บรรพธรณีแม่เหล็กและการกลับขั้วแม่เหล็ก

หินจะบันทึกทิศทางของสนามแม่เหล็กไว้ในขณะที่พวกมันก่อตัวขึ้น ซึ่งเป็นการเก็บรักษาบันทึกขั้วสนามแม่เหล็กในอดีตและตำแหน่งของทวีปที่ยืนยันการมีอยู่จริงของการกลับขั้วแม่เหล็กโลกและการขยายตัวของพื้นมหาสมุทร

Definition

บรรพธรณีแม่เหล็กคือการศึกษาการเป็นแม่เหล็กตกค้างที่บันทึกอยู่ในหิน ซึ่งใช้ในการกำหนดทิศทางและขั้วของสนามแม่เหล็กโลกโบราณ; การกลับขั้วแม่เหล็กคือการแลกเปลี่ยนขั้วแม่เหล็กเหนือและใต้ของสนามแม่เหล็กที่ได้รับการบันทึกไว้ ซึ่งเป็นจุดเด่นในบันทึกนี้

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมบันทึกแม่เหล็กฟอสซิลในหินและสิ่งที่มันเปิดเผย: การที่การเป็นแม่เหล็กตกค้างจากความร้อน การสะสมตัว และทางเคมีบันทึกสนามแม่เหล็กโบราณ การแสดงให้เห็นว่าสนามแม่เหล็กมีการกลับขั้วซ้ำๆ การสร้างมาตราส่วนเวลาการกลับขั้วแม่เหล็กโลก และแถบแม่เหล็กของพื้นมหาสมุทร นอกจากนี้ยังกล่าวถึงการเคลื่อนที่ปรากฏของขั้วแม่เหล็กและการนำไปใช้ในการสร้างการเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลกและการระบุเทอร์เรนที่เคลื่อนที่ รวมถึงการทดสอบความเสถียรของบรรพธรณีแม่เหล็กในภาคสนาม โดยเน้นที่การอ่านประวัติทางธรณีวิทยาจากการเป็นแม่เหล็กของหิน

Core questions

• หินได้รับและรักษาบันทึกของสนามแม่เหล็กโบราณได้อย่างไร?
• หลักฐานใดที่ยืนยันว่าสนามแม่เหล็กโลกมีการกลับขั้ว?
• มาตราส่วนเวลาการกลับขั้วแม่เหล็กโลกถูกสร้างขึ้นและใช้ในการหาอายุหินได้อย่างไร?
• การเคลื่อนที่ปรากฏของขั้วแม่เหล็กสร้างการเคลื่อนที่ในอดีตของแผ่นเปลือกโลกขึ้นมาใหม่ได้อย่างไร?

Key concepts

• การเป็นแม่เหล็กตกค้างจากความร้อน การสะสมตัว และทางเคมี
• การกลับขั้วแม่เหล็กโลก
• มาตราส่วนเวลาการกลับขั้วแม่เหล็กโลก
• แถบความผิดปกติของแม่เหล็กในทะเล
• เส้นทางการเคลื่อนที่ปรากฏของขั้วแม่เหล็กและการวิเคราะห์เทอร์เรน

Key theories

การกลับขั้วและมาตราส่วนเวลาการกลับขั้ว

การรวมหินที่มีคุณสมบัติเป็นแม่เหล็กกลับขั้วกับการหาอายุด้วยวิธีเรดิโอเมตริกแสดงให้เห็นว่าสนามแม่เหล็กโลกมีการกลับขั้วซ้ำๆ ทำให้สามารถสร้างมาตราส่วนเวลาการกลับขั้วทั่วโลกซึ่งทำหน้าที่เป็นกรอบการทำงานทางลำดับชั้นหินและการหาอายุ

