1、古地磁学古地磁学(Paleomagnetism)及其在地质学和地球物理学的应用及其在地质学和地球物理学的应用(and Its Application to Geological and Geophysical Problems)主要内容介绍主要内容介绍（Contents）1.1.导言导言导言导言 IntroductionIntroduction1.11.1古地磁学古地磁学古地磁学古地磁学 PaleomagnetismPaleomagnetism1.21.2地磁与古地磁地磁与古地磁地磁与古地磁地磁与古地磁 GeomagnetismandPaleomagnetismGeomagnetismandP
2、aleomagnetism1.31.3剩磁的起源剩磁的起源剩磁的起源剩磁的起源 OriginoffossilmagnetismOriginoffossilmagnetism1.41.4应用应用应用应用 ApplicationsApplications1.51.5野外和实验室研究野外和实验室研究野外和实验室研究野外和实验室研究 FieldandlaboratoryexperimentsFieldandlaboratoryexperiments1.61.6古地磁测量古地磁测量古地磁测量古地磁测量 PaleomagneticPaleomagneticsurveyssurveys1.71.7古地磁学，
3、历史的研究方法古地磁学，历史的研究方法古地磁学，历史的研究方法古地磁学，历史的研究方法 PaleomagnetismPaleomagnetism，anhistoricalanhistoricalstudystudy1.81.8早期研究早期研究早期研究早期研究 EarlyworksEarlyworks1.91.9进展与目的进展与目的进展与目的进展与目的 RecentdevelopmentsandaimsRecentdevelopmentsandaims2.岩石的磁学性质岩石的磁学性质岩石的磁学性质岩石的磁学性质 MagneticpropertiesofrocksMagneticpropertie
4、sofrocks2.12.1导言导言导言导言 IntroductionIntroduction2.22.2剩余磁化与感应磁化剩余磁化与感应磁化剩余磁化与感应磁化剩余磁化与感应磁化 RemanentRemanentandinducedmagnetizationandinducedmagnetization2.32.3铁磁性铁磁性铁磁性铁磁性 FerromagnetizationFerromagnetization2.42.4单畴理论单畴理论单畴理论单畴理论 Theoryforsingle-domainparticlesTheoryforsingle-domainparticles2.52.5磁性
5、矿物磁性矿物磁性矿物磁性矿物 MagneticmineralsMagneticminerals：generalpointsgeneralpoints2.62.6磁性矿物的分类磁性矿物的分类磁性矿物的分类磁性矿物的分类 MagneticmineralsMagneticminerals：descriptionsoftypesdescriptionsoftypes2.72.7居里温度的测量居里温度的测量居里温度的测量居里温度的测量 MeasurementofCuriepointsMeasurementofCuriepoints2.82.8剩磁的稳定性剩磁的稳定性剩磁的稳定性剩磁的稳定性 Stabil
6、ityofStabilityofremanenceremanence2.92.9等温剩磁的磁滞现象等温剩磁的磁滞现象等温剩磁的磁滞现象等温剩磁的磁滞现象 HysteresisHysteresisofisothermalofisothermalremanenceremanence2.102.10热剩磁热剩磁热剩磁热剩磁 ThermoremanentThermoremanentmagnetizationmagnetization2.112.11化学剩磁化学剩磁化学剩磁化学剩磁 ChemicalChemicalRemanentRemanentmagnetizationmagnetization2.1
7、22.12碎屑剩磁碎屑剩磁碎屑剩磁碎屑剩磁 DetritusDetritusRemanentRemanentmagnetizationmagnetization2.132.13粘滞效应粘滞效应粘滞效应粘滞效应 ViscouseffectsViscouseffects2.142.14磁各向异性磁各向异性磁各向异性磁各向异性 MagneticanisotropyMagneticanisotropy2.152.15压力效应压力效应压力效应压力效应 StresseffectsStresseffects3.3.地磁场主要特点地磁场主要特点地磁场主要特点地磁场主要特点 Generalfeaturesoft
