深圳訊 南方科技大學(xué)海洋科學(xué)與工程系（簡(jiǎn)稱“海洋系”）海洋磁學(xué)中心（Centre for Marine Magnetism, CM2）團(tuán)隊(duì)在海洋條帶狀磁異常研究方面取得新突破，構(gòu)建出目前最長(zhǎng)的（11百萬(wàn)年以來(lái)）地磁場(chǎng)強(qiáng)度連續(xù)變化曲線。相關(guān)成果以“Geomagnetic Field Paleointensity Spanning the Past 11 Myr from Marine Magnetic Anomalies in the Southern Hemisphere”為題發(fā)表在地球科學(xué)領(lǐng)域權(quán)威學(xué)術(shù)期刊Geophysical Research Letters上。

地磁場(chǎng)阻止太陽(yáng)風(fēng)和宇宙射線襲擊地球

（圖片修改自：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）

地磁場(chǎng)是地球的保護(hù)傘，阻止了太陽(yáng)風(fēng)和宇宙高能粒子襲擊地球。因此，地磁場(chǎng)的強(qiáng)度和方向變化規(guī)律及機(jī)制，一直是最前沿的科學(xué)問(wèn)題。之前，人們對(duì)地磁場(chǎng)強(qiáng)度變化的認(rèn)識(shí)主要依賴沉積物記錄。長(zhǎng)時(shí)間尺度的記錄需要非常厚的沉積序列，受此限制，目前科學(xué)家只構(gòu)建出了八百萬(wàn)年以來(lái)的強(qiáng)度變化特征。沉積物記錄有復(fù)雜性和多解性，因此急需獨(dú)立的記錄來(lái)驗(yàn)證這些特征，同時(shí)，還需要進(jìn)一步拓延地磁場(chǎng)強(qiáng)度變化時(shí)序。

除了沉積物，從海底大洋中脊上涌大量玄武巖巖漿，冷卻后形成海洋地殼的同時(shí)，也能記錄地磁場(chǎng)信息?；谛碌乃惴ㄅc嚴(yán)格的數(shù)據(jù)檢驗(yàn)，海洋科學(xué)與工程系海洋磁學(xué)（CM2）團(tuán)隊(duì)通過(guò)觀測(cè)到的海洋磁異常數(shù)據(jù)的處理和分析，構(gòu)建出目前最長(zhǎng)的（11百萬(wàn)年以來(lái)）連續(xù)的球磁場(chǎng)強(qiáng)度變化曲線。

圖1 三個(gè)研究區(qū)域的位置圖。圖中紅色陰影表示0-11 Ma的洋殼分布，黑線表示每個(gè)區(qū)域挑選出來(lái)的磁異常剖面。

研究區(qū)域位于太平洋和印度洋三個(gè)快速擴(kuò)張洋脊(圖1)。研究團(tuán)隊(duì)首先對(duì)磁異常剖面進(jìn)行誤差分析，提高信噪比；然后通過(guò)信號(hào)分析處理，去掉地表地形和緯度不均一等的影響；接著確定剖面上倒轉(zhuǎn)邊界的位置和年齡框架；最后通過(guò)不同區(qū)域的數(shù)據(jù)疊加，削弱了局部磁異常的影響，最終獲得了不同區(qū)域的三條綜合磁異常曲線 (圖2)。

圖2 三條磁異常疊加剖面(紅色)，南大西洋的磁異常記錄(藍(lán)色)和沉積物得到相對(duì)強(qiáng)度轉(zhuǎn)換成絕對(duì)強(qiáng)度(綠點(diǎn))以及模擬磁異常曲線(綠線)的比較。

研究結(jié)果顯示，地磁場(chǎng)強(qiáng)度除了具有大尺度變化特征外，還額外疊加了很多20-40萬(wàn)年的短波長(zhǎng)異常，標(biāo)記為B、G、C系列。通過(guò)將這三條磁異常剖面與其它方法獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)不同方法的結(jié)果非常一致 (圖2)，驗(yàn)證了這些特征的可靠性，同時(shí)證實(shí)這些短波長(zhǎng)異常反映了地球磁場(chǎng)古強(qiáng)度的波動(dòng)。

CM2團(tuán)隊(duì)構(gòu)建的11 百萬(wàn)年以來(lái)地磁場(chǎng)強(qiáng)度的波動(dòng)特征，反映出地磁場(chǎng)的長(zhǎng)時(shí)序不穩(wěn)定性，為解譯地磁場(chǎng)變化機(jī)制提供了重要依據(jù)。此外，這些特征還可為長(zhǎng)時(shí)間尺度沉積物記錄提供年代學(xué)參考。

南方科技大學(xué)海洋科學(xué)與工程系博士后李園潔為該論文的第一作者，講席教授劉青松為論文通訊作者。南科大為論文第一單位。以上研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金與深圳市科創(chuàng)委的支持。（顏莎）