La historia de la investigación de los métodos paleomagnéticos.
El registro del campo geomagnético moderno tiene menos de 400 años, lo que limita en gran medida la comprensión de la gente sobre el campo magnético básico de la Tierra y sus patrones de cambio a largo plazo. Las rocas de toda la corteza terrestre contienen más o menos diversos minerales magnéticos. Son magnetizadas por el campo geomagnético durante el proceso de enfriamiento o deposición, registrando la dirección y la intensidad del campo geomagnético durante la formación de las rocas. el campo geológico durante mucho tiempo. El período conservó este registro intacto. De la misma manera, los ladrillos antiguos, la porcelana antigua, las estufas y otros productos horneados primitivos fueron magnetizados por el campo geomagnético en el momento en que se enfriaron, registrando así el campo geomagnético en la historia de la humanidad. Estos materiales preciosos amplían la comprensión de la gente sobre los cambios en el campo geomagnético.
Durante el largo período posterior a su formación, las rocas y los productos tostados originales sufrirán inevitablemente una magnetización secundaria debido a diversos efectos físicos y químicos. Eliminar la magnetización secundaria de las rocas y mantener la magnetización primaria estable se denomina lavado magnético. Dado que la dirección y la intensidad de los campos paleomagnéticos son difíciles de medir con precisión, sólo se pueden obtener buenos resultados utilizando mediciones de un gran número de muestras.
Cambio de polos paleomagnético y deriva continental
Desde la década de 1950, un gran número de resultados de investigaciones han demostrado que las posiciones de los polos paleomagnéticos obtenidas a partir de muestras de rocas del mismo continente y de la misma edad geológica Básicamente lo mismo. Sin embargo, las posiciones polares paleomagnéticas obtenidas de muestras de rocas de diferentes continentes y de la misma edad geológica suelen ser diferentes. La curva que conecta los polos paleomagnéticos obtenida del mismo continente en diferentes edades geológicas se llama curva de desplazamiento polar. Este cambio polar es sólo un fenómeno aparente, no un proceso real, por lo que esta curva de cambio polar también se denomina curva de cambio polar aparente. De hecho, la aparente curva de desplazamiento polar refleja los cambios en la posición de los continentes en diferentes eras geológicas. Los diferentes continentes se mueven de manera diferente, por lo que las formas y direcciones de las curvas de movimiento polar aparente son diferentes. A partir de esto es posible rastrear la historia del movimiento en cada continente y las relaciones entre ellos. El cambio de polos paleomagnético proporcionó por primera vez pruebas contundentes del movimiento horizontal de la corteza terrestre, lo que llevó al resurgimiento de la teoría de la deriva continental y al establecimiento de la teoría de la tectónica de placas. Este resultado atrajo gran atención por parte de los geólogos y contribuyó al rápido desarrollo del paleomagnetismo.
Verificación de la teoría de la expansión del fondo marino
Investigación sobre las zonas de anomalías magnéticas del fondo marino
Inversión de polaridad poloeomagnética de las rocas continentales
En la década de 1950 Los resultados Las investigaciones paleomagnéticas sobre rocas continentales desde la década de 1990 muestran que casi la mitad de las rocas estudiadas están magnetizadas positivamente (es decir, la dirección de magnetización es la misma que la del campo geomagnético moderno), y la otra mitad están contramagnetizadas (es decir, la dirección de magnetización es exactamente lo opuesto al campo geomagnético moderno). Esto muestra que durante la larga historia geológica, la polaridad de los polos geomagnéticos norte y sur no es fija, sino que se invierte periódicamente. En algunos períodos, los polos geomagnéticos norte y sur estaban orientados en la misma dirección que hoy, y en otros períodos en la dirección opuesta. Por tanto, el fenómeno de inversión de polaridad es una característica básica de la evolución del campo geomagnético. Por lo general, la fase grande que mantiene una cierta polaridad geomagnética (con aproximadamente 6,5438 millones de años de diferencia) se llama período de polaridad, y el tiempo de cambio a corto plazo de cada período de polaridad se llama evento de polaridad. Si organizamos la secuencia de las transiciones del campo geomagnético de acuerdo con las direcciones de magnetización de las rocas en diferentes períodos, y utilizamos la datación isotópica de rocas para medir la duración de cada período polar y evento polar, podemos establecer una representación anual de las transiciones del campo paleomagnético. Como se muestra en la Figura 9.8, la cronología de la rotación geomagnética de 4,5 Ma se estableció basándose en datos paleomagnéticos de una gran cantidad de lavas estratificadas de todo el mundo.
