地球磁場(chǎng)通常被認(rèn)為由地球液態(tài)外核的對(duì)流運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的(地球發(fā)電機(jī)理論)。地磁場(chǎng)在地質(zhì)時(shí)期不斷變化、頻繁倒轉(zhuǎn),且頻率變化不一,如從侏羅紀(jì)高達(dá)~7次/百萬(wàn)年到長(zhǎng)期(~107 年)單一穩(wěn)定極性(極性超時(shí))。其中,白堊紀(jì)超靜磁帶(Cretaceous Normal Superchron,CNS)是地質(zhì)歷史時(shí)期的一個(gè)超長(zhǎng)(~126-84百萬(wàn)年)單一(正)極性期之一,常被用于研究白堊紀(jì)地球內(nèi)部動(dòng)力學(xué)過(guò)程。盡管自20世紀(jì)70年代起,陸續(xù)有CNS期間可能存在短期負(fù)極性事件的報(bào)道,但關(guān)于這些報(bào)道的短負(fù)極性事件是否代表真實(shí)的極性事件及其發(fā)生的時(shí)間和頻率等,仍存在較大爭(zhēng)議。
中國(guó)科學(xué)院青藏高原研究所新生代環(huán)境團(tuán)隊(duì)研究員顏茂都與合作者,通過(guò)高精度磁性地層和碎屑鋯石U-Pb年代學(xué)相結(jié)合的方法,建立了老撾萬(wàn)象盆地北緣呵叻群地層兩個(gè)平行剖面的極性變化序列(圖1)。研究表明,兩個(gè)剖面整體均呈顯著的長(zhǎng)正極性帶,在最年輕的碎屑鋯石U-Pb年齡和區(qū)域年代學(xué)證據(jù)約束下,可對(duì)比于CNS期(圖2)。兩個(gè)剖面中分別記錄了6個(gè)(R1-R6)和4個(gè)(R1’-R6’)短負(fù)極性帶。詳細(xì)的巖石磁學(xué)、古地磁學(xué)和巖石學(xué)礦物學(xué)分析結(jié)果表明,這些部分可對(duì)比的負(fù)極性帶可能記錄了CNS期間真實(shí)的短期倒轉(zhuǎn)事件??蒲腥藛T進(jìn)一步對(duì)全球范圍內(nèi)報(bào)道過(guò)的有關(guān)CNS期間短極性事件的海相、火山巖和陸相沉積記錄進(jìn)行綜合集成分析,發(fā)現(xiàn)CNS期間可能至少發(fā)生了7個(gè)/組(包括5個(gè)多地/次和2個(gè)單地/次報(bào)道)的負(fù)極性事件,即:中晚阿普特期(M"-1r"或ISEA)、晚阿普特期-早阿爾布期(~113.3 Myr)、中阿爾布期(M"-2r" set)、晚阿爾布期(M"-3r" set)、晚塞諾曼期(~96 Myr)、晚土倫期和早圣通期(圖3)。
該研究首次提供了負(fù)極性事件M"-2r"和M"-3r"的陸相沉積記錄,系統(tǒng)捋清了CNS期間發(fā)生了至少5-7次的極性倒轉(zhuǎn)事件。研究還提出在其它極性超時(shí)(如Kiaman和奧陶紀(jì)負(fù)極性超時(shí)及晚中元古代Maya正極性超時(shí))等也可能存在短極性事件;新的地球發(fā)電機(jī)數(shù)值模擬應(yīng)考慮極性超時(shí)(尤其是CNS期間)中的負(fù)極性事件。
相關(guān)研究成果以Frequent Polarity Reversals in the Cretaceous Normal Superchron為題,在線發(fā)表在Geophysical Research Letters上。棗莊學(xué)院旅游與資源環(huán)境學(xué)院副教授張大文為論文第一作者,青藏高原所顏茂都為論文通訊作者。研究工作得到中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)、第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究專項(xiàng)、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、科技部項(xiàng)目、中科院大陸碰撞與高原隆升重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放—合作基金和棗莊學(xué)院“青檀學(xué)者”人才項(xiàng)目等的資助。
圖1.區(qū)域地質(zhì)背景和研究區(qū)概況。
圖2.萬(wàn)象盆地班蓬坎和班農(nóng)本剖面的磁性地層年代學(xué)結(jié)果。
圖3.白堊紀(jì)超靜磁帶期間極性倒轉(zhuǎn)事件的全球性記錄。
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