Paleomagnetism, Volume 73, Second Edition pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Academic Press

作者:Michael W. McElhinny

出品人:

页数:386

译者:

出版时间:1999-10-22

价格:USD 99.95

装帧:Hardcover

isbn号码:9780124833555

丛书系列:

图书标签:

• Paleomagnetism
• Geophysics
• Geomagnetism
• Earth Science
• Geology
• Magnetism
• Planetary Science
• Rock Magnetism
• Paleoclimate
• Tectonics

古地磁学（第七十三卷，第二版）——探寻地球磁场的深邃历史与动态演变 《古地磁学（第七十三卷，第二版）》是一部关于地球古老磁场记录的权威性著作，它深入浅出地剖析了岩石和矿物中蕴藏的地球磁场信息，揭示了地球磁场如何随着地质时间的推移而演变，并阐述了古地磁学研究在理解地球动力学、板块构造、古环境重建乃至搜寻矿产资源等诸多领域的关键作用。本书凝聚了全球顶尖古地磁学家的研究成果与智慧，为地质学、地球物理学、古生物学以及相关交叉学科的研究者、学生和爱好者提供了一部全面、深入、富有启迪性的参考指南。 第一章：古地磁学的基石——地球磁场的性质与起源 本章将为读者构建一个坚实的理论基础，首先深入探讨地球磁场的自然属性。我们将详细阐述地磁场的构成，包括其主磁场（偶极子场）和非偶极子场部分，并解释它们各自的强度、变化规律和产生机制。随后，我们将聚焦于“发电机理论”，这是目前解释地球主磁场产生最被广泛接受的理论。通过详尽的阐述，读者将理解地核深处高温高压下导电流体的对流运动如何如同一个巨大的发电机，驱动着地球磁场的产生与维持。我们将讨论发电机理论的关键要素，如科里奥利力、热量驱动以及地核边界的物理条件，并介绍基于这些原理建立的数值模拟模型，以直观展现发电机工作的复杂而和谐的过程。 此外，本章还将深入研究地磁场的时空变化特性。我们将详细分析地磁场强度随时间的变化（称为地磁场长期变化），包括其衰减、复兴以及周期性振荡。同时，对地磁场方向的变化，即地磁偏角和地磁倾角的长期变化也将进行详尽的介绍。这些变化并非随机，而是蕴含着地球内部动力过程的丰富信息。我们将通过历史观测数据和古地磁证据，勾勒出地磁场在过去几千年内的宏观演变图景。 本章的另一个重要议题是地磁场的突变现象——地磁倒转。我们将详细阐述地磁倒转的证据，包括岩石中记录到的磁场方向突然翻转的现象，并对其时间尺度、频率和可能的地质过程进行深入探讨。尽管地磁倒转的确切机制仍是活跃的研究领域，本书将全面回顾现有的各种假说，包括基于地核动力学的不稳定性模型、分叉理论以及与地幔柱活动的相关性等，并对不同假说的优缺点进行客观的分析和比较。 最后，本章将为古地磁学研究提供必要的理论工具。我们将介绍几种关键的地磁场参数，如地磁强度、地磁倾角、地磁偏角以及地磁全矢量，并解释它们在地质记录中的意义。通过对这些参数的理解，读者将为后续章节中解读岩石中的古地磁信号打下坚实的基础。 第二章：古地磁学的核心技术——岩石磁性与记录机制 本章是理解古地磁学数据来源的关键。我们将聚焦于岩石如何“记录”地球过去的磁场。首先，我们将深入剖析岩石磁性的物理基础，详细介绍构成岩石磁性的主要矿物——磁铁矿（Fe₃O₄）、赤铁矿（Fe₂O₃）、钛铁矿（FeTiO₃）以及其他铁氧化物和硫化物。我们将解释这些矿物的磁性类型，如铁磁性、反铁磁性和亚铁磁性，并详细阐述它们在不同温度和压力条件下的磁响应行为。 