La zona de anomalía magnética submarina y su origen fueron descubiertos en la segunda mitad de los años cincuenta. Se caracteriza por extenderse aproximadamente paralela al eje de la dorsal oceánica, con anomalías positivas y negativas dispuestas alternativamente y distribuidas simétricamente a ambos lados de la dorsal oceánica. Una única franja de anomalía magnética tiene un ancho de varios kilómetros a decenas de kilómetros, se extiende longitudinalmente durante cientos de kilómetros independientemente del terreno y se entrelaza como un todo cuando se encuentra con zonas de fallas submarinas (Figura 9.9). Durante un tiempo, la gente quedó desconcertada sobre la causa de esta anomalía magnética. Algunas personas piensan que es causada por las diferentes fuerzas magnéticas de las rocas del fondo marino, pero esta opinión no puede explicar la regularidad de la distribución de las bandas magnéticas y es inconsistente con los datos geológicos del fondo marino obtenidos en ese momento. En 1963, los académicos británicos Vain y Matthews combinaron la hipótesis de la expansión del fondo marino con el fenómeno de inversión del campo geomagnético para proporcionar una explicación muy exitosa de la zona de anomalía magnética del fondo marino.
Creen que la zona de anomalía magnética del fondo marino no es causada por las diferentes fuerzas magnéticas de las rocas del fondo marino, sino por la continua regeneración y expansión del fondo marino en el contexto de la inversión del campo magnético terrestre (Figura 9.10). Los materiales del manto de alta temperatura continúan elevándose y condensándose a lo largo del eje de la dorsal oceánica, formando un nuevo fondo marino. A medida que se enfríe hasta la temperatura de Curie, la nueva capa de basalto del fondo marino se magnetizará a lo largo del campo geomagnético predominante. A medida que el fondo marino se expande, el fondo marino que se formó primero se mueve hacia los lados y continúa formándose nuevo fondo marino en la parte superior de la cresta central. Si el campo geomagnético gira en un momento determinado, las capas de basalto del fondo marino formadas en ese momento se magnetizarán en la dirección opuesta. De esta manera, mientras el geomagnetismo gire repetidamente y el fondo marino continúe regenerándose y expandiéndose, inevitablemente se formará una zona magnetizada con magnetización positiva y negativa alterna y distribución simétrica paralela a la dorsal del océano. El fondo marino en constante expansión registra la historia de la rotación del campo geomagnético como una cinta de audio. Las franjas del fondo marino magnetizadas hacia adelante forman anomalías positivas debido al fortalecimiento del campo geomagnético, mientras que las franjas del fondo marino magnetizadas inversamente compensan parte de la intensidad del campo geomagnético y forman anomalías negativas.
La inferencia anterior no sólo explica razonablemente la causa de la zona de anomalía magnética del fondo marino, sino que también coincide con los resultados de la investigación paleomagnética en rocas continentales y sedimentos de aguas profundas. A mediados de la década de 1960, algunos estudiosos compararon las zonas de anomalías magnéticas positivas y negativas en el fondo marino a ambos lados de la dorsal oceánica con la cronología de transición geomagnética obtenida del estudio paleomagnético de las rocas continentales. Las anomalías en el fondo marino pueden estar completamente relacionadas con la transición del campo geomagnético. Comparando los segmentos positivos y negativos en la cronología, el ancho de la banda magnética también es proporcional al momento en que la cronología de transición del campo geomagnético gira hacia el polo neutro. Al mismo tiempo, también se han logrado resultados importantes en el estudio del magnetismo residual débil en los núcleos de sedimentos del fondo marino. En los núcleos sedimentarios se alternan perfiles de magnetización positivos y negativos. El espesor de los perfiles de magnetización positivo y negativo se puede comparar con la duración del año de transición del campo geomagnético que representa los ciclos de polaridad positiva y negativa, y también se puede comparar con las zonas de anomalía magnética positiva y negativa en el fondo marino (ver Figura 9.10). ). Estos tres datos de medición magnética independientes obedecen a una ley de cambio unificada, lo que demuestra plenamente que se forman bajo el fondo unificado de inversión frecuente del campo geomagnético (algunos lo llaman la "Trinidad"). Esto no sólo demuestra la exactitud de la formación de bandas magnéticas del fondo marino antes mencionada, sino que también proporciona evidencia decisiva para la teoría de la expansión del fondo marino.
