华天1 李轲2
1.成都理工大学 地球科学学院，四川 成都 610059；2. 四川省煤田地质工程勘察设计研究院，四川 成都 610072
摘要 磁组构可以用来分析地球动力学过程，是开展古流向、古风向、岩浆流向研究的有效手段。本文介绍了在上述三个方面磁组构的应用。
关键词 磁组构；古流向；古风向；岩浆流向
1 前言
1942年，Ising（1942）首次定义了磁组构。1966年，Graham报道了一个磁组构早期的记录。自此，打开了磁组构研究的大门。磁组构作为岩石磁学的一个重要分支，在解决构造、成岩等问题发挥着重要作用。随着新方法与研究的深入。磁组构在地质学领域内发挥了愈发重要的作用，极大地推进了学科的发展。本文就磁组构的基本原理及其在古流向、古风向以及岩浆流向等方面的应用情况进行相对系统的综述。
2 磁组构的基本原理
磁化率椭球体的三个主轴与应变椭球体的三个主轴在方向和大小上都存在对应关系（Hrouda, 1982）。一些具有高体积磁化率或各向异性的矿物直接控制着整个岩石的磁化率和各向异性。多数岩石由于岩石内部不同矿物颗粒的排列、空间分布、晶格优先定向、形状或磁晶各向异性等因素的综合影响整体表现为各向异性。当全岩的磁化率值较高，其最大、中间以及最小磁化率主轴值往往会出现较大的差异。
2.1 流水形成的磁组构
古流向的重建在恢复沉积盆地古地理、分析盆地环境变迁等方面起着重要的作用。
对古水流的磁化率各向异性研究发现（1）沉积矿物颗粒的长轴较短轴方向易于磁化，矿物颗粒的形状椭球体的三个主轴与磁化率椭球体的三个轴为对应关系；（2）低能环境下（流速小于1cm/s），矿物颗粒长轴平行于流线方向。此时，重力与水动力二者叠合作用于矿物颗粒使得大多数最大磁化率主轴向上游方向倾斜，最小磁化率主轴向下游方向倾斜。磁化率椭球体的短轴偏离垂直层面方向此时磁化率椭球体仍为扁圆形，磁化率各向异度P值较小（Tarling and Hrouda, 1993）；（3）水动力条件增大（流速＞1cm/s），矿物颗粒长轴变为垂直于流线方向。此时磁化率椭球体的K2、K3二轴将在一个平行于水流流向的平面内随机定向分布。椭球体为扁长型，磁化率各向异度P值较大;（4）斜坡上所形成的磁组构与由水流在水平层面所形成的的磁组构相似。
2.2古风向
古大气环流系统的重建是古气候与古地理研究的重要方面之一。风成磁组构的形态以扁圆为主，磁面理相对发育，与区域地表风相对应，但方向与大尺度的季风环流存在偏差。风成沉积物的磁组构主要由重力和近地表的大气环流所控制。多数情况下，风成沉积动力较弱，形成的各向异度、磁面理以及磁线理值较低。然而对于欧亚板块东缘强劲的西北季风（冬季风）而言，所搬运的粉尘颗粒相对粗大，发生沉积时具有更大的P值。自然条件下长轴的偏角与当地的主导风向一致，尤其是发生沉降时的盛行风向。实验证明无风条件下受重力而沉降的颗粒长轴偏角不具有方向性；单向风下，沉降颗粒的AMS长轴方向的偏角与风向一致；双向风下，当两个风向的动能和频率不同时，AMS长轴方向的偏角受高频、高动能的主风向控制。当二者差别不大的时候，长轴方向的偏角则是二者的综合反映。风力运输尘埃颗粒可分为高空传输和近地面传输。二者具有各自的运动学特征，并且重力、成土、构造、生物扰动等作用的混合效应，这将导致磁组构的多解性(Liu and Sun, 2012)。
2.3岩浆流动方向
岩浆流动的几何形态及其物理成因是理解岩浆作用的关键。岩浆流向的认识，有助于了解上地壳岩浆运移方式以及相应的补偿机制的建立。
对于喷出岩，磁组构可以用来确定岩浆流动方向、火山口位置以及判别熔岩类型。研究发现喷出岩磁化率值较高（大于5.0×10-3SI）。磁化率各向异度值较低（后期构造改造Pj＞1.2）；磁化率椭球体长轴方向反映古岩浆流动方向；磁面理平行或略平行流面或层面；磁线理可平行也可垂直于岩浆流向。当磁化率主轴或者磁面理出现叠瓦状对称性分布时，可较好指示岩浆流动方向，若未出现叠瓦，则可借助下伏沉积物的倾角来排除流向方位180°的误差。对于单一的熔岩流，可以通过确定采样点磁线理交汇处的位置来进一步确定火山口的位置（Plenier et al., 2005）（见图2）。
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图1 磁组构综合模式图
3结论
（1）对全岩磁组构的研究需基于对岩石物理特性、矿物“丰度”、构造的历史与程度以及相关成岩、变质作用的认识。
（2）磁组构可以用来揭示古流向、古风向以及岩浆的流向。
参考文献
Adams K D. 2003. Estimating palaeowind strength from beach deposits. Sedimentology, 50(3): 565-577.
Graham W J. 1966. Significance of Magnetic Anisotropy in Appalachian Sedimentary Rocks. Geophysical Monograph Series, 627-648.
Hrouda F. 1982. Magnetic anisotropy of rocks and its application in geology and geophysics. Geophysical Surveys, 5(1): 37-82.
Ising G. 1942. On the magnetic properties of varved clay. Ark. Mat. Astron. Fys, 29: 1-37.
Liu W M and Sun J M. 2012. High-resolution anisotropy of magnetic susceptibility record in the central Chinese Loess Plateau and its paleoenvironment implications. Science China Earth Sciences, 55(3): 488-494.
Tarling D H and Hrouda F. 1993. The magnetic anisotropy of rocks. London: Chapman and Hall: 1-217.