第 16 卷 第 5 期
2009 年 9 月
地学前缘(中国地质大学(北京) ;北京大学)
Earth Science Frontiers (China U niversity of Geosciences(Beijing ) ;Peking University)
Vol .16 No .5 x
Sep .2009
收稿日期 :2009 01 03 ;修回日期 :2009 06 23
基金项目 :国家重点基础研究发展计划“973”项目 (2006CB701400) ;国家自然科学基金项目(40672196 ,40638041) ;高等学校学科创新引智
计划资助项目(B07011)
作者简介 :申 维(1957 — ) ,男 ,博士 ,教授 ,博士生导师 ,地 球 探 测与信息技术专 业 ,主要从事非 线 性 地 质学的科研和 教 学 工 作 。 E‐mail :
shenwei@ cugb .edu .cn ;shenweihome@ sina .com
地 球 磁 极 倒 转 的 分 形 混 沌 研 究
申 维 , 房丛卉 , 张德会
1畅 中国地质大学 地质过程与矿产资源国家重点实验室 ,北京 100083
2畅 中国地质大学 岩石圈构造 、深部过程及探测技术教育部重点实验室 ,北京 100083
Shen Wei , Fang Conghui , Zhang Dehui
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Shen Wei ,Fang Conghui ,Zhang Dehui .Fractal and chaos research of geomagnetic polarity reversal .Earth Science Frontiers ,
2009 ,16(5) :201‐206
Abstract :It is generally acknowledged that geomagnetic polarity has reversed many times in geological history .
However ,the causes have been unknown up to now .The fractal and chaos theories have been applied to analy‐
zing the phenomenon in geomagnetic polarity reversal .The temporal intervals of geomagnetic polarity reversal
have the characters of fractal .The system of earth magnetic field maintains a sort of temporal or spatial order
structure by exchanging substance and energy with outside continuously .Random of reversal geomagnetic po‐
larity has the self‐reversion characteristic of chaos and chaos theory gives a simple and clear explanation for the
dynamic cause of geomagnetic polarity reversal .
Key words :
g
eomagnetic polarity reversal ;fractal ;chaos ;fractal dimension ;nonlinearity
摘 要 :地球磁场多次发生南北(正负 )磁极位置的变换 ,这已为大家所公认 。 但造成这种异常现象的原因 ,则
是迄今未能很好解答的一个难题 。 应用分形混沌理论对地球磁极倒转进行了分析 ,认为发生地球磁极倒转时
间段在时间轴上具有分形分布的性质 ;地球磁场系统通过不断与外界交换物质和能量 ,维持一种空间或时间
的有序结构 。 地球磁场极性的随机倒转具有混沌运动的自逆转特性 ,混沌理论给地磁极性倒转提出了一个简
明的动力机制解释 。
关键词 :地球磁极倒转 ;分形 ;混沌 ;分维数 ;非线性
中图分类号 :O415畅5 ;P318 文献标志码 :A 文章编号 :1005 2321(2009)05 0201 06
地球磁场在漫长的地质历史时期中 ,它的正负
极性不断地发生多次倒转 ,并且是全球同步的 。 这
一现象的发现是 20 世纪古地磁学的重大成果 ,并建
立了 150 Ma 以来较为详细和准确的地磁极性表
(见图 1) 。 在地质学中 ,它不仅可以通过岩石原位
剩余磁性的研究及与岩石年龄测定对比 ,建立起地
磁极性倒转‐地质年代对应关系 ,有助于对地层进行
更为可靠的时代划分与对比 ,而且可以据之进一步
深入研究地磁场的起因和变化 ,以及地球的内部结
构与自身运动的特点 ,因而引起国内外学者的极大