地磁場(chǎng)起源于地球外核富鐵流體的對流，是認識地球內部結構和動(dòng)力學(xué)機制的窗口。地磁場(chǎng)可以屏蔽部分帶電高能粒子和宇宙射線(xiàn)，保護著(zhù)地球上的生命。研究地磁場(chǎng)的變化規律對認識地球深部動(dòng)力機制和地表過(guò)程和環(huán)境具有重要意義。高沉積速率的沉積物（如黃土剖面、海洋與湖泊沉積物鉆探巖芯等）是開(kāi)展高分辨率地磁場(chǎng)長(cháng)期變化（PSV）研究的理想材料。近20年來(lái)東亞地區已發(fā)表地磁場(chǎng)長(cháng)期變數據幾乎都是通過(guò)海洋或湖泊沉積物鉆探巖芯獲得的，缺少磁偏角數據的絕對變化記錄，且部分研究的分辨率較低。空間分布方面，東亞地磁場(chǎng)長(cháng)期變研究主要來(lái)自日本和中國，研究區域多集中在中低緯度，35°N以上的區域較少（圖1）。上述情況制約了對東亞地區地磁場(chǎng)變化規律的全面系統的認識。
圖1?東亞地區相關(guān)PSV記錄與民樂(lè )剖面位置分布
中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所地球與行星物理重點(diǎn)實(shí)驗室博士生樊耘暢在導師潘永信研究員和蔡書(shū)慧副研究員的指導下，聯(lián)合巖石圈演化國家重點(diǎn)實(shí)驗室鄧成龍研究員，西班牙馬德里康普頓斯大學(xué)Francisco Javier Pavón-Carrasco副教授和中國地震局地質(zhì)研究所熊建國研究員，對甘肅西北部全新世黃土-古土壤高沉積速率剖面（民樂(lè )剖面）開(kāi)展地磁場(chǎng)長(cháng)期變研究，獲得了該地區全新世地磁場(chǎng)方向（偏角和傾角）絕對變化記錄，并結合東亞已有數據，建立了14 ka以來(lái)東亞地磁場(chǎng)長(cháng)期變化參考曲線(xiàn)和東亞區域地磁場(chǎng)方向變化模型。
民樂(lè )剖面磁學(xué)結果顯示，該剖面的磁性礦物種類(lèi)為低矯頑力的單疇-假單疇的磁鐵礦為主，含有較少量的磁赤鐵礦。經(jīng)過(guò)系統交變退磁和熱退磁測試，絕大部分樣品分離出了穩定的特征剩磁方向，且兩種退磁方式的一致性較好（圖2），指示民樂(lè )剖面結果具有良好的可靠性。與東亞地區其它緯度記錄和全球模型預測結果相比，民樂(lè )剖面的結果揭示出了更多的細節變化，說(shuō)明該剖面時(shí)間分辨率較高，不同記錄部分時(shí)期存在比較明顯且可比的特征峰值與谷值，同時(shí)也存在不一致的變化時(shí)期（圖3），指示14ka以來(lái)東亞地區地磁場(chǎng)變化以偶極分量占主導，部分時(shí)期的非偶極分量影響顯著(zhù)增強。
圖2?民樂(lè )剖面樣品退磁結果與有關(guān)磁性參數隨深度和年齡變化
圖3 民樂(lè )剖面PSV記錄與東亞地區已有記錄和模型預測對比
同時(shí)，他們系統整理并篩選了東亞地區已發(fā)表的沉積記錄長(cháng)期變數據，結合新增民樂(lè )剖面數據，計算了過(guò)去14 ka東亞沉積物記錄長(cháng)期變化參考曲線(xiàn)(EASed14k)（圖4），并建立了東亞地區14ka以來(lái)地磁場(chǎng)方向長(cháng)期變化模型(SCHA.EAS14k)（圖5）。該研究通過(guò)黃土剖面獲得的全新世高精度地磁場(chǎng)長(cháng)期變記錄可作為代表性剖面用于區域結果對比，建立的東亞PSV參考曲線(xiàn)和區域地磁場(chǎng)模型為地磁場(chǎng)區域和全球對比提供了基礎和依據。
圖4 EASed14k參考曲線(xiàn)與Zheng等（2014）發(fā)表的東亞PSV集成曲線(xiàn)、中國考古磁學(xué)PSV曲線(xiàn)、SCHA.EAS14k區域模型預測結果對比
圖5 SCHA.EAS14k模型預測的4.35 ka、9.15 ka和11.55 ka地磁場(chǎng)方向區域分布。白色五角星為模型的中心位置(30oN，108oE)，白色圓形為用于計算模型的東亞PSV記錄的位置
研究成果發(fā)表于國際權威學(xué)術(shù)期刊JGR: Solid Earth（樊耘暢，蔡書(shū)慧*，Francisco Javier Pavón-Carrasco，熊建國，鄧成龍，潘永信. High-resolution paleomagnetic secular variation since ~13 ka from a loess section in Northwest China and a regional geomagnetic directional model for East Asia [J]. Journal of Geophysical Research: Solid Earth,?2024,129: e2023JB028094. DOI: 10.1029/2023JB028094.）。研究受?chē)易匀豢茖W(xué)基金項目（42488201，42388101，41974077，41621004）、中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所重點(diǎn)部署項目（IGGCAS-201905）、中國科學(xué)院百人計劃項目和國家第二次青藏高原科學(xué)考察項目（2019QZKK0704）聯(lián)合資助。
