고자기학

Paleomagnetism
마그네틱 줄무늬는 지구장과 해저의 확산이 역전된 결과이다.새로운 해양 지각은 형성될 때 자화되어 산등성이에서 양방향으로 멀어집니다.모델은 (a) 약 500만년 전 (b) 약 200만년 전 (c)[1] 현재 (c)의 능선을 나타낸다.

고자기학 또는 고자기학은 암석, 퇴적물 또는 고고학적 물질에 있는 지구의 자기장의 기록에 대한 연구이다.암석에 있는 자성 광물은 형성될 때 자기장의 방향과 강도에 대한 기록을 가둬둘 수 있다.이 기록은 지구 자기장의 과거 거동과 지각판의 과거 위치에 대한 정보를 제공한다.화산과 퇴적암 배열(자기층서학)에 보존된 지자기역전의 기록은 지질연대의 도구로 사용되는 시간 척도를 제공한다.고생자기학을 전문으로 하는 지구물리학자들을 고생자기학자라고 부른다.

고생자기학자들이 대륙 표류 가설의 부활과 판구조론으로의 변화를 이끌었다.명백한 극지방의 떠돌이 경로는 대륙 이동에 대한 최초의 명확한 지구물리학적 증거를 제공했고, 해저 확산에 대해서도 해양 자기 이상 현상이 마찬가지였다.고대 자기 데이터는 대륙과 대륙 조각의 고대 위치와 움직임을 제한하기 위해 사용될 수 있기 때문에 판 구조론의 역사를 과거로 계속 확장하고 있습니다.

고생자기학은 암자기학의 새로운 발전에 크게 의존했고, 이는 다시 자석의 새로운 적용의 기초를 제공했다.여기에는 생체자기, 자성 섬유(암석 및 토양에서 변형률 표시기로 사용), 환경 자성이 포함됩니다.

역사

주요 기사:지자기학의 역사

18세기 초에 나침반 바늘이 강하게 자화된 돌출부 근처에서 이탈한 것이 발견되었다.1797년, 폰 훔볼트는 이 자화를 번개 때문이라고 했다(그리고 번개는 종종 표면 [2][3]암석을 자화시킨다.19세기 암석에서의 자화 방향에 대한 연구는 최근의 몇몇 변기들이 지구의 자기장과 평행하게 자화된다는 것을 보여주었다.20세기 초에, 데이비드, 브루니스 그리고 메르칸톤에 의한 연구는 많은 암석들이 들판에 반평행으로 자화된다는 것을 보여주었다.일본의 지구물리학자인 Motonori Matuyama는 1920년대 후반에 지구의 자기장이 4분기의 중반에 역전되었다는 것을 보여주었는데, 이것은 현재 브루네스-마쓰야마 [2]역전이라고 알려져 있다.

영국의 물리학자 P.M.S. Blackett은 1956년 민감한 정적 자력계를 발명함으로써 고생자기학에 큰 자극을 주었다.그의 의도는 지자기장이 궁극적으로 거부한 이론인 지구의 자전과 관련이 있다는 그의 이론을 시험하는 것이었다; 그러나 무정 자력계는 고지자기학의 기본 도구가 되었고 대륙 이동 이론의 부활을 이끌었다.알프레드 웨그너는 1915년에 대륙들이 한때 함께 결합되어 [4]그 이후로 떨어져 나갔다고 처음으로 제안했다.비록 그가 많은 정황 증거를 제시했지만, 그의 이론은 두 가지 이유로 거의 받아들여지지 않았다: (1) 대륙 이동의 메커니즘이 알려지지 않았고 (2) 시간에 따른 대륙의 움직임을 재구성할 방법이 없었다.키스[5] 런콘과 에드워드 A. 어빙은[6] 유럽과 북미를 위해 극지방의 길을 만들었다.이러한 곡선은 분화되었지만, 만약 대륙이 2억 년 전까지 접촉했다고 가정한다면 조정될 수 있다.이것은 대륙 이동에 대한 최초의 명확한 지구물리학적 증거를 제공했다.그 후 1963년 몰리, 바인, 매튜스는 해저 확산의 증거를 제공한 해양 자기 이상 현상을 보여주었다.

필드

고자기학은 여러 척도에서 연구된다.

  • 지자기 장기 변동은 지구 자기장의 방향과 강도의 작은 변화이다.자북극은 지구의 자전축에 대해 끊임없이 이동한다.자기장은 벡터이므로 자기편향 및 자기경사 및 고점 강도 측정에 의해 자기장 변화를 연구한다.
지구의 자기 극성이 지난 5백만 년 동안 역전되었습니다.어두운 영역은 정상 극성(현재 필드와 동일)을 나타내며, 밝은 영역은 반전 극성을 나타냅니다.
  • 자기층서학은 암석에 기록된 지구 자기장의 극성 반전 이력을 이용하여 암석의 나이를 알아냅니다.역전은 지구의 역사를 통틀어 불규칙한 간격으로 일어났다.이러한 역전의 나이와 패턴은 해저 확산 구역의 연구와 화산 암석의 연대를 통해 알려져 있다.

