1.地磁場方向的長期變化
利用有歷史記載的古物和熔巖中保存的剩磁，可把地磁場的長期變化追溯到幾千年前。因為古代的窯、冶煉爐、磚瓦和陶器等都是在當時地磁場中經歷了由高溫冷卻到常溫的過程，並獲得與當地地磁場方向壹致的、較穩定的熱剩磁。這些古物的年代可通過考古學的方法確定。如果這些古物保持原始位置，那麽通過測定它們的剩磁傾角、偏角即可獲得當時地磁場的方向，圖9-1a是利用古磚測得的近兩千年來北京地區地磁場傾角的變化曲線。從統計結果來看，變化周期約為1000年左右。
圖9-1 我國古代地磁場的長期變化
2.地磁場強度的長期變化
采用特利埃逐步加熱法，對北京地區各朝代的古磚作逐步加熱研究，確定了北京地區各朝代的古地磁場總強度（圖9-1b）。從圖中可知，公元初期地磁場強度約為現代的1.6倍。很顯然，北京地區近兩千年來地磁場是逐漸減小的。這個結論與法國、前蘇聯和日本所測的結果相近。從中得出，近幾千年地磁場強度的變化幅度大約是平均場的10%～15%。
3.古地磁場的軸向地心偶極子場特征
通過分析世界不同地區所得到的古地磁極的位置，可得到地磁場在史期和考古時期的平均圖像。圖9-2是在希臘、日本和埃特那山根據考古地磁資料得到的史期和史期前幾千年的地磁極的位置。就其整體而言，這些地磁極是以地理極為中心而聚集在它的周圍。
圖9-3是對世界兩千萬年（古近紀中新世以來）以來火山巖的觀測求得的壹千多個古地磁極的位置圖。這些地磁極同樣是以地理極為中心分布的，就平均而言，古地磁場表現為軸向地心偶極子場的特征。由大量資料證明，從地質年代相對年輕巖石中發現的地磁場平均軸向偶極子的性質，可以推廣到地球史上更古老的時期。所以，古老地質時期的地磁場仍然具有軸向地心偶極子場的特征。
圖9-2 按考古資料測定的古地磁極位置
圖9-3 兩千萬年以來火山巖的古地磁極位置