Linking Rock Magnetic Properties to the Performance of Paleointensity Techniques

将岩石磁性与古强度技术性能联系起来

基本信息

  • 批准号:
    0911683
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 25.36万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2009
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2009-08-01 至 2012-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This award is funded under the American Recovery and Reinvestment Act of 2009 (Public Law 111-5).The direction and intensity of the Earth's magnetic field varies in both time and space. As volcanic rocks cool they record a snapshot of the field and through careful laboratory experiments the evolution of the magnetic field during Earth's approximately 4.5 billion year history can be unravelled. Determining the Earth's magnetic field across critical periods of time will allow a greater understanding of convection in the Earth's liquid outer core, the growth of the solid inner core, interactions between the Earth's outer core and solid mantle, and the relationship between the rate of plate-tectonics and heat flow across the core-mantle boundary. Although the direction of the magnetic field is straightforwardly determined experimentally, its magnitude (also called paleointensity) is more problematic. Without accurate paleointensity measurements the Earth's magnetic field cannot be defined fully and the important processes outlined above will never be fully understood.Although progress has been made in the theoretical understanding of paleointensity and the methodologies used to obtain more accurate results, there has not been a comprehensive study linking the success of paleointensity experiments to the specific magnetic properties of the materials being studied. The research outlined in this proposal aims to identify rock magnetic characteristics that when combined with specific paleointensity procedures will lead to more accurate estimates of the strength of the Earth's magnetic field. Most paleointensity techniques are time and labor intensive and have low success rates (25 to 35%). A small number of innovative studies have proposed methods for screening samples to improve the accuracy of the estimates determined using a specific paleointensity technique. We aim to build on this approach by fully characterizing the rock magnetic properties of our samples and then matching their properties with the best suited paleointensity technique. The samples that will be used to address these problems are lavas from the volcanic island of Fogo, Cape Verde, and were erupted during the last sixty years when the intensity of the geomagnetic field is known from observatory data. Samples will be examined using a meticulous suite of rock magnetic analyses and Mossbauer spectroscopy. Electron microscopes will be used to image mineralogic microstructures and determine elemental compositions. Multiple paleointensity methods will be assessed, including variations on the most commonly used techniques as well as newer approaches needing further validation. No previous study has applied this variety of paleointensity techniques on such well-characterized samples. Results of this research will guide future workers in choosing the most appropriate paleointensity technique based on a sample's rock magnetic properties, increasing efficiency and accuracy. This research will ultimately benefit geophysicists and planetary scientists investigating and modeling deep Earth processes. In addition to the research goals of this project, the award is supporting three early career researchers, is broadening the participation of underrepresented groups in the earth sciences, and is providing training for undergraduate students.
该奖项是根据2009年美国复苏和再投资法案(公法111-5)资助的。地球磁场的方向和强度在时间和空间上都是不同的。当火山岩冷却时,它们记录下了磁场的快照,通过仔细的实验室实验,可以揭开地球大约45亿年历史中磁场的演变。确定地球在关键时间段的磁场将使我们更好地了解地球液态外核的对流、固体内核的增长、地球外核和固体地幔之间的相互作用,以及板块-构造速率和跨越核-地幔边界的热流之间的关系。虽然磁场的方向是通过实验直接确定的,但它的大小(也被称为古强度)更有问题。如果没有准确的古强度测量,地球的磁场就不能被完全定义,上面概述的重要过程也永远不会被完全理解。尽管在古强度的理论理解和用于获得更准确结果的方法方面取得了进展,但还没有一项全面的研究将古强度实验的成功与所研究物质的特定磁性联系起来。这项建议中概述的研究旨在确定岩石的磁性特征,当这些特征与特定的古强度程序相结合时,将导致对地球磁场强度的更准确估计。大多数古强度技术都是时间和劳动力密集型的,成功率很低(25%到35%)。少数创新性研究提出了筛选样本的方法,以提高使用特定古强度技术确定的估计的准确性。我们的目标是在这种方法的基础上,充分表征我们样品的岩石磁性,然后将它们的特性与最适合的古强度技术相匹配。将用于解决这些问题的样品是来自佛得角福戈岛火山岛的熔岩,它们是在过去60年期间喷发的,当时根据天文台的数据可以知道地球磁场的强度。样品将使用一套细致的岩石磁学分析和穆斯堡尔谱学进行检查。电子显微镜将用于成像矿物学微结构和确定元素组成。将评估多种古强度方法,包括最常用技术的变化以及需要进一步验证的较新方法。此前没有一项研究将这种不同的古强度技术应用于这样具有良好特征的样品。这项研究的结果将指导未来的工作人员根据样品的岩石磁性选择最合适的古强度技术,提高效率和准确性。这项研究最终将有利于地球物理学家和行星科学家对地球深部过程进行研究和建模。除了该项目的研究目标外,该奖项还支持三名早期职业研究人员,扩大地球科学中代表性不足群体的参与,并为本科生提供培训。

项目成果

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Fundamental rock magnetic studies on single-domain particles and anisotropy, and applications to paleomagnetism and petrophysics
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Fundamental rock magnetic studies on single-domain particles and anisotropy, and applications to paleomagnetism and petrophysics
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  • 批准号:
    RGPIN-2017-04165
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  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 25.36万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
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