古地磁在地球科学中的应用
1912年，魏格纳提出了大陆漂移假说，引起了很大的争议。直到20世纪50年代初，英国地球物理学家在古地磁研究中定量证明了大陆在地质年代发生过漂移，从而使大陆漂移理论复活。古地磁是板块理论的三大支柱之一。
在漫长的地质时期，地磁场具有轴向地心偶极子场的特征。因此，利用岩石的剩余磁化方向，即当时地理极的位置，可以计算出古磁极的位置。由于地球磁场具有轴向地心偶极子磁场的特征，所以地球同时只有一个地磁极或地理极，就像从现代各大洲熔岩计算出的地磁极位于地理极附近一样。相反，磁极上大陆之间明显的不整合表明大陆之间发生过平移或旋转。
极线漂移路线是研究大陆漂移的重要基础。从极线漂移曲线中，我们不仅可以了解各大陆的运动和方向，还可以从各大陆的极线漂移路线中了解它们之间的主要关系和分离漂移的时代。
在同一张图上画出南美洲和非洲的视极移线(南磁极)。如图3-8-13所示，两条明显的极移路线明显不重合。两条路线的走向非常相似，都是随着年龄从旧到新逐渐从赤道靠近，最后在南磁极相交。南美明显极移的路线总是在非洲西部，就像南美大陆在非洲大陆西部一样。如果非洲大陆是固定的，根据大陆架的形状，美洲大陆会东移以贴合非洲大陆，其视极移路线也会东移，如图3-8-13所示。中生代以前，两个大陆的视极移路线基本一致，但中生代以后，视极移路线发生了分歧。这项古地磁研究证明，南美洲大陆在古生代是相连的，当时没有大西洋。中生代(侏罗纪)开始分裂，南美大陆向西漂移，顺时针旋转，形成了今天两大洲的分布。
本文分析了欧洲和北美两个明显极移的路线图，这两个路线图不同，但趋势相似。如果北美沿着其在北极中心的明显极移路线向东旋转，北美和欧洲的大陆架将会闭合，北太平洋将会消失。志留纪至二叠纪有很好的重叠；然而，三叠纪之后，两条明显的极移路线被分开了。可以看出，在三叠纪之前，欧洲和北美是连在一起的，形成了欧美古大陆。侏罗纪以后，欧洲和北美分裂，形成大西洋，漂流到现在的位置。
图3-8-13南美洲和非洲的明显极移路线
(沈宁华关志宁1985)
∑、S、D、C、P、T、K、Tr、Q分别为寒武纪、志留纪、泥盆纪、石炭纪、二叠纪、三叠纪、侏罗纪、白垩纪、第三纪、第四纪；Mz是中生代；l代表底部，u代表顶部。
(2)海底扩张的古地磁证据
威尔逊利用地幔对流和海底扩张假说全面解释了大陆漂移的机制，其效果简单表示在图3-8-14A中。新形成的地壳和覆盖其上的火山逐渐分成两侧，向西移动(图3-8-14B)。当一个前进的大陆遇到一个下降的逆流时，运动将不可避免地停止，并堆积在较轻的大陆地壳的前面，形成山脉；同时，由于海底被下落的流体拖下，形成了深沟。
图3-8-14地幔对流和海底扩张示意图
海底带状磁异常的发现和解释有力地支持了海底扩张的假设。地磁极性反转定量解释了海洋纬向异常和海底扩张假说。
20世纪50年代以来，大规模航磁调查发现，海洋磁异常具有以下特点:①磁异常呈条带状分布，条带状走向与洋脊平行。②正负异常相间，带宽20km~30km，长度几百公里，异常幅度几百NAT。③磁异常对称分布在洋脊上。上述异常称为海洋带状磁异常，与大陆上的磁异常有很大不同。图3-8-15冰岛南部雷克雅未克海脊磁异常图，黑色代表正异常，白色代表负异常。图3-8-15是平面剖面图，其中AA '是雷克雅未克海脊的位置，剖面曲线记录了剖面上各点的磁场强度。强磁场和弱磁场在剖面上对称分布，可以在相邻剖面上连续跟踪；每个截面对应的强磁场用虚线连成一些条，相当于平面图上的黑色部分。从平面剖面上看，脊两侧的磁异常强度也基本对称。
海洋中这种对称的正负纬向磁异常不仅在大西洋海脊上观察到，在太平洋、印度洋和南极海的海脊上也观察到。这种现象可以用海底扩张和地磁极性反转理论来合理解释。
图3-8-15雷克雅未克海脊的带状磁异常
(引自海兹勒，1966)
1963年，Vain和Matthews提出了一个假设:地幔中的热物质通过对流上升到洋脊，当它冷却到居里点时，获得了与当时地磁场同方向的热剩磁。流体不断上涌，推动旧海底向两侧扩张，在洋中脊上形成新的洋底。海底扩张过程中，地磁场多次翻转，正常地磁场形成的海底具有正磁化；反向地磁场形成的海底具有反向磁化。因此，离海脊不同距离的海底是由正负磁化交替的磁性岩石层组成的。图3-8-16是海底扩张和地球磁极翻转示意图。海脊两侧磁异常的对称性是海底两侧扩张速度相等的结果。
(3)应用古地磁研究区域地质构造
岩石形成过程中获得原生剩磁(TRM或DRM)后，如果发生构造运动，岩石在构造不同部位的相对位置在形成过程中会发生变化。这样，保存在岩石中的稳定的原生剩磁也随着岩石载体改变其空间位置。如果测量现代构造不同部位岩石中的稳定剩磁方向，找出它们之间方向的相对变化规律，就可以反过来推断和验证构造运动的方式和方向。
大多数学者认为中国东部著名的郯庐深大断裂是左旋平移断裂。然而，对于翻译的时间和距离有不同的看法。国家地震局地质研究所对断裂带东西两侧寒武纪和侏罗纪地层的古地磁调查，为解决上述问题提供了有意义的资料。如图3-8-17所示，在断裂带东侧，早寒武世富县磁偏角为338°，晚侏罗世五莲磁偏角为7°，表明后者相对于前者顺时针旋转29°，而断裂带两侧早寒武世苏仙磁偏角为42°，晚侏罗世霍山磁偏角为17°，然后相对于前者逆时针旋转。以上资料表明，断裂带两侧的地壳都有自己独立的运动方式，至少在侏罗纪之前，两侧的地层都发生过相对运动。
图3-8-16海底扩张和地磁翻转年表对比
A ——在东太平洋隆起处实测地磁异常剖面与估算剖面的比较。上图中的横条是地磁年表；b-海底扩张指示
图3-8-17郯庐深大断裂两侧古磁偏角图
根据断裂带两侧早寒武世的古纬度数据，东部的富县地区为39.2，西部的苏仙地区为40.8，表明这一时期两地基本处于同一纬度。今天富县的纬度是39.5，而苏县是34。对比显示，断层西侧可能向南移动了6.8，约800 km。如果考虑到确定古纬度的误差(约5° ~ 6°)，断裂带西侧自寒武纪以来至少南移了100km。