古地磁気と地磁気逆転

岩石は形成時に地磁気の方向を記録し、過去の地磁気極性と大陸の位置の記録を保存している。これにより、地磁気逆転と海底拡大の現実が確立された。

Definition

古地磁気学は、岩石に記録された残留磁化を研究し、古代の地磁気の方向と極性を決定する学問である。地磁気逆転とは、地磁気の北磁極と南磁極が入れ替わる現象であり、この記録に刻まれている。

Scope

このトピックでは、岩石中の化石磁気記録とその解読について扱う。熱残留磁化、砕屑残留磁化、化学残留磁化がどのように古代の地磁気を記録するか、地磁気が繰り返し極性を逆転させてきたことの証明、地磁気極性タイムスケールの構築、および海底の磁気縞模様について述べる。また、見かけの極移動とそのプレート運動の再構築および移動したテレーンの認識への利用、ならびに古地磁気安定性の野外試験についても扱う。重点は、岩石の磁化から地質学的歴史を読み解くことにある。

Core questions

• 岩石はどのようにして古代の地磁気の記録を獲得し、保持するのか？
• 地磁気が極性を逆転させることを確立した証拠は何か？
• 地磁気極性タイムスケールはどのように構築され、岩石の年代測定にどのように使用されるのか？
• 見かけの極移動はどのようにしてプレートの過去の運動を再構築するのか？

Key concepts

• 熱残留磁化、砕屑残留磁化、化学残留磁化
• 地磁気極性逆転
• 地磁気極性タイムスケール
• 海洋磁気異常縞模様
• 見かけの極移動経路とテレーン解析

Key theories

逆転と極性タイムスケール

逆磁化した岩石と放射年代測定を組み合わせることで、地磁気が繰り返し極性を逆転させてきたことが示され、層序学的および年代測定の枠組みとして機能する地球規模の極性タイムスケールの構築が可能になった。

ヴァイン-マシューズの海底拡大記録

ヴァインとマシューズは、海洋中央海嶺を挟む対称的な磁気縞模様を、形成・拡大する際に交互の極性で磁化された地殻として説明し、古地磁気学を海底拡大とプレートテクトニクスに直接結びつけた。

Mechanisms

火成岩が磁性鉱物のキュリー温度以下に冷却する際、あるいは堆積物が沈降する際、そして新しい鉱物が成長する際に、鉱物は周囲の地磁気に沿った残留磁化を獲得する。この磁化が地質学的時間スケールで安定であれば、岩石は形成時の地磁気の方向と極性を保存し、これを測定・年代測定することで、地磁気とプレートの歴史を再構築することができる。

Clinical relevance

極性タイムスケールは海洋底の年代を決定し、プレート運動と層序を較正する。見かけの極移動は古地理を再構築し、磁気層序学は資源探査において関心のある堆積盆地の高分解能な対比を提供する。

History

ブルンは1906年に逆磁化した溶岩を報告した。1960年代初頭には、コックス、ドエル、ダルリンプルが極性転移の年代測定によって逆転タイムスケールを確立し、ヴァインとマシューズによる1963年の海洋磁気縞模様の解釈は、海底拡大とプレートテクトニクスに対する決定的な証拠を提供した。

Key figures

• Bernard Brunhes
• Allan Cox
• Fred Vine
• Drummond Matthews

Seminal works

• vine1963
• cox1964
• butler1992

Frequently asked questions

地球の磁場が過去に逆転したことをどうやって知るのですか？

多くの岩石が現在の地磁気とは逆向きに磁化されており、正磁化および逆磁化された岩石の連続を放射年代測定することで、一貫した地球規模で同期した逆転が発見され、後に海底の対称的な磁気縞模様パターンによって確認された。

古地磁気学は大陸が移動したことをどのように示すのですか？

大陸上の古代の岩石は、現在の極とは異なる見かけの極位置を指す磁気方向を記録している。これらの見かけの極が時間とともにどのように変化したかを追跡し、大陸間を比較することで、大陸自体が地球上を移動したことが明らかになる。