在岩石形成的过程中，在当时地磁场的作用下，磁性粒子沿着磁场的方向排列，并记录下它们的方向和强度。岩石形成后，一部分磁性在漫长的地质历史时期逐渐丧失，而一部分则保持着非常稳定的状态，成为研究岩石形成过程中地磁场的直接数据。通过古地磁的研究，可以了解和勾勒地质历史时期和人类历史时期的地磁场，为地质研究提供磁学依据。从地磁角度解决地质和构造问题，广泛应用于海底扩张、大陆漂移、磁性地层学、考古磁学、古纬度等研究。

1.地磁场

地球有其固有的磁性，存在于地球和近地空间的磁场称为地磁场。在地球表面观测到的地磁场由偶极场、非偶极场、异常场、外源场和变化场组成。地球磁场的成因一直是地球物理研究中悬而未决的课题。人们对地磁场的起源有不同的看法。多数学者将地磁场视为均匀磁化的球形磁场，认为地球磁轴与地球自转轴近似重合，地球内部分为固体地壳、地幔和液体地核，地核中央部分转化为固体地核，作为各种推论的依据。关于地磁场的最新研究表明，地核中磁流体运动产生的地磁场具有明显的偶极子磁场特征，地球表面占优势的(约90%)地磁场可以看作是位于地核中心的一个偶极子场产生的磁场(杨振宇，2002)。

2.地磁元素

地球磁场和其他磁场一样，也是一个矢量。通常用直角坐标系来表示地球磁场及其各个分量的总强度Ht(图3-1)。

图3-1地磁要素示意图(根据刘春1991)

从图3-1可以看出，在坐标系中，X轴是沿着地理子午线方向，Y轴是沿着纬度圈方向，Z轴垂直于X轴和Y轴所在的平面。使X向北的方向为正，Y向东的方向为正，Z向下的方向为正。海地

X、Y和Z轴上的投影是Ht的北、东和垂直分量。Ht所在的垂直面BOZ (BOA)称为磁子午面，地理子午面XOZ与磁子午面BOZ之间的夹角框称为磁偏角(D)，向东为正，向西为负；矢量Ht的方向与水平面之间的夹角AOB称为磁倾角(I)。在北半球，当Ht从地表指向下方时，I为正，而在南半球，当Ht指向上方时，磁倾角为负。

磁偏角D、磁倾角I、地磁场的水平分量Hh、垂直分量HZ、东分量HY、北分量HX和总强度Ht统称为地磁要素。地球上任何一点的地球磁场元素都是随着时间和空间不断变化的。地磁要素有以下关系:

HX=HhcosD，Hh2=HX2+HY2，

HY=HhsinD，Ht2=HX2X+HZ2，

HZ=HhtanI，tanD=HY/HX，

Ht=HhsecI=HXcscI