袭击地球 

图片修改自:LIU Qingsong. Will the Earth's 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。

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。

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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。

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)。

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图2 三条磁异常叠加剖面(红色),南大西洋的磁异常记录(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。

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。

 

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


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