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6 a' j/ ]6 q i3 ^2 R$ D, b 李园洁 8 @7 |3 T, t" l T
海洋磁异常记录的过去11 Ma地球磁场古强度的连续变化 9 C0 Q8 A' Q7 r2 h+ [
地磁场是地球的保护伞，阻止了太阳风和宇宙高能粒子袭击地球。因此，地磁场的强度和方向变化规律及机制，一直是最前沿的科学问题。之前，人们对地磁场强度变化的认识主要依赖沉积物记录。长时间尺度的记录需要非常厚的沉积序列，受此限制，目前科学家只构建出了8 百万以来的强度变化特征。沉积物记录有复杂性和多解性，我们急需独立的记录来验证这些特征，同时，我们需要进一步拓延地磁场强度变化时序。 ) p+ v' c2 d- |1 Q5 p, k6 C$ l% O! F
除了沉积物，从大洋中脊下喷出大量玄武岩形成洋壳。这些洋壳也是能记录地磁场信息的良好介质。基于新的算法与严格的数据检验，南方科技大学海洋科学与工程系海洋磁学（CM2）团队通过对洋壳上观测到的海洋磁异常数据的处理和分析，构建出目前最长的（11百万年以来）连续的球磁场强度变化曲线。
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9 r$ m8 `) G' t6 K( k1 ~6 Z 图1 三个研究区域的位置图。图中红色阴影表示0-11 Ma的洋壳分布，黑线表示每个区域挑选出来的磁异常剖面。
. ^1 R& g8 W. A0 F' c& E 研究区域位于太平洋和印度洋三个快速扩张洋脊 (图1)。首先对磁异常剖面进行误差分析，提高信噪比；然后通过信号分析处理，去掉地表地形和纬度不均一等的影响；接着确定剖面上倒转边界的位置和年龄框架；最后通过不同区域的数据叠加，削弱了局部磁异常的影响，最终获得了不同区域的三条综合磁异常曲线 (图2)。
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3 v/ T/ c+ g- h" z+ w 图2 三条磁异常叠加剖面(红色)，南大西洋的磁异常记录(蓝色)和沉积物得到相对强度转换成绝对强度(绿点)以及模拟磁异常曲线(绿线)的比较。 3 ~2 Y* k; p; }7 ?0 ?4 j& B
研究结果显示，地磁场强度除了具有大尺度变化特征外，还额外叠加了很多20-40万年的短波长异常，标记为B、M、G、C系列。通过将这三条磁异常剖面与其它方法获得的数据进行比较，发现不同方法得出的短波长变化规律非常一致 (图2)，验证这些特征的可靠性，证实这些短波长异常反映的是地球磁场古强度的波动。 ( b, v0 Q# R# ^7 [) }0 i. J, r' N
CM2团队构建的11 百万年以来地磁场强度的波动特征，反映出地磁场的长时序不稳定性，为地磁场变化提供了重要依据。此外，这些特征还可为长时间尺度沉积物记录提供年代学参考。 4 ]3 E* v. [) |6 A
该成果发表于Geophysical Research Letters上。Li, Y., Liu, J., & Liu, Q. (2021). Geomagnetic Field Paleointensity Spanning the Past 11 Myr from Marine Magnetic Anomalies in theSouthern Hemisphere. Geophysical Research Letters, 48, e2021GL093235.https://doi.org/10.1029/2021GL093235 。以上研究得到了国家自然科学基金（41704068,41874078 和 U1606401）、国家重点研发计划（2016YFA061903）与深圳市科创委（KQTD20170810111725321）的支持。 $ z" U: R- [/ w; M. t+ @4 [: F/ q
第一作者简介：
) m. {! ?/ c5 d' [ V, @& V 李园洁，南方科技大学海洋科学与工程系，主要研究方向：海洋古地磁、海洋磁异常。  
: I8 z( {+ a9 D& B U 图文编辑：刘伟 审核：刘伟、王敦繁  4 S7 x7 G* ~0 `
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* D- A8 `+ R1 O; K6 |% o# u 南方科技大学海洋磁学中心
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