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GRL:白垩纪超静磁带(CNS)曾多次发生磁极倒转事件

  

  地球磁场通常被认为是由地球液态外核的对流运动产生的(地球发电机理论)。地磁场在地质时期不断变化、频繁倒转,且频率变化不一,比如从侏罗纪高达~7/百万年到长期(~107 年)单一稳定极性(极性超时)。其中,白垩纪超静磁带(Cretaceous Normal SuperchronCNS)是地质历史时期的一个超长(~126-84百万年)单一(正)极性期之一,常被用于研究白垩纪地球内部动力学过程。尽管自20世纪70年代起,陆续有CNS期间可能存在短期负极性事件的报道,但关于这些报道的短负极性事件是否代表真实的极性事件及其发生的时间和频率等,仍存在较大争议。 

  围绕上述科学问题,中科院青藏高原所新生代环境团队颜茂都研究员与合作者,通过高精度磁性地层和碎屑锆石U-Pb年代学相结合的方法,建立了老挝万象盆地北缘呵叻群地层两个平行剖面的极性变化序列(1)。结果表明,两个剖面整体均呈显著的长正极性带,在最年轻的碎屑锆石U-Pb年龄和区域年代学证据约束下,可对比于CNS期(2)。有趣的是,两个剖面中还分别记录了6个(R1-R6)和4个(R1’-R6’)短负极性带。详细的岩石磁学、古地磁学和岩石学矿物学分析结果表明,这些部分可对比的负极性带可能记录了CNS期间真实的短期倒转事件。研究团队进一步对全球范围内报道过的有关CNS期间短极性事件的海相、火山岩和陆相沉积记录进行综合集成分析,发现CNS期间可能至少发生了7/组(包括5个多地/次和2个单地/次报道)的负极性事件,即:中晚阿普特期(M"-1r"ISEA)、晚阿普特期-早阿尔布期(~113.3 Myr)、中阿尔布期(M"-2r" set)、晚阿尔布期(M"-3r" set)、晚塞诺曼期(~96 Myr)、晚土伦期和早圣通期(3)。 

  该研究首次提供了负极性事件M"-2r"M"-3r"的陆相沉积记录,系统捋清了CNS期间发生了至少5-7次的极性倒转事件。同时提出,类似地,在其它极性超时(如Kiaman和奥陶纪负极性超时及晚中元古代Maya正极性超时)等也可能存在短极性事件;新的地球发电机数值模拟应考虑极性超时(尤其是CNS期间)中的负极性事件。 

  近日,该研究成果以“Frequent Polarity Reversals in the Cretaceous Normal Superchron”为题,在线发表于国际权威地学期刊《Geophysical Research Letters》。枣庄学院旅游与资源环境学院张大文副教授为第一作者,我所颜茂都研究员为通讯作者。本研究获得中国科学院战略性先导科技专项(XDA20070201)、第二次青藏高原综合科学考察研究专项(2019QZKK0707)、国家自然科学基金项目(41907263, 41988101-01, 41974080, 41804065)、科技部项目(2011CB403000)、中国科学院大陆碰撞与高原隆升重点实验室开放—合作基金(LCPU201905)和枣庄学院“青檀学者”人才项目等资助。 

  文章链接

 

  1 区域地质背景和研究区概况。 

 

  2 万象盆地班蓬坎和班农本剖面的磁性地层年代学结果。 

 

  3 白垩纪超静磁带期间极性倒转事件的全球性记录。 

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