岩石磁学与古磁学的回顾与展望

一、序言关于地球具有磁场、并且该场的方向与强度随时间、地点的不同而变化这一事实,早在数百年前即为人们所确知.但是,在地球存在的效十亿年内,它的磁场究竟是在何时产生的?又是怎样产生的呢?磁场方向与强度的空同分布遵循着何种规律?随时间的演变又具有哪些特征?等等,这些都是地磁学研究必须回答但至今尚未完全解决的基本课题.

利用古地磁学方法恢复钻孔岩心原始方位可靠性的探讨:以塔里木盆地钻井为例

针对非定向钻孔岩心原始方位难以确定的科学问题,利用塔里木盆地5口钻井(TKQ101井、SHUN9井、TAT19井、TZ18井和TS108井)志留纪无定向砂岩样品,对典型样品进行了岩石磁学、扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)等实验,明确了样品的主要载磁矿物,之后对43块样品进行了退磁处理,并分析了校正后的磁化率各向异性(AMS)最大轴(K_(max)轴)指示的古水流方向,探讨了利用剩磁恢复岩心原始方位的可靠性。AMS结果揭示的沉积组构支持整个钻孔回次地层近似水平;岩石磁学、SEM和EDS实验结果表明TKQ101井样品主要载磁矿物为磁铁矿、含有少量针铁矿和赤铁矿,其他钻井样品主要载磁矿物为磁黄铁矿和磁铁矿。43块样品的系统退磁实验结果显示,TKQ101井岩心样品可分离出可靠的现代场黏滞剩磁方向(VRM)和志留纪地层原生剩磁方向(ChRM),经VRM和ChRM各自计算获得岩心原始方位旋转量(R,R′,其中R,R′分别为利用VRM和ChRM磁偏角获得的岩心原始方位旋转量)一致,校正后的K_(max)指示的古水流方向也与地质证据相吻合,支持TKQ101井岩心原始标志线方位需逆时针旋转258.0°~262.0°;其他4口钻井岩心退磁结果呈现单分量特征,综合分析明确其经历了由喜山期油气运移、聚集等流体活动导致的化学重磁化,携带的剩磁为现代地磁场的黏滞剩磁和喜山期重磁化成分叠加结果。通过校正后K_(max)轴指示的古水流方向和地质证据验证后,揭示利用VRM获得的恢复岩心原始方位旋转量R较为可靠。综上,钻井岩心原始方位恢复需要旋转的角度如下:TKQ101井岩心在逆时针旋转258.0°~262.0°后即可获得可靠的原始标志线方位;SHUN9井第4,5,6回次岩心标志线的方位需分别逆时针旋转148.1°,221.2°和318.2°;TAT19钻井第3,5回次岩心标志线的方位需分别逆时针旋转269.8°,155.9°;TS108井和TZ18井岩心标志线的方位需分别逆时针旋转239.3°,256.6°。

东特提斯域思茅盆地宝藏乡钾盐矿区勐野井组古地磁学研究

思茅盆地是我国当前实现海相钾盐找矿突破的重要靶区。建立思茅盆地的古纬度,有助于认识盆地在特定时期的宏观古气候特征及其对区域成盐成钾的制约。本文针对思茅盆地南部宝藏乡地区含钾盐地层勐野井组开展了古地磁学研究,岩石磁学结果指示碎屑成因的赤铁矿是主要的载磁矿物,利用系统热退磁法获得35个有效特征剩磁方向,通过倒转检验,表明其可能为原生剩磁方向。宝藏乡剖面实测极性带可大致对比于已有精确年代约束的江城剖面(>112-~63 Ma)的上部。对研究区已有地质证据的综合分析揭示思茅盆地在早白垩世晚期-晚白垩世总体位于17-22°N,长期、持续处于副热带高气压带的影响下,炎热干旱的古气候环境为盆地成盐成钾提供了有利条件。

华南早三叠世的古地磁学与大地构造

从华南几个具代表性地点的下三叠统灰岩中，获得了有意义的古地磁学初步结果．这些结果支持华南存在分离板块的设想．根据新近获得的地质与古地磁学证据，推断华南存在４个岩石图板块．它们是扬子（Ｄ＝２３２．４°，Ｉ＝－１１．８°，Ｋ＝２８．２，α９５＝５．５°），湘桂（Ｄ＝１９８．０°，Ｉ＝３２．２°，α９５＝１２．９°），华夏（Ｄ＝８８．０°，Ｉ＝１３．０°，Ｋ＝２０．１，α９５＝９．１°）和海南（上二叠统Ｄ＝３３８．２°，Ｉ＝１５．９°，Ｋ＝１０．２，α９５＝１４．３°）板块．４个板块的古地磁极位分散，纬度差明显，并存在碰撞后的局部与区域性的旋转作用，尤其是顺时针旋转．华南早中生代的大地构造可理解为４个来自古特提斯和冈瓦纳的岩石圈碎块与欧亚大陆聚合作用的产物．

