В.А. Магницкий - Общая геофизика (скан) (1119281), страница 16
Текст из файла (страница 16)
В модели центрального осесимметричного диполя геомагнитные меридианы совпадают с географическими, а магнитные полюсы совпадают с географическими полюсами. Пусть в древней породе, залегающей в точке Д(р, Я), вектор 1„расположен так, как показано на рис. 4,10. Проекция 1„ на горизонтальную плоскость 1„~ показывает направление древнего магнитного меридиана, угол Ядр есть угол между современным и древним меридианами.
Направление 1„показывает направление вектора напряженности Н . Поэтому угол между 1„и горидр' зонтальной плоскостью является углом магнитного наклонения У„ древнего поля. Зная Х„~, можно по формуле (4.19) определить древнюю географическую широту р~~, на которой была данная порода в момент своего образования: Воспользовавшись теоремами косинусов и синусов сферической три- гонометрии, получим следующие формулы для современных коорди- нат р,, Л древнего магнитного полюса: (4.40) Бш ~Ро — Б1Й ~Р зш ~! Др + соз ~Р соБ ~Рдр соз Ядр, яп(Л вЂ” Л,) =соя р япР /соя р„. (4.41) Измеряя 1„ пород разного геологического возраста, можно получить закономерности изменения дипольного поля, начиная от очень древних геологических эпох до нашего времени.
Палеомагнетизм— это уникальный метод в геофизике, основанный на удивительном свойстве "магнитной памяти" ферримагнитных минералов, входящих, хотя и в небольших количествах, в состав практически всех горных пород. Направление 1„для определенного геологического возраста в данной точке земной поверхности рассчитывается с применением статистических методов по достаточно большому числу образцов. По полученным данным с помощью формул (4.40) и (4,41) определяется положение соответствующего возрасту породы магнитного полюса. Такой полюс называется виртуальным магнитным полюсом. Среднее положение ряда виртуальных полюсов для пород данного возраста, расположенных в разных точках земной поверхности, называется палеомагнитным полюсом.
При проведении палеомагнитных исследований большое значение имеет выяснение физических механизмов намагничивания различных горных пород, установление степени сохранности 1„, ее соответствия времени образования породы. Установлено, что изверженные горные породы приобретают 1„в геомагнитном поле во время остывания после излияния на поверхность. Возникшая таким образом 1„называется термоостаточной, она имеет высокую интенсивность и большую стабильность.
Осадочные горные породы, являющиеся продуктом переработки и переотложения изверженных пород, приобретают 1„в геомагнитном поле во время осаждения мелких частиц в водном бассейне (море, озеро). Мелкие намагниченные частицы в процессе осаждения ориентируются по направлению поля, и в результате возникает детритовая, или ориентационная, намагниченность осадочных горных пород. После образования 1„и изверженные и осадочные породы находятся уже в других условиях (обычные температуры и отсутствие водной среды), при которых дальнейшего намагничивания горных пород в изменяющемся геомагнитном поле практически не происходит.
Именно поэто- 1И 1ЗО Е 9О 90 ФО е Рис. 4.12. Кривые миграции палеомагнитных полюсов, полученные на основе измерений 1„горных пород разных континентов (по Сопйе, 1975) му 1„пород, как правило, древнего происхождения и синхронна с породой.
Проведенные во второй половине ХХ в. многочисленные палеомагнитные исследования привели к открытиям, которые существенно изменили геофизические и геологические концепции строения и эволюции литосферы. Наиболее принципиальными результатами являются следующие. 1. Палеомагнитные полюсы не совпадают с современным полюсом, при этом чем древнее палеомагнитный полюс, тем на большем расстоянии от современного он находился. Кембрийский северный палеомагнитный полюс (возраст около 600 млн лет) находился южнее экватора.
2. Кривые миграции северных палеомагнитных полюсов, определенные по 1„пород разных континентов, существенно различны (рис. 4.12). 87 60 М1.Я. РЕЕ!ЗТОСЕЙЕ РЕ!ОСЕИЕ СОИ(АС(ЕМ ЙТЕ$$!И(ЕИ ТОНТОН(Е М вЂ” 10 — 20 1ОО АЕВ1ЕН АРТ(ЕН вЂ” 11О ВАЯЙ Е(Я!ЕМ 120 РЙ1АВОМ1ЕМ ЕОТЕТ!ЕН УАЕАМО1И!ЕМ а12-. 22- ~ —.