8、hegeomagneticfieldGeneralfeaturesofthegeomagneticfield3.13.1序言序言序言序言 PreliminaryremarksPreliminaryremarks3.23.2现今地球磁场现今地球磁场现今地球磁场现今地球磁场 TheEarthspresentfieldTheEarthspresentfield3.33.3地磁场的变化地磁场的变化地磁场的变化地磁场的变化 ChangesinthefieldChangesinthefield3.43.4地磁场的起源地磁场的起源地磁场的起源地磁场的起源 Originofthegeomagneticfiel
9、dOriginofthegeomagneticfield3.53.5轴向球心偶极子场轴向球心偶极子场轴向球心偶极子场轴向球心偶极子场 ThefieldofanaxialgeocentricdipoleThefieldofanaxialgeocentricdipole3.63.6古地磁极与虚地磁极古地磁极与虚地磁极古地磁极与虚地磁极古地磁极与虚地磁极 PaleomagneticPaleomagneticpolesandvirtualpolesandvirtualgeomagneticpolesgeomagneticpoles3.73.7统计模型统计模型统计模型统计模型 Statisticalmo
10、delsderivedfromfieldanalysisStatisticalmodelsderivedfromfieldanalysis3.83.8统计模型的理论基础统计模型的理论基础统计模型的理论基础统计模型的理论基础 HypotheticalstatisticalmodelsHypotheticalstatisticalmodels3.93.9统计模型的比较统计模型的比较统计模型的比较统计模型的比较 ComparisonofmodelsComparisonofmodels4.磁场方向及其分析磁场方向及其分析磁场方向及其分析磁场方向及其分析 Directionsofmagnetizatio
11、nandtheirDirectionsofmagnetizationandtheiranalysisanalysis4.14.1序言序言序言序言 PreliminaryremarksPreliminaryremarks4.24.2采样方案采样方案采样方案采样方案 SamplingschemesSamplingschemes4.34.3不完整记录的代表性分析不完整记录的代表性分析不完整记录的代表性分析不完整记录的代表性分析 FragmentarynatureoftheFragmentarynatureoftherecordrecord4.44.4剩磁方向的表述（矢量）剩磁方向的表述（矢量）剩磁方
12、向的表述（矢量）剩磁方向的表述（矢量）RepresentationofdirectionsRepresentationofdirections4.54.5天然剩磁方向天然剩磁方向天然剩磁方向天然剩磁方向 ExamplesofNRMdirectionsExamplesofNRMdirections4.64.6剩磁方向离散的原因剩磁方向离散的原因剩磁方向离散的原因剩磁方向离散的原因 SourcesofdispersionSourcesofdispersion4.74.7FisherFisher分布（分布（分布（分布（FishersDistributionFishersDistribution）4.
13、84.8FisherFisher统计（统计（统计（统计（GoodnessoffittoFishersDistributionGoodnessoffittoFishersDistribution）4.94.9统计检验统计检验统计检验统计检验 StatisticaltestsStatisticaltests4.104.10不同岩石单元观察值的比较与分析不同岩石单元观察值的比较与分析不同岩石单元观察值的比较与分析不同岩石单元观察值的比较与分析 CombinationofCombinationofobservationsfromrockunitsobservationsfromrockunits4.1
14、14.11 误差分析误差分析误差分析误差分析 AngularstandarddeviationAngularstandarddeviation4.124.12 古地磁极古地磁极古地磁极古地磁极 PaleomagneticPaleomagneticpolespoles4.134.13 方向对跖方向对跖方向对跖方向对跖 ReversalsReversals5.古地磁研究的可靠性古地磁研究的可靠性古地磁研究的可靠性古地磁研究的可靠性 ThereliabilityofThereliabilityofPaleomagneticPaleomagnetic observationsobservations
