簡介
根據熔岩測定建立的地磁年表 20世紀50年代，古地磁研究結果表明，岩石中約有一半是正向磁化，另一半為反向磁化，提示地球磁場曾經反覆轉向，即磁北極變為磁南極，磁南極變為磁北極。美國A.V.考克斯、R.R.多爾和G.B.達爾林普爾等，從世界各大陸採集熔岩標本，用同位素方法測定正、反向磁化的標本的年齡，於1963年發表了最早的地磁極性轉向年表。此後隨著工作的不斷深入，大多數地質學家和地球物理學家已相信地磁場的周期性轉向是地球歷史的一個基本特徵。
根據陸上熔岩測定建立的地磁年表僅限於 450萬年以來的年表(圖1),它可分出4個主要極性期:布容正向期、松山反向期、高斯正向期和吉爾伯特反向期，每期中還有極性轉向的短期事件。對於古老的岩石，由於同位素年齡測定的誤差超過極性轉向期或轉向事件的時間間隔，所以此方法還不能建立比450萬年更老的地磁年表。 根據深海沉積物磁性建立的年表 火山噴發具有間歇性，噴出的熔岩很難恰好在一種極性轉向到另一種極性時被磁化。可是，深海沉積物經常是連續沉積，沉積物中所含的鐵磁性礦物顆粒就在連續的沉積過程中受到磁化。這樣，深海沉積物便提供了連續的地球磁場的歷史記錄，從中可以判斷出一種極性到另一種極性的轉變。1964年C.G.A.哈里森和B.M.芬內爾首先發現沉積物反向磁化的現象。1966年美國n.d.奧普代克和T.H.福斯特等查明北太平洋和大西洋的許多沉積岩心都具有正反向磁化層相互交替的完整順序，把這些磁化順序與地磁年表相互比較，可以進一步完善原有的年表。據此還可以確定深海沉積層的年齡。
晚中生代以來的地磁年表的建立 由圖1可知，陸上熔岩測出的地磁年表只回溯到400多萬年前,在這期間所形成的磁異常條帶只限於大洋中脊軸部附近幾十到幾百公里的範圍。但有些海域條帶狀磁異常的寬度達數千公里。如果海底擴張的速率是恆定的，則根據 400多萬年的地磁極性轉向年表可以將年表外推到條帶狀磁異常存在的整個範圍，從而突破同位素測定岩石年齡所受到的限制。外推年表所採用的擴張速率是根據已知的近 400多萬年的地磁年表與相應磁異常的寬度相對比計算出來的。根據遠離脊軸的條帶狀磁異常的寬度，結合擴張速率可以確定相應極性間隔的時間，從而將地磁年表外推到中生代（1.6億年）。
深海鑽探為海底年齡和擴張速率提供了更多的資料，也使地磁年表得以不斷完善。1977年J.L.拉布雷克等對晚白堊世和新生代的地磁年表作了改進，並和深海鑽探所得到的生物地層年代對比,其結果是一致的（圖2）。1975年R.L.拉爾森和T.W.C.希爾德改進了晚侏羅世至早白堊世的地磁極性轉向年表(圖3)。由年表可見，大約16000～11000萬年前,是地磁場頻繁倒轉時期,有關磁異常編號之前冠以M字；大約11000～8000萬年前,是近3000萬年的漫長正極性期，在此期間無條帶狀磁異常生成，形成磁靜帶；近8000萬年來，又是地磁場頻繁倒轉時期。 研究意義 根據地磁極性轉向年表和瓦因—馬修斯的理論模式，再根據海底玄武岩塊體的厚度和磁性，可計算出理論磁異常曲線，將理論曲線與觀測曲線對比可以確定條帶狀磁異常的年齡，進而推斷出大洋地殼生成的年齡及其演化歷史。把深海地層的古生物年齡、同位素年齡和利用地磁年表得出的古地磁年齡三者相互對比，將有助於新生代的地質年代表和大洋地層學的研究。
概念解釋
地磁極性轉向年表也稱地磁極性年表，是不同地質時期地磁場正、反磁極相互轉化的優勢時間間隔，按時間先後順序排列起來所建立的地磁年表。
1．地磁極性反轉
地球磁場極性反轉涉及到地球磁場的起因問題，這是一個始終令科學家們著迷的問題，愛因斯坦當年就把這個問題歸為物理學領域尚未解決的重大問題之一。目前，對這一問題最為令人滿意的答案是——地球內部的對流運動驅動著地核內的“磁發電機”原理。這一原理是地球物理學家們藉助超級計算機，通過對已經公布的80萬年以來的地球磁場變化數據，採用三維地球發電機的數學模擬（G．A．Glatzmaier＆P．H．Roberts，1995），結合內地核差速鏇轉的地震觀測（宋曉東等，1996）來證明的。他們發現，內地核比外地核及地幔的鏇轉速度更快，這就像發電機那樣，通過轉動產生電荷。實際上，核心差速鏇轉正是導體核心與外核產生的磁場電磁耦合的結果。此外，地球磁場的數學模擬還導出一個引人注目的結果，這就是在模擬到3×104a後地磁場發生了反轉，而實際地磁場每隔幾十萬年到幾千萬年則發生反轉。對此，科學家們還指出，近150年來地球磁場強度一直在不斷地減弱，以至於有人估計，地球磁場的又一次反向已經開始。
地磁場的極性反轉就必然導致岩石的反向磁化。岩石中保留的原生剩餘磁性方向就是岩石形成時的地磁場方向。大量磁力測定的結果表明，晚近時期的岩石層中約有1/2是正向磁化的，另外1/2是反向磁化的，表明地球極性反轉即磁北極轉變為磁南極，磁南極轉變為磁北極是反覆發生的。這種反覆發生的事件具有同時性和全球性的特點，也就是說，磁性轉向是遍及全球的，並不受區域和環境的制約。因此，目前的磁力測量不僅已成為不同海區、不同岩層及其沉積相的重要對比標誌，而且已成為地磁極性年代及海洋地層劃分對比的重要依據。
2．陸上新熔岩的地磁極性年表
20世紀50年代，美國學者考克斯（A．V．Cox）等人從世界各大陸採集新熔岩標本用當時剛問世不久的鉀—氬年齡法測定正、反向磁化標本的年齡，並於1963年發表了最早的地磁極性倒轉序列之後，於1969年又綜合編制出了距今400萬年以來的地磁極性年表（圖4.5）。當時把數量級為106a的極性時間稱為期（Epoch）①，以對古地磁學研究做出貢獻的學者的名字來命名，如布容正向期、松山反向期，高斯正向期和吉爾伯特反向期。在期內，還有一些與該期為相反極性的短暫時間，稱為事件（Event）②，它是以最早發現這種極性的岩石地點來命名的，例如，松山反向期中的奧杜威正向事件等。對於古老的岩石，由於同位素年齡測定的誤差超過了期的時間間隔，所以此方法還不能建立比400萬年更老的地磁年表。
地磁極性轉向年表3．晚中生代以來的地磁極性年表
地磁極性轉向年表