1ЗО О 14'" ВЕЙЙ1А$1ЕМ УРЯЕ$1ЕМ и16-. 140 — 60 11 26" 36". Й! А Е $ Т Я! С Н Т1 Е И 160 — 70 САМ РАМ1ЕИ аг-. $АМТО М1ЕН 160 Рис. 4,13. Магнитохронологическая шкала, используемая для определения возраста ли- нейных океанских аномалий. Слева от шкалы — номера аномалий, справа — возраст в млн лет (по 1.агзоп, Р!Ттап, 1972) !!,! СЗ С3 З ш М ыю СЭ С3 СИ Ю !!,! ай Ю !!л ю!С !!,! СЭ СР ы! ° 1С й $ЕЙЯАУАЕЕЕЕМ ЕАМЯН1ЕИ ВОЙ О1ОАЕ!ЕИ АОО1ТАМ!ЕМ СНАТТ1Е М ЙОРЕЕ1ЕИ 12'" ЕАТТОЙЕ(ЕМ 14 ';.' ВАЙТОИ1ЕМ 16" 26-. ТНАМЕТ1Е:;. ВАМ!ЕМ ы.| СЭ ° ф 1- $М ОС С.З ш СЪ сс 1 ыю О СЭ ЕС !!.! СС $44 С! ФФ ю Р С$ Ю И3 ОС Ъ ТОЙ ОН! ЕИ С Е И О (В А М 1 Е И Ф4" Ю 6:.':.: Н А ОТ Е Я1У1Е М В16- Т!ТИЙН!ЕМ Й 1 Я! (Я Е Я! О С 1 Е М ОХЕОЯО1ЕМ САЕЕРУ1ЕМ 3. Геомагнитное поле в прошлые геологические эпохи неоднократно изменяло свою полярность: происходили инверсии поля, которых начиная с кембрия насчитывается более тысячи.
Шкала инверсий, датированная абсолютными методами, называется магнитохронологической шкалой (рис. 4.13). Проанализируем кратко эти результаты. По модели центрального осесимметричного диполя магнитный полюс совпадает с географическим. Следовательно, обнаруженная миграция магнитного полюса должна одновременно рассматриваться и как миграция географического, т.е. оси вращения Земли. Вследствие закона сохранения момента количества движения изменение положения оси вращения требует наличия таких огромных сил, которых мы не видим ни на Земле, ни в космическом пространстве. Поэтому первый результат можно рассматривать не как перемещение полюса, а как движение (в противоположную сторону) верхней литосферной оболочки Земли. Такая интерпретация подтверждается вторым результатом.
Ведь Северный полюс должен быть один, а не несколько, как это следует из второго результата. Поэтому расхождение кривых миграции полюсов разных континентов свидетельствует о том, что литосферная оболочка не перемещалась как единое целое, а двигались отдельные литосферные плиты, причем каждая по своей траектории.
Наконец, третий результат указывает на то, что геомагнитному полю присущи не только вековые вариации, но и более глубокие изменения — инверсии. Этот результат дополняет картину основных свойств поля и имеет огромное теоретическое значение при решении проблемы происхождения геомагнитного поля. Кроме того, временная шкала инверсий может служить независимым инструментом для определения возраста горных пород, что является фундаментальной задачей геологии. Изучение аномального магнитного поля океана, предпринятое в последние десятилетия с помощью протонных и квантовых магнитометров, привело к результатам, которые оказались в прямой связи с результатами палеомагнитных исследований.
Протонные и квантовые магнитометры дают возможность проводить непрерывную запись магнитных профилей, что позволило осуществить точное и детальное магнитное картирование океанского дна. В результате были получены совершенно неожиданные картины океанских аномалий. В отличие от сложной формы аномалий на суше, которая сильно меняется от района к району, океанские магнитные аномалии имеют систематический характер почти 165' 155 145 175' 135' 125' 115 105 45 45 40 40' 35 35 25 5 20' 0 175 165 155 145 135' 125 115 105 Рис.
4.14. Распределение линейных магнитных аномалий в Тихом океане (по Мепагс1, 1969) . Номера аномалий сопоставляются с их возрастом согласно рис. 4.13 на всех океанах. Параллельные полосы чередующихся знакопеременных аномалий тянутся на тысячи километров. На рис. 4.14 изображена общая картина мировых океанских аномалий. Интенсивность аномалий высока. Хотя они измерены на уровне моря, т.е. на высоте от 2 до 5 км над морским дном, их амплитуды изменяются от нескольких сотен до тысячи нТл. Приборы измеряли модуль Т напряженности геомагнитного поля.
Аномальная часть ЛТ поля определялась как разность модулей полного Т и нормального Т„ полей: (4.42) ЛТ =Т вЂ” Т. а и' 90 Геология океанского дна также существенно отличается от геологии континентов. Измерения глубин океанов показали, что на дне каждого океана существуют большие горные хребты, названные срединно-океанскими хребтами. Наиболее протяженным является Срединно-Атлантический хребет, протянувшийся от Исландии на юг по всей длине Атлантического океана параллельно береговым линиям Африки и Америки и далее на восток южнее Африки в Индий- О о о в Ю о о о Ю ('3 Ь Ю Ю ~й Ъ ю Ю Ю о о О1 о о ~й Р Ю СО о С9 ский океан (1 на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