잔류 자화의 원리

고자기학의 연구는 자석과 같은 철을 함유한 광물이 지구의 자기장의 과거 방향을 기록할 수 있기 때문에 가능하다.암석의 자기 신호는 몇 가지 다른 메커니즘에 의해 기록될 수 있다.

열영구 자화

주요 기사:열영구 자화

현무암과 다른 화성암에 있는 산화철-티타늄 광물은 암석이 퀴리 광물의 온도를 통해 식으면 지구 자기장의 방향을 보존할 수 있다.스피넬족 산화철인 퀴리광의 온도는 약 580°C이지만, 대부분의 현무암과 가브로는 900°C 미만의 온도에서 완전히 결정화된다.따라서 광물 알갱이는 지구의 장에 맞춰 물리적으로 회전하는 것이 아니라 그 장의 방향을 기록할 수 있다.이렇게 보존된 기록은 TRM(thermoremanent magnetization)이라고 불립니다.결정화 후 화성암이 차가워지면서 복잡한 산화반응이 일어날 수 있기 때문에 지구 자기장의 방향이 항상 정확하게 기록되는 것도 아니고 반드시 기록이 유지되는 것도 아닙니다.그럼에도 불구하고, 그 기록은 판구조론과 관련된 해저 확산 이론의 발전에 매우 중요할 정도로 해양 지각의 현무암에 잘 보존되어 있다.TRM은 도자기 가마, 난로, 불에 탄 어도비 건물에도 기록될 수 있습니다.고고학적 재료의 열영구 자화 연구에 기반을 둔 이 분야를 [7]고고자기연대측정학이라고 한다.뉴질랜드의 마오리족은 도자기를 만들지 않지만, 700년에서 800년 된 증기 오븐, 즉 한기는 충분한 고고자성 [8]물질을 제공한다.

유해 잔류 자화

전혀 다른 공정에서 퇴적물 중의 자성 입자는 퇴적 중 또는 퇴적 직후에 자기장과 일치할 수 있습니다.이것은 DRM이라고 불립니다.입자가 퇴적되었을 때 자화가 획득되면 그 결과는 퇴적 후 DRM(퇴적 후 자화)입니다.퇴적 후 잔류 자화(pDRM)[9]입니다.

화학적 잔류 자화

다음 항목도 참조하십시오.화학적 잔류 자화

제3공정에서는 자성립이 화학반응 중에 성장하여 형성 시의 자기장 방향을 기록한다.이 장은 화학적 잔류 자화(CRM)에 의해 기록되는 것으로 알려져 있다.화학 잔류 자화의 일반적인 형태는 또 다른 산화철인 광물 헤마이트에 의해 유지된다.헤마타이트는 마그네타이트를 포함한 암석 내 다른 광물들의 화학적 산화 반응을 통해 형성된다.레드베드, 쇄설 퇴적암(사암 등)은 퇴적 확장 과정에서 형성된 적철광 때문에 붉은색을 띤다.레드베드의 CRM 시그니처는 매우 유용할 수 있으며 자기구조학 [10]연구의 일반적인 타깃입니다.

등온 잔류 자화

다음 항목도 참조하십시오.레마넌스

일정한 온도에서 획득되는 잔류물은 등온 잔류 자화(IRM)라고 불립니다.이러한 잔류물은 고지자기학에는 유용하지 않지만 번개에 의해 획득될 수 있습니다.낙뢰에 의한 잔류 자화는 그 고강도 및 센티미터의 [11][10]축척에 걸친 방향의 빠른 변화로 구별할 수 있다.

IRM은 종종 강철 코어 배럴의 자기장에 의해 드릴 코어에서 유도됩니다.이 오염물질은 일반적으로 배럴과 평행하며 대부분 약 400℃까지 가열하거나 작은 교류장에서 소자하여 제거할 수 있다.

실험실에서 IRM은 다양한 강도의 필드를 적용하여 유도되며, 암자기 분야에서 다양한 용도로 사용된다.

점성 잔류 자화

주요 기사:점성 잔류 자화

비스코스 잔류 자화는 강자성 물질에 의해 일정 시간 동안 자기장에 앉아 있다가 얻어지는 잔류물이다.암석에서는 이 잔류물이 일반적으로 오늘날의 지자기장 방향으로 정렬됩니다.암석의 전체 자화 분율인 점성 잔류 자화는 자기 광물학에 의존합니다.

고자기법

육지에서의 시료 채취

해저에서 가장 오래된 바위는 200mya로 38억 년 전의 가장 오래된 대륙 바위와 비교하면 매우 젊습니다.200mya가 넘는 연대의 고자기 데이터를 수집하기 위해 과학자들은 지구의 고대 현장 방향을 재구성하기 위해 육지에 있는 자철석 샘플로 눈을 돌린다.

