土壤形成历史上各种磁化作用下产生并保留至今的磁化强度。它的数值大小及其在土壤剖面中的变化，可以提供反映土壤的组分、发生特点及环境变化史的信息。土壤自然剩磁和土壤磁化率是最常见的两项土壤磁性指标，前者的测定在古土壤、古环境和古地磁研究中是一项重要的方法。根据岩石、沉积体和土壤的自然剩磁，可以推测古地理环境变化及化石地层年代等。例如，从西藏红土层剩磁研究，可得知印度板块向欧亚板块移动的方向和速度。元谋猿人地层土样的热剩磁测定，把原来确定的元谋猿人年代提前了几十万年。对云南、广东、浙江等地各种红壤的自然剩磁测定及不同温度灼烧后的热剩磁曲线，提供了土壤磁性矿物发生和消长的信息。

铁磁性物质（包括土壤磁性矿物）由于具有“磁畴”结构，在外磁场H中充磁（磁化）和退磁过程中具有滞后现象，形成磁滞回线，如图。①饱和磁化强度（Js），随着磁场强度H的增加，铁磁质的感应磁化强度J也随之增加，但到某一磁场Hs时，磁化强度达到其最大值Js，这是铁磁质磁性的一个特征值。土壤中主要的3种磁性矿物——磁铁矿、磁赤铁矿和磁黄铁矿及类似化合物饱和磁化强度，列于表中。②剩余磁化强度，（简称“剩磁”，Jr）铁磁质在外磁场中磁化以后，撤去外磁场（H＝O），仍保持一个磁化强度，又称剩磁。它的大小与磁化和退磁的历史有关，外磁场H愈大，达到的磁化强度J也就愈大，则退磁后的Jr也大。Jr是反映铁磁质本身性质及磁化历史（包括发生磁化时的地磁场）的特征值。③矫（磁）顽力Hc。为了使被外加磁场磁化后的铁磁质完全消磁（也称退磁），需要加的一个与外加磁场方向相反的磁场（-Hc）。按照磁化和退磁的难易，把铁磁质分为硬磁质（矫顽力大，剩磁可长久保持）与软磁质（矫顽力小或无，剩磁迅速消失）两类。

铁磁性物质的磁滞回线

附表

铁磁质的自然剩磁是形成历史中各种原因产生并保存至今的剩磁的综合表现，可通过各种处理来区分它们。①热剩磁。炽热的岩浆及灼烧的土壤（天火或人工烧荒，考古遗址灰堆）在冷却过程中，降至某一温度以下时，其中的铁磁性成分在当时的地磁场作用下发生磁畴有序排列而磁化，得到热剩磁。这个温度对每一种磁性矿物是特征性的，称居里点（Tc）或奈尔点（T_N）。热剩磁的强度大，而且稳定、持久。岩石、土壤的自然剩磁数值大的，其中相当大部分是热剩磁造成的。土壤在灼烧后，剩磁可增大数倍至数十倍，以富有机质而呈强还原性的粘质水成土增加最多。②沉积剩磁。土壤、风化物在大洋底部沉积成岩时，铁磁质沿着当时地磁场方向排列而固定下来，显示磁性。根据沉积剩磁方向、强度的变化，可以评估大洋和陆地板块的移动情况，了解地磁场方向的变化史。沉积剩磁较弱，且不稳定，在风化过程中多已消失，只可能保存在石砾等碎片中。③化学剩磁。在岩石变质过程以及风化—成土过程中，通过化学反应而生成了铁磁质。此外，铁磁质还可能有粘滞剩磁、等温剩磁和理想剩磁等。在土壤形成过程中，温度、机械压力、化学变化以及地磁场的变化，均可产生和改变土壤的各种剩磁，影响其自然剩磁的变化。因而，自然剩磁及构成它的各项剩磁的变化，可提供土壤发生和演变的各种信息。如有的用Q值指标在土壤剖面的分布，来了解各个土层间铁磁质和其他铁锰化合物的淋溶和淀积、破坏和生成及相互转化的情况。其中，Q＝Jn/J.式中，Jn为自然剩磁，J为现今的磁化强度，它是容积磁化率κ与当地地磁场强度H的乘积：J＝κH。各地的地磁场J一般为0.3～0.5奥斯特。