随后，我们将重点介绍“热剩磁”（TRM）和“沉积剩磁”（DRM）这两种最主要的古地磁记录机制。热剩磁是指当岩石中的磁性矿物从居里温度以上冷却到其室温以下时，所获得的与当时外部磁场方向和强度相匹配的磁化。本书将详述TRM的形成过程，包括磁畴结构、磁畴壁移动以及磁力线耦合等微观物理过程，并介绍影响TRM强度的因素，如矿物成分、粒度、冷却速率和外部磁场强度。 沉积剩磁的形成则与沉积物的过程有关。我们将解释在水体或空气中，含有磁性颗粒的沉积物在沉积过程中，其磁性颗粒会受到当时地球磁场的作用，沿着磁力线定向排列，从而在沉积物固结成岩时，“锁定”下当时的磁场信息。我们将深入探讨影响DRM记录保真度的因素，如沉积物颗粒的粒度分布、沉积速率、水体扰动程度以及沉积物中的生物扰动等。 除了TRM和DRM，本章还将介绍其他重要的剩磁类型，如化学剩磁（CRM）和粘滞剩磁（VRM）。化学剩磁是在岩石形成后，由于化学反应或矿物变质作用而产生的磁化。粘滞剩磁则是在外部磁场作用下，经过长时间后逐渐积累起来的磁化。我们将分析这些剩磁的形成机制，并强调在古地磁研究中区分和消除这些“噪声”的重要性。 为了获取可靠的古地磁数据，科学研究者需要精密的仪器和严谨的操作。本章将详细介绍用于测量岩石剩余磁性的各种仪器，包括传统的磁力仪（如感应式磁力仪、超导量子干涉仪SQUID磁力仪）以及现代的无扰式磁力仪。我们将阐述这些仪器的基本工作原理、测量精度以及适用范围。 此外，本章还将详细介绍从岩石样品中提取可靠古地磁信号的“退磁”技术。退磁是古地磁学研究中至关重要的一步，旨在去除样品中叠加的、形成时间晚于或与主古地磁信号无关的“噪声”磁化。我们将重点介绍两种主要的退磁方法：热退磁和交变退磁。对于热退磁，我们将详细描述在受控的加热和冷却循环中，逐级升温并测量样品剩磁的变化，从而识别出不同温度下记录的磁化成分。对于交变退磁，我们将阐述在逐步增强的交变磁场作用下，样品剩磁的变化，以去除对交流磁场敏感的低矫顽力磁化。我们将分析不同退磁方法的优缺点，以及如何根据岩石类型和预期的磁化性质选择合适的退磁方案。 第三章：古地磁数据的解析与应用——重建地球的磁场历史 本章将聚焦于如何从收集到的古地磁数据中提取有价值的信息，并将其应用于理解地球的过去。我们将首先深入阐述古地磁数据处理与解释的关键步骤。这包括对退磁过程中得到的磁化方向（倾角和偏角）和强度数据的初步分析，例如通过Zijderveld图和主成分分析等方法，识别出可靠的古地磁极（paleopole），即反映地磁场极的地理位置。我们将详细讲解这些可视化和统计分析技术的原理和操作，以及如何根据这些图谱判断是否存在多个磁化成分，并从中提取出最古老、最可靠的古地磁信号。 随后，我们将介绍如何利用一系列可靠的古地磁数据来构建“古地磁时间序列”。通过对不同地质时代岩石样品的古地磁测量，可以建立起地球磁场方向和强度随时间变化的连续记录。本书将详细阐述如何进行“古地磁定年”和“古地磁地层对比”。例如，通过将特定地层的古地磁记录与已知的全球地磁倒转序列进行比对，可以为该地层提供精确的地质年龄，这在缺乏其他定年手段的地质学研究中尤为重要。 本章的核心内容之一是“板块构造的古地磁证据”。我们将详细展示古地磁学如何成为板块构造理论的有力支持。通过比较不同大陆上同一地质时期的岩石所记录的古地磁极位置，可以判断这些大陆在过去是否位于不同的纬度或经历了相对的旋转。如果不同大陆的古地磁极位置存在系统性差异，就表明这些大陆在过去曾是分离的，并且随着板块的移动而漂移。本书将通过经典的拉张带、俯冲带和转换断层等板块边界的古地磁证据，来生动地说明这一原理。 此外，我们还将深入探讨古地磁学在“古环境与古气候重建”中的作用。