（一）海底磁异常条带研究

大陆上岩石古地磁的极性反转现象

50 年代以来大陆上岩石古地磁的研究成果表明，在所研究的岩石中有将近一半是正向磁化（即磁化方向与现代地磁场方向相同），而另一半则是反向磁化（即磁化方向与现代地磁场方向正好相反）。这说明在漫长的地质历史中，地磁场南、北极的极性并不是固定的，而是发生着周期性的反转，有的时期地磁南、北极方向与现在一致，有的时期则正好相反。所以，极性反转现象是地磁场演化的一个基本特征，通常把保持一定的地磁极性的大阶段

（大约相隔 100 万年以上）称为极性期，把每个极性期内的短期转向时间称为极性事件。如果根据不同时期岩石磁化的方向排列出地磁场转向的先后顺序，并利用岩石同位素年龄测定方法测出各个极性期和极性事件的延续时间，就可以建立古地磁场转向年代表。如图 9.8 是根据世界各地大量层状熔岩的古地磁资料建立的最近 4.5Ma 的地磁场转向年代表。

海底磁异常条带及其成因

海底磁异常条带是 50 年代后半期发现的，其特点是大致平行于洋中脊轴线延伸，正负异常相间排列并对称地分布于大洋中脊两侧，单个磁异常条带宽约数公里到数十公里，纵向上延伸数百公里以上而不受地形影响，在遇到洋底断裂带时被整体错开（图 9.9）。对于这种磁异常条带的成因，曾一度使人们困惑不解，有人认为这是洋底岩石磁性强弱不同所引起的，但这种观点不能解释磁条带分布的规律性，也与当时所获得的海底地质资料不吻合。1963 年，英国学者瓦因和马修斯结合海底扩张假说与地磁场倒转现象，对海底磁异常条带作了极为成功的解释。他们认为海底磁异常条带不是由海底岩石磁性强弱不同所致，而是在地球磁场不断倒转的背景下海底不断新生和扩张的结果（图 9.10）。高温的地幔物质不断沿大洋中脊轴部上涌冷凝形成新的海底，当它冷却经过居里温度时，新生的海底玄武岩层便会沿当时地磁场方向磁化。随着海底扩张，先形成的海底向两侧推移，在中脊顶继续不断地形成新的海底，如果某个时候地磁场发生转向，则这时形成的海底玄武岩层便在相反的方向上被磁化。这样，只要地磁在反复地转向，海底又不断地新生和扩张，那就必然会形成一条条正向和反向磁化相间排列、平行洋脊对称

分布的磁化条带。扩张的海底就像录音磁带那样记录了地磁场转向的历史。正向磁化的海底条带由于加强了地磁场强度而形成正异常，反向磁化的海底条带由于抵消了一部分地磁场强度而形成负异常。

上述推断不仅合理地解释了海底磁异常条带的成因，而且也与大陆岩石和深海沉积的古地磁研究成果相吻合。60 年代中期，一些学者通过将洋脊两侧的海底正、负磁异常条带与大陆岩石古地磁研究获得的地磁场转向年代表进行对比发现，海底正、负磁异常的排列，与地磁场转向年代表中的正向段和反向段完全可以一一对比，而且磁条带的宽度也与地磁场转向年代表中极向的时间长短成正比关系。与此同时，对取自海底的沉积物岩心的弱剩余磁性研究也取得了重要成果。在沉积岩心中交替地出现正向和反向磁化段，正向、反向磁化段的厚度可以与地磁场转向年代表中正极性期和反极性期的时间长短一一对比，也可以与海底正、负磁异常条带相对比（见图 9.10）。这3 种相互独立的磁性测量资料服从于统一的变化规律，充分证实了它们是在地磁场频繁倒转的统一背景下形成的（有人称为：“三位一体”）。这不仅说明了上述海底磁条带成因的正确性，同时也为海底扩张说取得了决定性的证据。