地磁场是地球宜居环境的重要屏障，其长期形态记录了地核发电机过程，也为古大陆再造和超大陆演化研究提供基础约束。现代地磁场在长时间平均意义上接近轴向地心偶极子场（geocentric axial dipole, GAD），但前寒武纪地磁场是否具有类似形态，尤其是在长期单一极性事件期间是否发生变化，仍缺乏充分认识。

约11亿年前的基韦诺正极性超时（Keweenawan Normal Superchron，KNS）是研究前寒武纪地磁场演化的重要窗口。该时期处于Nuna超大陆裂解向Rodinia超大陆聚合转换的阶段，全球古地理格局发生重要调整。受高质量古地磁和古长期变（paleosecular variation，PSV）数据限制，学界对于这一时期地磁场形态、偶极场贡献以及极性状态与地磁场结构之间的关系认识仍不充分。

针对这一问题，我校地球科学与资源学院赵汉卿副教授与海洋学院吴怀春教授等，系统整理了1130–1070 Ma期间全球虚地磁极离散度数据，建立了新的古长期变数据集，并采用Model G非线性拟合方法，定量评估约11亿年前地磁场的纬度变化特征和偶极场贡献。研究取得如下认识：

（1）建立了1130–1070 Ma期间的古长期变数据集。研究整合了KNS前后不同古陆块体的虚地磁极离散度估计，为评估中元古代晚期地磁场形态提供了新的统计基础。

（2）综合数据表明，约11亿年前地磁场长期平均形态总体接近轴向地心偶极子场。Model G用于分析虚地磁极离散度与古纬度之间的关系，并刻画长期平均地磁场的基本形态。1130–1070 Ma综合数据集的拟合结果为a = 12.54°、b = 0.225，其中a参数表示不随古纬度显著变化的离散度成分，b参数表示离散度随古纬度升高而增加的程度。结果表明，约11亿年前地磁场具有显著轴向偶极场贡献。

（3）KNS期间的数据仍不足以检验地磁场纬度结构是否随极性状态发生变化。现有KNS相关数据主要集中于低–中纬度，缺乏高古纬度约束，因而无法稳健限定Model G纬度依赖参数b。未来还需要来自更多大陆块体、特别是能够拓展古纬度覆盖范围的高质量古长期变记录。

本研究表明，约11亿年前地磁场在可观测形态上总体表现为偶极场占优，但目前数据仍不足以判定KNS是否对应特殊的地磁场结构状态。该成果为前寒武纪地磁场形态演化、超大陆旋回背景下的古地理重建，以及地核发电机长期行为研究提供了新的定量约束。

图1 约11亿年前地磁场长期变特征及其与显生宙典型超时的比较。“超时”是指在持续数千万年的地质时间尺度上，地磁场长期保持同一主导极性、地磁极性反转显著减少或缺失的特殊时期。左侧图显示，不同古纬度上的虚地磁极离散度可用于判断长期平均地磁场形态；右侧图将约11亿年前结果与二叠—石炭纪反极性超时（PCRS）、白垩纪正极性超时（CNS）及其邻近时段进行对比。综合结果显示，约11亿年前地磁场总体接近轴向地心偶极子场，但基韦诺正极性超时（KNS）期间仍缺乏高古纬度数据，因此目前还不能判断长期单一极性状态是否对应特殊的地磁场结构。

该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费、高等学校学科创新引智计划等项目资助。成果发表于《Geophysical Research Letters》：Hanqing Zhao（赵汉卿）, Shihong Zhang（张世红）, Jikai Ding（丁继凯）, Qiang Ren（任强）, Haiyan Li（李海燕）, Weiwei Bian（边伟伟）, Tianshui Yang（杨天水）, Huaichun Wu（吴怀春）, 2026, Paleosecular Variation Constraints on Geomagnetic Field Morphology at ca. 1100 Ma. Geophysical Research Letters, 53(13), e2026GL122864.

全文链接：https://doi.org/10.1029/2026GL122864