15、5.15.1问题的提出问题的提出问题的提出问题的提出 ProblemsProblems5.25.2剩磁的多种来源剩磁的多种来源剩磁的多种来源剩磁的多种来源 PossibleoriginsoffossilmagnetismPossibleoriginsoffossilmagnetism5.35.3一致性检验一致性检验一致性检验一致性检验 ConsistencytestsConsistencytests5.45.4褶皱检验褶皱检验褶皱检验褶皱检验 StudyofdeformedbedsStudyofdeformedbeds5.55.5烘烤接触带检验烘烤接触带检验烘烤接触带检验烘烤接触带检验 Stu
16、dyofigneouscontactsStudyofigneouscontacts5.65.6沉积物特点的研究沉积物特点的研究沉积物特点的研究沉积物特点的研究 StudyofsedimentaryfeaturesStudyofsedimentaryfeatures5.75.7退磁退磁退磁退磁 RemovaloflowstabilitycomponentsbypartialRemovaloflowstabilitycomponentsbypartialdemagnetizationdemagnetization5.85.8交变退磁和热退磁交变退磁和热退磁交变退磁和热退磁交变退磁和热退磁 Magn
17、eticandthermalcleaningMagneticandthermalcleaning5.95.9特殊检验特殊检验特殊检验特殊检验 SpecialtestsSpecialtests5.105.10 磁噪音磁噪音磁噪音磁噪音 Magnetic“noise”Magnetic“noise”5.115.11 红层红层红层红层 RedsedimentsRedsediments5.125.12 表面效应表面效应表面效应表面效应 SurfaceeffectsSurfaceeffects5.135.13 时间窗口时间窗口时间窗口时间窗口 TimebasisofresultsTimebasisofre
18、sults5.145.14 最低可靠性标准最低可靠性标准最低可靠性标准最低可靠性标准 MinimumcriteriaofreliabilityMinimumcriteriaofreliability6.古地磁研究结果古地磁研究结果古地磁研究结果古地磁研究结果 PaleomagneticallyPaleomagneticallydeterminedfielddeterminedfielddirectiondirection6.16.1序言序言序言序言 PreliminaryremarksPreliminaryremarks6.26.2新生代研究结果新生代研究结果新生代研究结果新生代研究结果 Ce
19、nozoicresultsCenozoicresults6.36.3新生代古地磁极分析新生代古地磁极分析新生代古地磁极分析新生代古地磁极分析 AnalysisofCenozoicAnalysisofCenozoicPaleomagneticPaleomagneticpolespoles6.46.4中生代研究结果中生代研究结果中生代研究结果中生代研究结果 MesozoicresultsMesozoicresults6.56.5晚古生代研究结果晚古生代研究结果晚古生代研究结果晚古生代研究结果 UpperPaleozoicresultsUpperPaleozoicresults6.66.6早古生代研
20、究结果早古生代研究结果早古生代研究结果早古生代研究结果 LowerPaleozoicresultsLowerPaleozoicresults6.76.7前寒武纪研究结果前寒武纪研究结果前寒武纪研究结果前寒武纪研究结果 PrecambrianresultsPrecambrianresults6.86.8平均方向的分析平均方向的分析平均方向的分析平均方向的分析 AnalysisofmeandirectionsAnalysisofmeandirections6.96.9相关的假说相关的假说相关的假说相关的假说 RelevanthypothesesRelevanthypotheses6.106.10
21、古地磁极移曲线古地磁极移曲线古地磁极移曲线古地磁极移曲线 Apparentpolar-wanderingApparentpolar-wandering6.116.11 轴向对称偶极子场轴向对称偶极子场轴向对称偶极子场轴向对称偶极子场 AxiallysymmetricalfieldsAxiallysymmetricalfields6.126.12 古长期变：离散度古长期变：离散度古长期变：离散度古长期变：离散度 Secularvariation:evidencefromdispersionSecularvariation:evidencefromdispersionestimatesestima
22、tes6.136.13 古长期变：热剩磁的证据古长期变：热剩磁的证据古长期变：热剩磁的证据古长期变：热剩磁的证据 Secularvariation:evidencefromTRMSecularvariation:evidencefromTRM6.146.14 古长期变：沉积物的证据古长期变：沉积物的证据古长期变：沉积物的证据古长期变：沉积物的证据 Secularvariation:evidencefromSecularvariation:evidencefromsedimentssediments7.磁场倒转磁场倒转 ReversalsofmagnetizationReversalsofmag