많은 지질학자들처럼, 고생자기학자들은 암석층이 노출되어 있기 때문에 바깥쪽으로 끌린다.도로 절단은 인간이 만든 편리한 아웃프로피스의 원천이다.

"그리고 이 반 마일의 도로를 따라 곳곳에 작고 깔끔하게 심이 패인 구멍들이 있습니다..."라고 말했다. "힐튼은 렌과 보라색 [12]마틴을 위한 것으로 보인다."

샘플링의 주요 목표는 두 가지입니다.

  1. 정확한 방향으로 샘플을 회수합니다.
  2. 통계적 불확실성을 줄입니다.

첫 번째 목표를 달성하기 위한 한 가지 방법은 다이아몬드 비트가 끝에 있는 파이프가 있는 암석 굴착 드릴을 사용하는 것입니다.그 드릴은 어떤 바위 주변의 원통형 공간을 절단한다.드릴은 물로 냉각해야 하며, 그 결과 구멍에서 진흙이 뿜어져 나옵니다.이 공간에는 나침반과 경사계가 부착된 다른 파이프를 삽입합니다.이것들은 오리엔테이션을 제공합니다.이 장치를 제거하기 전에 샘플에 마크가 긁혀 있습니다.샘플이 분해된 후 [13]마크를 확대하여 선명하게 할 수 있습니다.

적용들

고자기적 증거는, 반전과 극지방의 방황 데이터 모두, 1960년대와 1970년대에 대륙 이동과 판 구조론의 이론을 검증하는 데 중요한 역할을 했다.테라인의 역사를 재구성하기 위한 고자기적 증거의 일부 적용은 계속해서 논란을 일으키고 있다.고자기적 증거는 암석과 과정의 가능한 나이를 제한하고 지각 [3]일부의 변형 이력을 재구성하는 데에도 사용된다.

역자기층학은 화석과 호미닌 [14]유적이 있는 유적지의 연대를 추정하기 위해 종종 사용된다.반대로, 알려진 연대의 화석은 고자기파 데이터를 통해 화석이 안치된 위도를 확인할 수 있다.이러한 고열도는 퇴적 당시의 지질 환경에 대한 정보를 제공한다.

고자기학 연구는 자기 기록이 보존된 암석의 절대 나이를 결정하기 위해 지질 연대학 방법과 결합된다.현무암과 같은 화성암의 경우 일반적으로 사용되는 방법은 칼륨-아르곤과 아르곤-아르곤 지질 연대학이다.

「 」를 참조해 주세요.

주 및 참고 자료

  1. ^ W. Jacquelyne, Kious; Robert I., Tilling (2001). "Developing the theory". This dynamic earth: the story of plate tectonics (online edition version 1.20). Washington, D.C.: U.S. Geological Survey. ISBN 0-16-048220-8. Retrieved 6 November 2016.
  2. ^ a b 글렌 1982, 페이지.
  3. ^ a b McElhinny & McFadden 2000
  4. ^ 글렌 1982, 페이지 4-5
  5. ^ Runcorn, S. K. (1956). "Paleomagnetic comparisons between Europe and North America". Proc. Geol. Assoc. Canada. 8: 77–85.
  6. ^ Irving, E. (1956). "Paleomagnetic and palaeoclimatological aspects of polar wandering". Geofis. Pura. Appl. 33 (1): 23–41. Bibcode:1956GeoPA..33...23I. doi:10.1007/BF02629944. S2CID 129781412.
  7. ^ Herries, A. I. R.; Adams, J. W.; Kuykendall, K. L.; Shaw, J. (2006). "Speleology and magnetobiostratigraphic chronology of the GD 2 locality of the Gondolin hominin-bearing paleocave deposits, North West Province, South Africa". Journal of Human Evolution. 51 (6): 617–31. doi:10.1016/j.jhevol.2006.07.007. PMID 16949648.
  8. ^ Amos, Jonathan (7 December 2012). "Maori stones hold magnetic clues". BBC News. Retrieved 7 December 2012.
  9. ^ "Detrital Remanent Magnetization (DRM)". MagWiki: A Magnetic Wiki for Earth Scientists. Retrieved 11 November 2011.
  10. ^ a b Tauxe, Lisa (24 May 2016). "Chemical remanent magnetization". Essentials of Paleomagnetism: Web Edition 3.0. Retrieved 18 September 2017.
  11. ^ 던롭 & 외즈데미르 1997
  12. ^ 맥피 1998, 21~22페이지
  13. ^ 1998년 Tauxe
  14. ^ Herries, A. I. R.; Kovacheva, M.; Kostadinova, M.; Shaw, J. (2007). "Archaeo-directional and -intensity data from burnt structures at the Thracian site of Halka Bunar (Bulgaria): The effect of magnetic mineralogy, temperature and atmosphere of heating in antiquity". Physics of the Earth and Planetary Interiors. 162 (3–4): 199–216. Bibcode:2007PEPI..162..199H. doi:10.1016/j.pepi.2007.04.006.

원천

추가 정보

외부 링크

위키북 역사지질학에는 다음과 같은 토픽이 있습니다.