矿物与岩石的剩余磁化

5.5　矿物与岩石的剩余磁化

大多数岩石的磁化率基本上反映它们的磁铁矿含量。剩余磁化虽然也与磁铁矿的数量有关，但是易受其他因素影响，特别受磁性矿物的颗粒大小、微结构以及地质历史的影响。岩石的天然剩余磁化通常具有多种成分的特性，它是一些剩磁成分的总和。各种成分各有一定数量的磁性颗粒，在不同的时间获得指向不同的剩磁。针状亚微米大小的单畴磁铁矿颗粒磁化最强。直径小于22μm的膺单畴（钛）磁铁矿也具有较强的剩磁，是许多岩石的主要剩磁载体。大的磁铁矿颗粒具有较弱的剩磁，相应地其Q值小于1。

赤铁矿和单斜磁黄铁矿的Q值高，但是赤铁矿是弱磁的，富含赤铁矿的岩石很少引起明显的异常，除非伴有磁铁矿和（或）磁磁铁矿。在某些情况下，少量的磁铁矿或磁赤铁矿与赤铁矿紧密共生，可能呈现比较强的、Q值特别高的剩磁。

含磁黄铁矿的岩石通常有比较强的剩磁，可能是早期产生的，其指向偏离现代磁场方向。硫复铁矿（greigite）是20世纪60年代发现的一种新矿物，是亚铁磁性的，具有高Q值。许多类岩石含有软磁性的MD磁铁矿，其剩磁指向接近现代地磁场方向，因而添增感应磁化，增大有效磁化率。在此情况下，即使柯氏比接近1，许多磁异常可解释为感应磁化引起的。

含有磁性较硬的MD颗粒磁铁矿的岩石，可能具有早期稳定的Q值较高的剩磁。含有这种MD磁铁矿颗粒的火成岩，其热剩磁的柯氏比约为0.5。在此情况下，剩磁的方向记录了岩石冷却时地磁场的方向。剩磁的方向，可能是正向，也可能是反向，也可能大大偏离现代地磁场方向，取决于岩石的年代。图53显示各类岩石的柯氏比数值范围。

图5-3　各类岩石测得的和常见的柯尼希斯贝格比Q（柯氏比Q）范围^［4］

剩余磁化的形成也受各向异性的影响。因此由强各向异性岩石获得的古地磁结果，需要做各向异性校正。在以剩磁为主的地区，强各向异性使磁异常解释复杂化，如果忽视各向异性，会出现错误。

澳大利亚条带状含铁建造（Banded Iron Formation，BIF）中的磁铁矿，其颗粒大小在MD大小范围内。一般地，大的MD颗粒柯氏比Q小于1。当磁铁矿含量很高时，磁化率增高，剩磁增加的更高，因而BIF的Q值变化范围较宽，但主要落在1～2范围内。BIF平行于层面的有效磁化率比垂直于层面的要高2～4倍。富含磁铁矿的BIF，顺层磁化率常见值为0.5～2.0SI（0.05～0.16G/Oe）。同样，顺层比垂直方向更易获得剩磁，因此，导致剩磁方向偏离古地磁场方向而偏向层面。澳大利亚BIF的情况，值得我们参考。

磁异常是由磁偶极子源引起的，形态较复杂，为了简化异常形态，现在广泛采用化向磁极（reduction to the pole，RTP）的方法处理磁测数据。这种方法需要知道磁化强度方向的信息。在大范围内，很难获得这样的信息，于是通常假定磁化强度方向平行于地磁场方向，或者可以忽略不计。如果情况并非如此，那么RTP算法就会得出不能解决问题的结果。这是一个不考虑前提条件、进行数据处理的典型例子。