23、netization7.17.1序言Introduction7.2 地 磁 倒 转 与 地 层 学 Examples of reversals datedstratigraphically7.3 地 磁 倒 转 与 年 代 学 Examples of reversals datedradiometrically7.4 地磁倒转的机制 Self-reversal mechanisms;theoreticalaspects7.5地磁年表Observedself-reversalpropertiesinrocks7.6转换带Transitionzones7.7稳定带Consistencyeviden
24、ce7.8火成岩接触带的研究Igneouscontactstudies7.9讨论Discussion8.8.古地磁场强度古地磁场强度古地磁场强度古地磁场强度 IntensityoftheIntensityofthepaleogeomagneticpaleogeomagneticfieldfield8.18.1导言导言导言导言 IntroductionIntroduction8.28.2研究方法介绍研究方法介绍研究方法介绍研究方法介绍 MethodsMethods8.38.3西欧和北非的研究结果西欧和北非的研究结果西欧和北非的研究结果西欧和北非的研究结果 Determinationsforhis
25、torictime,Determinationsforhistorictime,WesternEurope,andNorthernAfricaWesternEurope,andNorthernAfrica8.48.4地史研究成果地史研究成果地史研究成果地史研究成果 DeterminationsforthegeologicalpastDeterminationsforthegeologicalpast9.9.古纬度与古经度古纬度与古经度古纬度与古经度古纬度与古经度PaleolatitudesandPaleolatitudesandpaleomeridianspaleomeridians9.19.
26、1导言导言导言导言 IntroductionIntroduction9.29.2地体古位置的计算地体古位置的计算地体古位置的计算地体古位置的计算 EstimatesofpastpositionEstimatesofpastposition9.39.3地体古位置的表述方法地体古位置的表述方法地体古位置的表述方法地体古位置的表述方法 PresentationofestimatesPresentationofestimates9.49.4古气候的指示剂古气候的指示剂古气候的指示剂古气候的指示剂 PaleoclimaticPaleoclimaticindicatorsindicators9.59.5气
27、候带气候带气候带气候带 ClimaticzonesClimaticzones9.69.6古纬度变化古纬度变化古纬度变化古纬度变化 PaleolatitudePaleolatitudetimevariationsforreferencetimevariationsforreferencelocalitieslocalities9.79.7区域差异区域差异区域差异区域差异 RegionalvariationsRegionalvariations9.89.8古纬度变化曲线古纬度变化曲线古纬度变化曲线古纬度变化曲线 PaleolatitudePaleolatitudespectraspectra9.9
28、9.9蒸发岩蒸发岩蒸发岩蒸发岩 EvaporitesEvaporites9.109.10 碳酸盐岩碳酸盐岩碳酸盐岩碳酸盐岩 Carbonates:generalCarbonates:general9.19.1白云石白云石白云石白云石 DolomiteDolomite9.29.2珊瑚礁珊瑚礁珊瑚礁珊瑚礁 CoralsCorals9.39.3生物礁相生物礁相生物礁相生物礁相 OrganicreefsOrganicreefs9.49.4二叠纪蜓类二叠纪蜓类二叠纪蜓类二叠纪蜓类 PermianPermianfusulinidsfusulinids9.59.5红层红层红层红层 RedbedsRedbed
29、s9.69.6煤层煤层煤层煤层 CoalCoal9.79.7冰川冰川冰川冰川 GlaciationsGlaciations9.89.8白垩纪古温度白垩纪古温度白垩纪古温度白垩纪古温度 CretaceousCretaceouspaleotemperaturespaleotemperatures9.99.9风成砂岩与古风向风成砂岩与古风向风成砂岩与古风向风成砂岩与古风向 DesertsandstonesandDesertsandstonesandpaleowindpaleowind directionsdirections9.109.10 不确定性的讨论不确定性的讨论不确定性的讨论不确定性的讨论