地磁倾角直接反映了采样点的纬度。通过分析不同地质时期的岩石所记录的古地磁倾角，可以重建地质历史时期各大陆块的古纬度变化，进而推断出当时的气候带分布，例如，位于赤道附近的大陆通常气候炎热湿润，而位于高纬度地区的大陆则气候寒冷。本书还将讨论地磁场强度与地球内部动力过程、甚至与太阳活动之间的潜在联系，以及这些联系可能对早期地球环境演变产生的影响。 最后，本章还将介绍古地磁学在“矿产资源勘探”方面的潜在应用。一些与地磁异常相关的矿床，如磁铁矿、铜镍硫化物等，其形成与岩浆活动或热液过程密切相关，而这些过程可能在地壳中留下特定的磁性印记。通过研究区域性的古地磁场异常，可以帮助科学家识别可能蕴藏矿产资源的区域，为地质勘探提供重要的线索。 第四章：地球动力学与地幔对流——古地磁学的新前沿 本章将把古地磁学的研究视角推向地球内部的深层动力学过程，探讨地磁场如何成为理解地球内部运行机制的窗口。我们将重点关注“地幔对流”与“地核动力学”之间的复杂耦合关系，以及古地磁学如何为揭示这些看不见的地下活动提供直接证据。 本书将详细阐述当前关于地幔对流模型的研究进展。地幔对流是地球内部热量传递的主要方式，它驱动着板块运动，并可能影响地核的动力学过程。我们将介绍基于地震层析成像、重力场和热流数据建立的地幔对流模型，并探讨这些模型如何解释不同区域的地壳厚度、火山活动和地震分布的差异。 随后，本章将重点阐述古地磁学如何为验证和改进地幔对流模型提供关键证据。例如，地幔柱的形成和活动被认为是导致地磁场长期变化和区域性地磁异常的重要因素之一。本书将通过分析特定时期和区域的古地磁数据，来推断地幔柱的规模、位置和演化历史，并展示古地磁学如何帮助我们理解地幔柱与地表地质现象（如大规模火成岩省）的联系。 “地核动力学”是另一大核心议题。我们将深入探讨地核的结构，包括固态内核、液态外核以及固液边界的物理化学条件。本书将详细介绍关于液态外核对流产生的发电机机制的最新研究进展，包括对流的模式、湍流强度以及与内核的相互作用。我们将重点讨论古地磁学如何成为研究地核动力学过程的“探针”。例如，地磁倒转的频率和时间尺度，以及地磁场强度的长期变化，都被认为与地核内部的动力学过程密切相关。通过分析不同地质时期的地磁倒转记录，科学家们可以推断地核内部流体运动的稳定性、非均一性以及与地幔边界的耦合程度。 本章还将深入探讨“地幔-地核边界”的相互作用。地幔对流产生的热量和物质交换会影响液态外核的边界条件，而地核内部的动力学过程也可能通过热量和磁场的传递反作用于地幔。本书将汇集最新的研究成果，展示古地磁学如何帮助我们理解这种复杂的相互作用，以及这种相互作用对地球整体磁场行为和内部动力学演化的影响。 此外，古地磁学在新兴研究领域也展现出巨大的潜力。我们将介绍“古地磁学与行星科学”的交叉研究。通过对月球、火星等类地行星的古地磁记录的研究，可以为理解这些行星内部演化、磁场形成以及是否存在生命的可能性提供重要线索。例如，月球曾拥有过强大的全球性磁场，其消失过程对理解月球内部的冷却和演化过程具有重要的意义。 最后，本章将展望古地磁学未来的研究方向。随着观测技术的进步和理论模型的完善，古地磁学将在理解地球内部动力学、行星演化乃至搜寻地外生命等方面扮演越来越重要的角色。我们将强调多学科交叉的重要性，以及未来研究需要关注的关键科学问题。 《古地磁学（第七十三卷，第二版）》旨在为读者呈现一个充满活力和不断发展的科学领域。通过对地球古老磁场记录的深入探索，我们不仅能够回溯地球波澜壮阔的地质历史，更能洞察驱动我们星球运行的深层动力。这本书将激励新一代的研究者投身于这一迷人领域，为揭示地球乃至宇宙的奥秘贡献力量。

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