บันทึกการขยายตัวของพื้นมหาสมุทรของไวน์-แมทธิวส์

ไวน์และแมทธิวส์อธิบายแถบแม่เหล็กสมมาตรที่ขนาบข้างสันเขากลางมหาสมุทรว่าเป็นการที่เปลือกโลกมีคุณสมบัติเป็นแม่เหล็กในขั้วสลับกันในขณะที่มันก่อตัวและขยายตัว ซึ่งเชื่อมโยงบรรพธรณีแม่เหล็กกับการขยายตัวของพื้นมหาสมุทรและธรณีแปรสัณฐานโดยตรง

Mechanisms

เมื่อหินอัคนีเย็นตัวลงผ่านอุณหภูมิคูรีของแร่แม่เหล็ก หรือเมื่อตะกอนตกทับถมและเมื่อแร่ใหม่เติบโต แร่ธาตุจะได้รับคุณสมบัติการเป็นแม่เหล็กตกค้างที่จัดเรียงตัวตามสนามแม่เหล็กรอบข้าง; หากการเป็นแม่เหล็กนี้มีความเสถียรตลอดช่วงเวลาทางธรณีวิทยา หินจะรักษาทิศทางและขั้วของสนามแม่เหล็กไว้ ณ เวลาที่ก่อตัว ซึ่งสามารถวัดและหาอายุเพื่อสร้างประวัติสนามแม่เหล็กและแผ่นเปลือกโลกขึ้นมาใหม่ได้

Clinical relevance

มาตราส่วนเวลาการกลับขั้วแม่เหล็กใช้ในการหาอายุพื้นมหาสมุทรและสอบเทียบการเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลกและลำดับชั้นหิน การเคลื่อนที่ปรากฏของขั้วแม่เหล็กใช้ในการสร้างภูมิศาสตร์บรรพกาลขึ้นมาใหม่ และมาตราฐานแม่เหล็กให้ความสัมพันธ์ที่มีความละเอียดสูงสำหรับแอ่งตะกอนที่มีความสำคัญในการสำรวจทรัพยากร

History

บรูนส์รายงานการค้นพบลาวาที่มีคุณสมบัติเป็นแม่เหล็กกลับขั้วในปี 1906; ในช่วงต้นทศวรรษ 1960 ค็อกซ์, โดลล์ และดาลริมเพิล ได้สร้างมาตราส่วนเวลาการกลับขั้วแม่เหล็กโดยการหาอายุการเปลี่ยนขั้ว และการตีความแถบแม่เหล็กในทะเลของไวน์และแมทธิวส์ในปี 1963 ได้ให้หลักฐานที่ชัดเจนสำหรับการขยายตัวของพื้นมหาสมุทรและธรณีแปรสัณฐาน

Key figures

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

Seminal works

• vine1963
• cox1964
• butler1992

Frequently asked questions

เราทราบได้อย่างไรว่าสนามแม่เหล็กโลกเคยกลับขั้วในอดีต?

หินหลายชนิดมีคุณสมบัติเป็นแม่เหล็กตรงข้ามกับสนามแม่เหล็กในปัจจุบัน และจากการหาอายุด้วยวิธีเรดิโอเมตริกของลำดับหินที่มีคุณสมบัติเป็นแม่เหล็กปกติและกลับขั้ว นักวิทยาศาสตร์พบการกลับขั้วที่สอดคล้องกันและเกิดขึ้นพร้อมกันทั่วโลก ซึ่งต่อมาได้รับการยืนยันโดยรูปแบบแถบแม่เหล็กสมมาตรของพื้นมหาสมุทร

บรรพธรณีแม่เหล็กแสดงให้เห็นว่าทวีปต่างๆ เคลื่อนที่ได้อย่างไร?

หินโบราณบนทวีปหนึ่งบันทึกทิศทางแม่เหล็กที่ชี้ไปยังตำแหน่งขั้วแม่เหล็กปรากฏที่แตกต่างจากปัจจุบัน; การติดตามว่าขั้วแม่เหล็กปรากฏเหล่านี้เปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลาอย่างไร และการเปรียบเทียบระหว่างทวีปต่างๆ เผยให้เห็นว่าทวีปต่างๆ เคลื่อนที่ข้ามโลก