中国西南地区全新世以来地磁场考古强度研究

The geomagnetic field varies in different timescales from millions to hundreds of years. Archaeomagnetic study is an effective way of detecting short-term variations of the field during the Holocene and can fill the gap between modern observation and paleomagnetic data recorded by ancient geological samples. It has great implications for improving the global field models, exploring geodynamic mechanism, archaeomagnetic dating and detecting the connections between human activities and environmental changes on the Earth. China is located at one of the largest magnetic anomaly centers in the world (the Central Asian anomaly center), making the variation of geomagnetic field here quite important. The archaeomagnetic work in China was mainly carried out in the 1980s and 1990s and the published data are rather scattered. Most of the data are concentrated in eastern China, while studies in other areas are sparse. In this project, we are planning to choose Sichuan, Chongqing, Yunnan and Guizhou from southwestern China as the research areas. In order to obtain robust archaeointensity data from various historical periods, specific rock magnetic and paleointensity experiments are designed. Various dating techniques will be explored as well to constrain the age of the studied samples. A regional variation model of the geomagnetic field in southwestern China is expected to be set up through this study, which will supply significant constraints on the realization of regional anomaly and global distribution of the field.

地磁场存在百万年到百年尺度不等的长期变。考古磁学是探索地磁场全新世以来短尺度精细变化的有效手段，是填补现代地磁观测数据和地质样品记录的古地磁数据之间空白的重要途径，在完善地磁场模型、探索地球内部动力机制、考古定年以及探讨人类活动与地球环境变化相关性等方面具有重要意义。中国位于地磁场分布极不均匀的东亚大陆磁异常中心附近，其地磁场分布形态和变化规律对解释东亚地区甚至全球地磁场演化起着举足轻重的作用。我国考古磁学工作主要集中在上世纪八、九十年代，已发表数据非常分散，且主要集中在中国东部，而其他地区研究相对稀少。本项目选取中国西南部的四川、重庆、云南、贵州一带作为目标研究区域，广泛搜集不同时代考古样品，开展详细的岩石磁学和古强度研究，并综合多种技术手段尽可能精确地限定样品的年龄，从而建立中国西南地区地磁场区域变化模型，为讨论地磁场区域异常，探索中国及全球全新世以来地磁场分布形态和特征提供重要约束。

考古磁学是利用考古遗址上出土的烧制过的砖、瓦、陶瓷器、烧土等古遗存来探索地磁场全新世以来短尺度精细变化的有效手段，进而为全面认识地磁场演化规律及其内部动力机制、完善地磁场模型、探讨地磁场变化与地球环境相关性等提供重要约束。本项目针对目前考古磁学工作研究现状，选择研究程度较低的中国西南地区开展工作，在四川、重庆、云南等地都采集到了考古样品并获得了可靠结果。. 本项目对四川金川县的新石器时代晚期刘家寨遗址开展详细的年代学、岩石磁学及地磁场古强度研究。年代学方面，综合运用考古断代、14C定年、光释光定年、文化层信息及古强度结果等多种手段精确限定了样品的年龄。岩石磁学结果显示，样品载磁矿物以细颗粒、热稳定性好的磁铁矿或钛磁铁矿为主，部分样品含有少量磁赤铁矿或赤铁矿。四川地区样品地磁场强度结果显示~3100-2600 BCE的500年间地磁场强度呈倒“U”型的变化趋势；~3100 BCE观测到地磁场强度的一个极低值 (~2.8×1022 Am2)，进一步证实3000-2000 BCE之间中国地区地磁场强度存在“DIP”事件。本项目还对四川刘家寨遗址及山东济南大辛庄遗址、山东寿光双王城遗址、河北隆化鲍家营遗址等地的定向样品开展了考古方向研究。样品年龄分布从~3000 BCE至~1300 CE。最终12个独立采点的20个样品获得了可靠的地磁场方向结果。新获得数据结合中国、日本、韩国等地区已发表数据揭示出近10 ka，东亚地区地磁场偏角和倾角变化范围分别为30°W-20°E和30°-70°，西向和东向漂移同时存在，但以前者为主。.本项目新增考古强度和方向结果极大地补充了现有数据库，从时间和空间上弥补现有数据的不足，将为完善东亚地磁场长期变化区域模型提供重要约束，并为其在该地区考古定年方面的应用提供基础。