30、DiscussionofuncertaintiesDiscussionofuncertainties9.119.11 古气候带古气候带古气候带古气候带 PaleoclimaticPaleoclimaticzoneszones9.129.12 轴向球心偶极子场的模型轴向球心偶极子场的模型轴向球心偶极子场的模型轴向球心偶极子场的模型 TheaxialgeocentricdipoleTheaxialgeocentricdipolemodelmodel10.10.特殊问题特殊问题特殊问题特殊问题 SpecialproblemsSpecialproblems10A10A应用于构造地质学中应用于构造地质学
31、中应用于构造地质学中应用于构造地质学中 ApplicationtostructuralproblemsApplicationtostructuralproblems10A.1Generalstatement10A.1Generalstatement10A.2Detectionofbrokenground10A.2Detectionofbrokenground10A.3Variableattitudeoflayers10A.3Variableattitudeoflayers10A.4Detectionofrelativerotationsaboutverticalaxes10A.4Detecti
32、onofrelativerotationsaboutverticalaxes10A.5SiletzRiver10A.5SiletzRivervolcanicsvolcanics10A.6BendingofJapan10A.6BendingofJapan10A.7Lewisthrust10A.7Lewisthrust10A.8TheoriginoftheRedSea10A.8TheoriginoftheRedSea10A.9Alpine10A.9AlpineorogenicorogeniczoneofEuropezoneofEurope10B古地磁与古地理重建古地磁与古地理重建 Paleomag
33、netismandpaleogeographicreconstructionPaleomagnetismandpaleogeographicreconstruction10B.1Introductoryremarks10B.1Introductoryremarks10B.210B.2PaleoclimaticPaleoclimaticaspectsaspects10B.3Comparisonswithsomeprevious10B.3Comparisonswithsomepreviouspaleogeographichypothesespaleogeographichypotheses10B.
34、4Paleomagnetismasabasisforpaleogeographic10B.4Paleomagnetismasabasisforpaleogeographicmapsmaps10B.5Someillustrations10B.5Someillustrations10C古地磁与地层对比古地磁与地层对比 PaleomagnetismandstratigraphiccorrelationPaleomagnetismandstratigraphiccorrelation10C.1Generalideas10C.1Generalideas10C.2Useofthesecularvariat
35、ion10C.2Useofthesecularvariation10C.3Usesoftheapparentpolar-wandering10C.3Usesoftheapparentpolar-wandering10C.4Useofreversals10C.4Useofreversals10C.5Namingproblems10C.5Namingproblems10D10D古地磁与岩石成因古地磁与岩石成因PaleomagnetismandtheoriginandhistoryofrocksPaleomagnetismandtheoriginandhistoryofrocks10D.1Gener
36、alremarks10D.1Generalremarks10D.2Applicationstoigneousbodies10D.2Applicationstoigneousbodies10D.3Applicationstobandedironformation10D.3Applicationstobandedironformation10D.4Paleolatitudesofoilfields10D.4Paleolatitudesofoilfields10E生物磁学及其他生物磁学及其他 10E.1DetectingchangesintheEarthsradius10E.1Detectingch