黑龙江省饶河枕状玄武岩古地磁学研究及其构造意义

蛇绿岩中枕状玄武岩的古地磁学研究可为古海洋的恢复与演化提供定量化依据.黑龙江省饶河地区中侏罗世枕状玄武岩的岩石学、岩石磁学研究表明,该岩石具备水下喷出特点,发育辉长结构,载磁矿物为磁铁矿.17个采点181块样品的热退磁实验表明,中侏罗世枕状玄武岩记录了高温分量和中温分量,前者为熔岩喷发记录的原生剩磁方向,平均方向D/I=59.4°/46.3°,α95=6.8°,对应的极位置为40.3°N,224.6°E,A95=7°;后者可能为晚侏罗世—早白垩世岩浆热事件的叠加,平均方向D/I=55.4°/60.6°,α95=3.9°,对应的极位置为50.8°N,210.6°E,A95=5.2°.综合考虑区域地质背景,将这一结果与邻区同时代的古地磁数据对比,推测在中侏罗世之前,在饶河杂岩与佳木斯地体之间存在一定规模的海域,与现今日本海相似;早白垩世时期,该海域封闭,饶河杂岩与华北、西伯利亚板块在动力学上已成为整体.

雷琼地区湛江组、北海组的古地磁学研究

对雷琼地区几个剖面的北海组、湛江组地层及其火山熔岩夹层进行了古地磁学研究，对这些火山岩夹层还进行了Ｋ－Ａｒ同位素年代测定。研究结果表明，湛江组地层的剩余磁性以反极性为主，其磁性序列特征类似于松山反极性时中、晚期的地磁场特征；火山岩夹层的剩余磁性特征以及它们的Ｋ－Ａｒ同位素年代测定值则肯定了这些火山岩生成于松山反极性时中、晚期。北海组地层岩石剩余磁性表明，其生成于松山反极性时末期至布容正极性时早期。由古地磁和岩石同位素年代学研究确定了湛江组地层时代为早更新世；北海组地层时代为早更新世晚期至中更新世早期。

岩石磁学与古地磁实验室简介

近年来 ,中国科学院地质与地球物理研究所岩石磁学与古地磁学实验室始终以实验、观测和理论“三位一体”的研究思路为宗旨 ,提出了以先进的硬件设备、完善的测试环境和创新的实验方法为依托体系的现代实验室建设理念 ,富有创意地发展了一些实验技术和实验方法 ,建立了国际水平的实验条件和实验能力 .良好的研究环境和富有开拓的研究思路 ,吸引了包括欧美国家在内的国际知名学者来实验室开展合作研究 .近年来每年都有一批实验数据在Nature,JGR(JournalofGeophysicalResearch) ,EPSL(EarthPlanetSciencesLetter)和中国科学、地球物理学报等国内外学术期刊发表 .该实验室已逐步成为岩石磁学与古地磁学领域国内外研究中心之一 ,大大地提升了我国在该领域研究的国际地位 .

确定油田钻井岩心原始方位的古地磁学方法探讨

通过对南泥湾油田钻井岩心部分样品的古地磁学实验分析,表明可以提取并分离岩石在不同地质历史时期所获得的剩磁组分,即次生粘滞剩磁分量(低温分量)与原生沉积剩磁分量(高温分量)。经分析可知,采用以低温分量拟合结果为主,并辅以高温分量拟合结果的方法可以很好的确定钻井岩心原始方位,从而对油田的进一步勘探开发有裨益。

我国几个重要地质事件的讨论──中国古地磁学研究的新进展

报道了我国古地磁学研究的一些新进展，对诸如扬子、华北地块与秦岭造山带的基本联系；冈瓦纳古陆北界与东特提斯洋；中国黄土磁性地层；更新世北向水平移动以及布容正向极性时Ｂｌａｋｅ负向极性幕的记录等相关的中国几个重要地质事件进行了讨论．

南泥湾油田钻井岩芯古地磁学初步研究

热退磁处理可有效分离次生粘滞剩磁 (低温分量 )和原生剩磁 (高温分量 )。粘滞剩磁方向应与现今磁场方向一致 ;原生剩磁方向应与岩石沉积时的磁场方向一致。利用这一原理 ,通过矢量合成可确定钻井岩芯的原始方位。由于磁性矿物受当时磁场作用往往呈定向排列 ,导致岩石磁化率各向异性 ,反映了岩石的磁组构特征。磁组构主要表现了岩石沉积组构 ,因此 ,可通过磁组构研究岩石沉积的环境信息 ,确立古水流方向和砂体展布方向。南泥湾油田近期所钻探井中岩芯的古地磁定向和磁组构研究结果表明 ,该区储层砂体的展布方向即水流方向为近EW向。

