1.古地磁學(xué)的基本原理

古地磁研究建立在下列兩個(gè)假設(shè)基礎(chǔ)上：

（1）巖石的原生剩磁方向與形成巖石時(shí)的地磁場(chǎng)方向一致，而且如前面討論過(guò)，巖石的原生剩磁具有高度穩(wěn)定性。于是研究巖石的原生剩磁就能推測(cè)巖石形成時(shí)的地磁場(chǎng)方向。至于在巖石形成后的漫長(zhǎng)地質(zhì)歷史中，巖石所獲得的各種次生磁化必須予以去除，才能獲得所需的原生剩磁。在后面將討論有關(guān)磁清洗的問(wèn)題。

（2）古地磁場(chǎng)是軸向地心偶極場(chǎng)。我們知道，根據(jù)現(xiàn)代對(duì)地磁場(chǎng)的觀測(cè)，地磁場(chǎng)的基本部分是地心偶極場(chǎng)。對(duì)于偶極子場(chǎng)，磁傾角I與磁緯度φ、磁余緯度θ之間的關(guān)系為

tan I=2tanφ=2cotθ（18-4）

由上式可知，在地面上任意點(diǎn)測(cè)定I后，可由上式計(jì)算磁余緯θ，再由該點(diǎn)測(cè)出的磁偏角D，可定出地磁極的位置，這樣確定的磁極稱為虛地磁極（VGP）。

圖18-4上標(biāo)出了測(cè)點(diǎn)S（λ，φ），地理北極GP和虛地磁極P點(diǎn)（λ′，φ′）的位置，它們組成一個(gè)球面三角形。根據(jù)球面三角形的余弦定理和正弦定理，虛地磁極P點(diǎn)的地理經(jīng)緯度（λ′，φ′）由下列方程決定：

圖18-4 計(jì)算虛磁極位置圖

D—磁偏角；θm—磁余緯度

其中，當(dāng)cosθ≥sinφ′sinφ時(shí)，取λ′-λ=β；當(dāng)cosθ＜sinφ′sinφ時(shí)，取λ′-λ=180°-β，-90°≤β≤90°。

2.工作方法

古地磁的工作方法，包括標(biāo)本采集，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)測(cè)量標(biāo)本的磁化方向和對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)整理及原生剩磁的判別等。

采集待研究的巖石標(biāo)本，采樣位置盡可能均勻分布于該巖層所代表的整段時(shí)代。在每一采樣點(diǎn)上，要采集若干塊風(fēng)化程度輕的新鮮巖石標(biāo)本。

在巖石標(biāo)本采集之前，必須在標(biāo)本上標(biāo)出地理坐標(biāo)軸（正北、正東、正下）或者標(biāo)出層面坐標(biāo)軸（傾向、走向、垂直層面），并記下層面的傾角和傾向。這樣做是為了將實(shí)驗(yàn)室內(nèi)測(cè)定的剩磁方向與實(shí)地方向聯(lián)系起來(lái)。

一般手工標(biāo)本的尺寸約為15cm×7cm×7cm；用輕便鉆鉆取15cm長(zhǎng)的巖心。在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，從每塊標(biāo)本中切取若干標(biāo)有坐標(biāo)標(biāo)志、形狀規(guī)則（立方體、圓柱體）的樣品，進(jìn)行磁測(cè)量。

測(cè)量巖石剩余磁性的常用儀器有無(wú)定向磁力儀和旋轉(zhuǎn)磁力儀，還有測(cè)量靈敏度更高的超導(dǎo)磁力儀。

由于古地磁的研究是巖石的原生剩磁，所以需要消除次生剩磁。一般采用交變磁場(chǎng)退磁（圖18-5）和熱退磁兩種方法消除次生剩磁。

熱退磁的方法是將樣品加熱到某一溫度，然后在無(wú)磁場(chǎng)狀態(tài)下冷卻，這時(shí)弛豫時(shí)間比較短的磁化強(qiáng)度矢量分布在隨機(jī)方向上，而弛豫時(shí)間長(zhǎng)的材料的剩磁仍保留在原方向上。

資料整理包括：

（1）層面坐標(biāo)系與地理坐標(biāo)系的變換。

（2）傾斜改正。許多巖層在形成后發(fā)生傾斜，建立原始的剩磁方向與原始巖層水平位置的聯(lián)系，這項(xiàng)工作稱為傾斜改正。對(duì)于細(xì)粒沉積巖（如泥頁(yè)巖），可把層面當(dāng)作原始水平面；對(duì)于火成巖，則常常假定它侵入原來(lái)的水平巖層中，可把周圍沉積巖的傾斜當(dāng)作火成巖體的傾斜。

圖18-5 交變退磁的圖解

（3）磁化方向的圖示法。使用球極投影圖網(wǎng)在平面上表示每個(gè)樣品的剩磁方向（用偏角和傾角代表），網(wǎng)的圓周上的角度代表偏角，至圓心的距離代表傾角，傾角向下時(shí)用圓圈（○）表示，向上時(shí)用圓點(diǎn)（·）表示。

（4）數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理。通常會(huì)在一個(gè)巖樣采集點(diǎn)采集若干塊標(biāo)本，這些巖石標(biāo)本的磁化方向一般是離散的。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)處理的目的是確定：①平均的磁化方向；②磁化方向的離散程度；③古地磁極的誤差。