37、angesintheEarthsradius10E.2HypothesesofanexpandingEarth10E.2HypothesesofanexpandingEarth10E.3Estimatesof10E.3Estimatesofpaleoradiuspaleoradius古地古地磁学磁学在地在地质学质学中的中的应用应用剩剩磁磁极性倒转极性倒转Reversalsofmagnetization地层的划分和对比（磁性地层）地层的划分和对比（磁性地层）paleomagnetismandstratigraphiccorrelation:magneticpolaritystratigraphy
38、剩磁倾角、偏剩磁倾角、偏角及其变化角及其变化Remnantmagnetization(declination&inclination)地块古地磁极位置变化、古地理重建、盆地地块古地磁极位置变化、古地理重建、盆地形成演化的大地构造背景形成演化的大地构造背景Apparentpolarwanderpaths:paleogeographicreconstructionsofcontinents,applicationtoregionaltectonics古纬度与油气田的概率分布（与古气候及生古纬度与油气田的概率分布（与古气候及生物类型和生物繁盛程度的关系）物类型和生物繁盛程度的关系）therelati
39、onbetweenpaleolatitudesandthedistributionsofoilandgasfields局部旋转与盆地的形成和改造（挤压或拉张）局部旋转与盆地的形成和改造（挤压或拉张）detectionofrelativerotationaboutverticalaxes:formationanddeformationofbasins钻井岩心原始方位恢复钻井岩心原始方位恢复确定裂隙方位及埋藏砂体延伸方位确定裂隙方位及埋藏砂体延伸方位古地古地磁学磁学在地在地质学质学中的中的应用应用磁磁化化率率磁化率磁化率各向异性各向异性Magneticanisotropy判定古水流方向、埋藏砂体延
40、伸方位、沉判定古水流方向、埋藏砂体延伸方位、沉积相（利用露头或岩心样品）积相（利用露头或岩心样品）“烟囱效应烟囱效应”，圈定地面油气异常（平面，圈定地面油气异常（平面上）上）体磁化率体磁化率susceptibility不同岩性具不同的磁化率，用以划分和对不同岩性具不同的磁化率，用以划分和对比地层（剖面上的磁化率曲线），进而计比地层（剖面上的磁化率曲线），进而计算构造旋回和气候旋回算构造旋回和气候旋回1.地球的磁场地球的磁场 地球磁场是指地球本体及其周围空间的电磁场。地地球磁场是指地球本体及其周围空间的电磁场。地球磁场是地球表面最重要的物理场之一，它的变化主要球磁场是地球表面最重要的物理场之一，
41、它的变化主要受控于外核磁流体运动过程和核幔相互作用以及下地幔受控于外核磁流体运动过程和核幔相互作用以及下地幔的结构。的结构。地球磁场的长期观测和研究分析表明，地球的磁场地球磁场的长期观测和研究分析表明，地球的磁场分外源场和内源场两大部分，地球表面的绝大部分磁场分外源场和内源场两大部分，地球表面的绝大部分磁场来源于地球内部，属于内源场，内源场比较稳定，只随来源于地球内部，属于内源场，内源场比较稳定，只随时间的推移发生非常缓慢的变化，是地球的基本磁场。时间的推移发生非常缓慢的变化，是地球的基本磁场。地球的外源场一般只占千分之几，来源于高空，随时间地球的外源场一般只占千分之几，来源于高空，随时间变化
42、较快，所以也称为地球的变化磁场。变化较快，所以也称为地球的变化磁场。地球内部结构与地磁场地球内部结构与地磁场地球内部结构地球内部结构未知的地球内部：入地更比上天难目前大陆钻探目前大陆钻探最深记录最深记录12km,仅相当仅相当于地球半径的于地球半径的0.2地震地震地震就像一盏明灯，可以照亮人类无法进入的地震就像一盏明灯，可以照亮人类无法进入的地球内部地球内部.全球全球4 4级以上地震每年过万次级以上地震每年过万次通过观测地震波，就可以确定地球内部的结构通过观测地震波，就可以确定地球内部的结构怎么知道地球内部结构的？怎么知道地球内部结构的？火山岩携带的深部地幔物质火山岩携带的深部地幔物质岩石地球化
43、学示踪岩石地球化学示踪石榴石石榴石:80 km:80 km金刚石金刚石:150 km:150 km矿物相平衡实验矿物相平衡实验 相图相图尖晶石橄榄岩尖晶石橄榄岩斜长石橄榄岩斜长石橄榄岩石榴石橄榄岩石榴石橄榄岩温度温度深度（km）压压力力（k kb b）金刚石金刚石稳定区稳定区确定矿物在地球内部形成的深度确定矿物在地球内部形成的深度尖晶石橄榄岩尖晶石橄榄岩斜长石橄榄岩斜长石橄榄岩石榴石橄榄岩石榴石橄榄岩温度温度深深度度（k km m）压压力力（k kp p）地壳地壳岩岩石石圈圈软流圈软流圈150km4.64.6亿年华北克拉通金伯利岩中存在金刚石亿年华北克拉通金伯利岩中存在金刚石现今岩石圈现今岩石