中国第四纪古地磁学研究进展

本文扼要介绍了中国第四纪古地磁学研究的进展，其主要结论为：中国黄土－古土壤的主要磁性矿物是磁铁矿、赤铁矿和磁赤铁矿，特征剩磁载体为磁铁矿；Ｌ８和Ｌ３３分别记录了Ｍ／Ｂ和Ｇ／Ｍ地磁极性转换过程；Ｊａｒａｍｉｌｌｏ极性亚带的顶、底分别位于Ｌ１０和Ｌ１２；六盘山以东的黄土剖面，由于土壤化作用强烈，成土过程产生的次生剩余磁性已将持续时间只有５０００ａ左右的Ｂｌａｋｅ极性亚时的原始磁信息掩盖，无法分离出来；只有六盘山以西的黄土剖面才有可能记录Ｂｌａｋｅ极性亚时。黄土的剩余磁性受“Ｓｍｏｏｔｈｉｎｇ”和“Ｌｏｏｋ－ｉｎ”效应的影响很小，因此是研究极性转换期间地球磁场形态学和古风向的合适物质。

湖北省郧县恐龙化石分布地区古地磁学初步研究

湖北郧县梅铺一带晚白垩世地层以盛产恐龙化石闻名于国内外 ,在大量地质工作研究的基础上进行了古地磁学研究 ,给出了该区的古应力方向 ,为该区建立国家地质公园和地质科学考察研究中心、地学科普教育基地提供了基础参考数据。

格尔木─额济纳旗地学断面地体构造的古地磁学研究

给出了格尔木－额济纳旗地学断面及其邻区的２３个古地磁新数据，为该区地体构造的划分提供了古地磁证据．提出北山北部地体属于哈萨克斯坦板块的东延部分，探讨了该板块晚古生代的逆时针旋转运动．分析了塔里木板块的演化特点，该板块大约于泥盆纪通过顺时针旋转运动与哈萨克斯坦板块对接拼合．应用多个参考点古纬度资料研究板块运动特征的方法，分析了断面域及其邻区地体构造的演化过程．研究发现了北祁连地体的古生代南向位移事件，系统地描述了南向位移的演化过程，并探讨了这一事件的地质意义．

铁硫化物在古地磁学和环境学中的应用

铁硫化物在古地磁学研究中日益受到人们的重视 .本文介绍了亚铁磁性铁硫化物的磁性特征 ,概述了沉积物中铁硫化物在古在磁学和环境磁学的应用前景 ,探讨了铁硫化物学剩磁(CRM)记录地球磁场的可靠性 ,并结合最新成果提出了未来的研究方向 .

地磁学、古地磁学和环境磁学的研究新进展——第32届国际地质大会学科总结和评述

第32届国际地质大会接受关于地磁学、古地磁学、环境磁学方面的摘要120余篇,主要内容涉及:(1)古地磁学在古大陆再造中的应用;(2)地磁场倒转和长期变的理论、观测和应用以及磁性地层学;(3)磁化率测量在地层划分和对比中的应用;(4)气候变化的环境磁学证据;(5)环境污染监测的环境磁学方法等研究领域。此外,磁法勘探也有很好的成果展出。基于物质磁学和地磁学的方法技术在日益广阔的地学研究领域中有很好的应用前景。

浙江丽水Ⅰ盆地白垩纪古地磁学研究

在浙江丽水Ⅰ盆地白垩系采集古地磁样品１０１个，经测试得出晚白垩世末期的古地磁偏角为２４．７５°，古地磁倾角为４８．１４°，古纬度为２９．１６°Ｎ，为中国东部晚白垩世末期以来边南移、边顺时针旋转的区域性构造运动提供了证据．

安徽庐江龙桥铁矿含矿地层的古地磁学研究

通过对安徽庐江龙桥铁矿ZK1004孔(深617m)132个古地磁标本的研究,认为该矿区赋矿地层的时代应属晚侏罗世(136～147Ma);其上覆火山岩地层应归属下白垩统;将龙门院组、砖桥组划归下白垩统较为合理.

西南极菲尔德斯半岛白垩纪晚期和第三纪早期岩石的古地磁学及其大地构造意义

采自菲尔德斯半岛白垩纪晚期和第三纪早期五个岩层单位的12个采点109块定向岩芯标本进行了系统的古地磁学测定,从中得知,55～45Ma时期,该区极位置与澳大利亚的同时期结果不同,它经历了大约20°～30°的南向水平移动与70°～80°的西向旋转,逐渐地构成了今日彼此相对位置的格架。文章绘制出南极洲的视极移曲线。

古地磁学在我国油气勘探开发中的应用

古地磁学作为一门典型的交叉学科,在石油和天然气勘探开发实践中已有较为广泛的应用。构造古地磁学为研究沉积盆地油气资源生成、运移和聚集的构造背景提供了重要依据。磁性地层学和旋回地层学有助于建立区域地层更精确的时间序列,为进一步开展油藏储层地层划分和勘探开发助力。利用古地磁方法恢复钻井岩心原始方位,再结合磁组构测试等方法研究储层裂缝空间展布规律,恢复沉积盆地古构造应力场,判定古水流方向和古沉积环境等,均是古地磁学与油气勘探开发实践交叉融合的重要场景。该文重点介绍了当前古地磁学在油气资源勘探开发中几个重要应用的基本原理、技术方法和新进展,并对其应用前景进行了展望,以期为未来古地磁学与油气资源勘探开发更深入的交叉融合,为我国油气勘探开发实践提供参考。