深圳訊 南方科技大學海洋科學與工程系（簡稱“海洋系”）海洋磁學中心（Centre for Marine Magnetism, CM2）團隊在海洋條帶狀磁異常研究方面取得新突破，構(gòu)建出目前最長的（11百萬年以來）地磁場強度連續(xù)變化曲線。相關成果以“Geomagnetic Field Paleointensity Spanning the Past 11 Myr from Marine Magnetic Anomalies in the Southern Hemisphere”為題發(fā)表在地球科學領域權(quán)威學術(shù)期刊Geophysical Research Letters上。

地磁場阻止太陽風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）

地磁場是地球的保護傘，阻止了太陽風和宇宙高能粒子襲擊地球。因此，地磁場的強度和方向變化規(guī)律及機制，一直是最前沿的科學問題。之前，人們對地磁場強度變化的認識主要依賴沉積物記錄。長時間尺度的記錄需要非常厚的沉積序列，受此限制，目前科學家只構(gòu)建出了八百萬年以來的強度變化特征。沉積物記錄有復雜性和多解性，因此急需獨立的記錄來驗證這些特征，同時，還需要進一步拓延地磁場強度變化時序。

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，也能記錄地磁場信息。基于新的算法與嚴格的數(shù)據(jù)檢驗，海洋科學與工程系海洋磁學（CM2）團隊通過觀測到的海洋磁異常數(shù)據(jù)的處理和分析，構(gòu)建出目前最長的（11百萬年以來）連續(xù)的球磁場強度變化曲線。

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

研究區(qū)域位于太平洋和印度洋三個快速擴張洋脊(圖1)。研究團隊首先對磁異常剖面進行誤差分析，提高信噪比；然后通過信號分析處理，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(藍色)和沉積物得到相對強度轉(zhuǎn)換成絕對強度(綠點)以及模擬磁異常曲線(綠線)的比較。

研究結(jié)果顯示，地磁場強度除了具有大尺度變化特征外，還額外疊加了很多20-40萬年的短波長異常，標記為B、G、C系列。通過將這三條磁異常剖面與其它方法獲得的數(shù)據(jù)進行比較，發(fā)現(xiàn)不同方法的結(jié)果非常一致 (圖2)，驗證了這些特征的可靠性，同時證實這些短波長異常反映了地球磁場古強度的波動。

CM2團隊構(gòu)建的11 百萬年以來地磁場強度的波動特征，反映出地磁場的長時序不穩(wěn)定性，為解譯地磁場變化機制提供了重要依據(jù)。此外，這些特征還可為長時間尺度沉積物記錄提供年代學參考。

南方科技大學海洋科學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。以上研究得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金與深圳市科創(chuàng)委的支持。（顏莎）