44、圈地壳地壳岩石圈地幔岩石圈地幔软流圈软流圈尖晶石橄榄岩尖晶石橄榄岩斜长石橄榄岩斜长石橄榄岩石榴石橄榄岩石榴石橄榄岩温度温度深深度度（km）压压力力（kp）80km1.01.0亿年以来地幔包体为橄榄岩亿年以来地幔包体为橄榄岩 指示岩石圈厚度指示岩石圈厚度80km 0)qin materials with unpaired spins and overlapping atomic orbits(close packing)qelectrons are exchanged between iron atoms either directly(ferromagnetism)or indirectly
45、via interjacent oxygen atoms(superexchange e.g.antiferromagnetism,ferrimagnetism)qmaterials exhibit a spontaneous magnetisation Ms after field removal,due to uncompensated spin momentsBasicmagnetismFerromagnetism(sensu stricto strictly speaking)AntiferromagnetismFerrimagnetismNet MsMagnetite Fe3O4Ma
46、ghaemite g-Fe2O3Pyrrhotite Fe7S8Greigite Fe3S4Pyrrhotite Fe9S10(room temperature)IronNickel0MHMHMH1/kTTC1/kTTN1/kTTCFieldTemperatureMaterialsHaematite a-Fe2O3 Goethite g-FeOOHspin cantingHaematiteparasitic ferromagnetism-弱铁磁性磁黄铁矿磁铁矿磁赤铁矿胶黄铁矿磁黄铁矿赤铁矿针铁矿铁磁性铁磁性 Ferromagnetism 具有原子磁矩，原子磁矩之间有相互具有原子磁矩，原子磁矩之
47、间有相互作用，原子磁矩与外场和热能有相互作用作用，原子磁矩与外场和热能有相互作用一般地说一般地说:上述四种通称为铁磁性上述四种通称为铁磁性严格地说严格地说:Ferromagnetism才是铁磁性，地球上无才是铁磁性，地球上无Ferromagnetism在古地磁在古地磁(甚至磁学领域甚至磁学领域)人们认为的一些重要铁磁性矿物，人们认为的一些重要铁磁性矿物，实际上主要是实际上主要是Ferrimagnetism（亚铁磁性）（亚铁磁性）CantedantiferromagnetismImperfectbcdnoneMagnetic induction,magnetising field and mag
48、netisationBasicmagnetismB=m0Houtside magnetisable mediainside magnetisable mediaB=m0(H+M)B magnetic induction TH magnetising field A/mM magnetisation A/mm0 magnetic field constant (m0=4px 10-7 Vs/Am)(permeability of vacuum)mr relative permeability(inside magnetisable media)k-magnetic susceptibility(
49、dimensionless)B/H=mr=m0+m0k=m0(1+k)k=M/HM=Minduced+MremanentHMindMremMresususally MinducedMremanent磁感应磁化强度顺磁性顺磁性 Paramagnetism 具有原子磁矩，原子磁矩之间无具有原子磁矩，原子磁矩之间无相互作用。原子磁矩与外场和热能有相互作用相互作用。原子磁矩与外场和热能有相互作用原子磁矩原子磁矩M2MBT=300 K外场外场H103T（109A/m）磁能磁能1.85 10-22J热能热能kT=4.14 10-23J通常，实验室磁场是通常，实验室磁场是n个个T（106A/m），），1.8
50、5 10-25JCuries law=J/H=nM2/3k T=C/T注意：室温注意：室温Paramagnetism无无剩磁，对剩磁，对 有有贡献贡献铁磁性矿物的最大特点Hysteresisloop，居里（奈耳）温度之下剩磁，居里（奈耳）温度之上Paramagnetism剩磁剩磁(Jr)是在某些晶体中邻近电子自旋有很强是在某些晶体中邻近电子自旋有很强的相互作用引起的相互作用引起 物质对磁场的记忆物质对磁场的记忆 古地磁学古地磁学物质剩磁的起源物质剩磁的起源相互作用能相互作用能Interactionenergy单畴颗粒single-domaingrainsMagnetited0=0.1mJs=4
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