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绘制海底"磁性条形码"追溯南海"岁月之歌"

2017-04-06 11:47:29

　　新华社“决心”号3月13日电（记者张建松）如果将地球磁场自构成以来的不断变化，比喻成1首“岁月之歌”，包括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”。

　　这类研究方法被称为“磁性地层学”。自上个世纪60年代大洋钻探展开以来，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。

　　正在南海北部展开大洋钻探的“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（Steven Skinner）。

　　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”。这不但需要在船上对岩芯样品进行1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进程中已遭到了很多干扰，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点，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构成时，这些矿物会因地球磁场的作用，随当地磁场方向进行1致、有序的排列，将当时地球磁场特点的信息，稳定地保存在所构成的岩石中，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1步检验和修正。在古地磁实验室，经常看见张杨拿着1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，终究绘制出‘磁性条形码’。”张杨介绍说。

　　为何将钻孔剖面的地磁极性倒转序列称为“磁性条形码”？

　　原来，地球磁场自构成以来，磁极位置不但在1定范围内产生游移，还不时出现倒转。在研究中，科学家1般用黑色表示岩石的“天然剩磁”与今天地球磁极1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，恍如地球本身独特的“磁性条形码”，每一个“条形码”都有自己的年龄和延续时间，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次磁场产生倒转的时间，建立起《国际地磁极性年表》，成为1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”被广泛利用于海、陆相沉积序列的划分和对照。

　　“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1量，就能够判断出岩芯样品的年龄。

　　“截至目前，我们已成功取得了第3次南海大洋钻探第1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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