繪製海底「磁性條形碼」追溯南海「歲月之歌」

新華社「決心」號3月13日電（記者張建松）如果將地球磁場自形成以來的不斷變化，比喻成一首「歲月之歌」，包含磁性顆粒的海底岩石或沉積物，就好比這首歌的「錄音機磁帶」。研究「磁帶」最初的磁性記錄，可以追溯「唱歌」年代，判斷地層「年齡」。

這種研究方法被稱為「磁性地層學」。自上個世紀60年代大洋鑽探開展以來，磁性地層學就成為重要的岩芯樣品定年方法，與有孔蟲、超微化石等生物定年相互印證。

正在南海北部開展大洋鑽探的「決心」號上，科學家團隊中的古地磁組共有3人：來自同濟大學海洋與地球科學學院的副教授易亮、來自美國普渡大學的博士生張楊、來自美國加利福尼亞州立大學的助理教授史蒂文·斯肯納（Steven Skinner）。

他們在船上的主要任務，就是通過研究從南海海底鑽取的岩芯古地磁，繪製出「磁性條形碼」，判斷岩芯樣品「年齡」，追溯南海的「歲月之歌」。這不僅需要在船上對岩芯樣品進行一些複雜檢測，同時還需要進行修正研究。

「由於岩芯在海底鑽取過程中已經受到了很多干擾，我們首次需要對樣品進行『清洗』，即退磁處理；然後再用船上的低溫超導磁力儀，測出岩石或沉積物最初記錄的地球磁場特徵，即天然剩磁。」易亮介紹說。

在自然界，比如岩漿和沉積物中，存在許多具有磁性的天然礦物。在岩漿冷卻結晶或沉積物形成時，這些礦物會因地球磁場的作用，隨當地磁場方向進行一致、有序的排列，將當時地球磁場特徵的信息，穩定地保存在所形成的岩石中，這被稱為「天然剩磁」。

由於船上的「磁屏蔽」條件有限，用低溫超導磁力儀測出的「地磁極性倒轉序列」數據有「噪音干擾」，因此還需要進行進一步檢驗和修正。在古地磁實驗室，時常看見張楊拿著一個小小的正方形取樣器，從海底沉積物岩芯中取「散樣」。

「這些散樣需用船上的熱退磁爐進行處理，最高可達700攝氏度；再用旋轉磁力儀測出磁傾角、磁偏角和剩磁強度，用以補充修正鑽孔的地磁極性倒轉序列，最終繪製出『磁性條形碼』。」張楊介紹說。

為什麼將鑽孔剖面的地磁極性倒轉序列稱為「磁性條形碼」？

原來，地球磁場自形成以來，磁極位置不僅在一定範圍內發生游移，還不時出現倒轉。在研究中，科學家一般用黑色表示岩石的「天然剩磁」與今天地球磁極一致的「正極性」，用白色表示與此相反的「反極性」。這些黑白條碼，形象地顯示地球磁場在不同地質歷史時期的頻繁交替，彷彿地球自身獨特的「磁性條形碼」，每個「條形碼」都有自己的年齡和持續時間，成為地球磁場的「指紋」。

「磁性地層學」經過半個多世紀發展，科學家們已根據地球磁場倒轉的順序和每一次磁場發生倒轉的時間，建立起《國際地磁極性年表》，成為一把量度地層年代的「尺子」。由於地磁場倒轉的全球性、同時性和可信性，這把「尺子」被廣泛應用于海、陸相沉積序列的劃分和對比。

「決心」號上的古地磁組，繪製出南海海底岩芯的「磁性條形碼」以後，用《國際地磁極性年表》的「尺子」量一量，就可以判斷出岩芯樣品的年齡。

「截至目前，我們已經成功獲得了第三次南海大洋鑽探第一個站位650萬年以來的地磁極性倒轉序列，這些古地磁數據非常寶貴，初步研究結果也非常理想，為航次後的研究提供了可靠的年齡信息。」易亮說。

責編：海聞

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