地質地球所揭示東亞地區過去八千年來地磁場強度變化特徵

2020-11-24 中國科學院

　　考古磁學是社會科學和自然科學相結合形成的一門交叉學科，主要是對考古地點發掘的古遺存（烘烤過的磚、瓦、瓷器、陶器、燒土、墓葬、建築等）進行磁學方面的研究，從而獲得全新世以來地磁場方向和強度百年或千年尺度的精細變化信息，對認識地磁場的演化特點、地磁場分布形態及人文考古學等方面的研究具有重要意義。考古磁學作為研究全新世地磁場變化的有效途徑，是當前國際上古地磁學和地球動力學領域研究熱點之一，歐洲、中東等地區已開展了大量研究工作。我國考古磁學研究始於20世紀60年代，但比較詳細的工作只在上個世紀80年代做了一些，之前和之後的研究工作相對較少，尤其是近二十年，基本上還是空白。我國位於地磁場分布極不均勻的東亞大陸，對該地區地磁場變化規律的認識對於解釋東亞及全球地磁場分布形態有著重要意義。此外，我國歷史悠久，文化遺存豐富，為考古磁學工作的開展提供了得天獨厚的條件。

　　中國科學院地質與地球物理研究所特提斯研究中心博士生蔡書慧和導師朱日祥院士等人對採自山東、遼寧、浙江、河北等地的、時代涵蓋近8ka的考古樣品（包括陶片、瓷片、磚、燒土、窯具等，見圖1）進行了詳細的地磁場古強度研究。結果顯示東亞地區近8ka地磁強度存在很大波動（圖2）：~2250 BCE存在一個極低值（~2×1022 Am2）；~2250-~1300 BCE之間地磁場強度迅速升高[~(2-13)×1022 Am2]；已發表數據記錄到~200 CE地磁場強度存在一個極高值（spike）。地磁場強度的較大波動反映近8ka地球內部動力機制可能不穩定，地球液態外核流體運動狀態可能發生很大變化。

　　該研究新增的地磁場強度結果極大地完善了中國及東亞地區地磁場區域變化模型，填補了中國近20年考古磁學研究的空白。研究成果近期發表於國際地學期刊Earth and Planetary Science Letters（Cai et al. Geomagnetic intensity variations for the past 8 kyr: New archaeointensity results from Eastern China. Earth and Planetary Science Letters, 2014, 392: 217-229）。

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圖1 代表性考古樣品照片 

 

　　圖2 東亞地區近8 ka地磁場強度變化圖。黑色實心圓、黃綠色方塊分別為Geomagia50資料庫中已發表中國、日本古強度數據；紅色五角星、綠色下三角、紫色上三角、藍色菱形分別代表本研究山東、遼寧、浙江、河北等地新增結果；灰色、藍綠色和綠色曲線分別代表全球模型CALS10k.1b、CALS3k.4和ARCH3k.1預測的中國地區地磁場VADM變化曲線（預測位置：35oN，105oE）。

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