Logros en la perforación en aguas profundas
La perforación en aguas profundas comenzó en 1968. En los últimos años, el famoso barco de perforación de aguas profundas "Gromar Challenger" ha realizado extensas perforaciones y muestreos en varios océanos del mundo y ha logrado resultados fructíferos. La perforación en aguas profundas ha confirmado que los sedimentos de aguas profundas desde la cresta hacia ambos lados comienzan desde cero, de delgados a gruesos, de menos a más, y la edad de los sedimentos del fondo es cada vez más vieja, lo cual es muy consistente con la edad prevista de la zona de anomalía magnética del fondo marino. Los sedimentos más antiguos recolectados mediante perforaciones en aguas profundas no tienen más de 170 millones de años (Jurásico tardío). Los resultados de las perforaciones en aguas profundas confirman de forma convincente la teoría de la expansión del fondo marino.
Descubrimiento de fallas de conversión
La dorsal oceánica está cortada por una serie de fallas transversales. La longitud de las fallas puede alcanzar miles de kilómetros. Las dorsales oceánicas a ambos lados de las fallas. Obviamente están entrelazados, y la distancia de entrelazado puede ser de cientos a cientos de miles de kilómetros. La mayor parte de la zona de la falla se ha convertido en una profunda trinchera, lo que se puede ver claramente en el mapa topográfico del fondo marino. Esta falla transversal de gran escala fue descubierta ya en la década de 1950 y alguna vez fue considerada una falla de traslación general, utilizada para demostrar la existencia de movimientos horizontales a gran escala en la corteza terrestre. Sin embargo, en realidad es mucho más que eso. En 1965, el académico canadiense Wilson (1965) señaló que esta zona de falla que cruza la cresta central no es una falla de traslación general, sino una falla especial formada por la expansión del eje de la cresta central hacia el fondo marino en ambos lados. Wilson lo llama falla transformante.
Los fallos de transformación tienen características diferentes a los fallos de traducción generales (Figura 9.11). En primer lugar, si se trata de una falla traslacional, las crestas a ambos lados de la falla se alejarán cada vez más a medida que pasa el tiempo; sin embargo, si se trata de una falla transformante, aunque el fondo marino a ambos lados del eje medio de la cresta continúa; Al expandirse, las dorsales en medio del océano a ambos lados de la falla aumentarán. La distancia entre ellas no necesariamente aumentará. En segundo lugar, si se trata de una falla traslacional, el desplazamiento ocurre en toda la línea de falla; para una falla transformante, el desplazamiento mutuo solo ocurre en la sección entre los ejes de la cresta en ambos lados (la sección BC). En la zona de la falla fuera de esta sección, la expansión del fondo marino y las direcciones de movimiento en ambos lados de la falla son consistentes y no hay desplazamiento mutuo.
En tercer lugar, la dirección del desplazamiento de los segmentos mutuamente desplazados en las fallas transformantes es exactamente opuesta a la dirección del desplazamiento de las dorsales oceánicas en las fallas traslacionales. Esta es la diferencia más importante entre las fallas transformantes y las fallas traslacionales.
Esta falla transformante del fondo marino registra una frecuente actividad sísmica, aparentemente causada por la dislocación relativa de las rocas a ambos lados de la falla. Las investigaciones muestran que casi toda la actividad sísmica se concentra en los segmentos de falla entre las crestas escalonadas y el resto generalmente está libre de terremotos. Además, el análisis de los terremotos en zonas de fallas submarinas demuestra que la dirección del desplazamiento de las fallas es completamente consistente con la dirección requerida para las fallas transformantes. Esto prueba que la falla del transformador existe. Las fallas transformantes son causadas por la expansión del fondo marino en las dorsales oceánicas. El cambio de dirección de las fallas transformantes es también la dirección de la expansión del fondo marino. El descubrimiento y la verificación de las fallas transformantes proporciona otra base sólida para la teoría de la expansión del fondo marino.