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我校在三叠纪国际地质年代学领域取得重要进展


2017-09-01 09:00:11 来源: 浏览:

(通讯员 许峰)2017年8月,我校地学院黄春菊教授与中国科学院南京地质古生物研究所王永栋研究员带领的中美科研团队,在Nature Index杂志《地球与行星科学快报》(Earth and Planetary Science Letters)上发表了关于华南陆相晚三叠世须家河组天文旋回和磁极性地层学的重要研究成果,对修订三叠纪国际地质年代表、开展重大地质和生物事件及其环境背景的全球对比研究具有重要意义。

地球自转和绕太阳公转的天文轨道深刻影响了万年到十万年级别的全球气候变化和地层旋回韵律,同时地球磁场在过去频繁而全球同步进行倒转,这都为地层的定年和全球对比提供了可能和依据。长期以来,国际上晚三叠世的地质年代标准依赖于北美地区纽瓦克超群的天文旋回和古地磁极性年表。但是,北美标准的完整性和可靠性数十年来不断受到多个国际团队的挑战(图1);对于晚三叠世的地质年代学,尤其是对晚三叠世末期的瑞替期(Rhaetian)持续时间一直存在巨大的争议,因此科学界迫切需要来自全球不同地区的研究检验北美标准的适用性。

四川盆地是中国典型的陆相中生代沉积盆地。其中晚三叠世须家河组地层连续,古生物化石丰富,是我国华南十分重要的煤田和油气储层之一。由于须家河组是陆相河流湖沼相地层,长期以来对其地质时代的认识一直非常粗略,无法实现与海相晚三叠世地层的精准对比和定年。

我校黄春菊团队成员李明松博士以及美国普渡大学张杨和James Ogg等中外学者,联合王永栋研究员团队对四川盆地宣汉、合川、广元等四个剖面的须家河组开展了磁性年代学、天文旋回和生物地层学的综合研究。从2012年到2016年,历经5年时间在四川、重庆地区开展细致的野外工作和室内分析研究,获得了须家河组连续的自然伽马和磁化率变化曲线所反映的高分辨率天文旋回证据,揭示出地球围绕太阳旋转轨道变化(包括10万年短偏心率和40.5万年长偏心率变化)受到米兰科维奇旋回的控制和影响。在总结了前人资料基础上,结合植物孢粉、双壳等古生物化石和碎屑锆石年代学的成果,首次建立了须家河组长达六百万年的天文—古地磁年代标尺,确定须家河组的年龄为2.013亿到2.072亿年前的诺利期末期到三叠—侏罗纪之交,并通过仔细分析北美的年代标准,首次实现了四川盆地与北美纽瓦克盆地的高精度国际对比(图2)。

该项研究表明,四川盆地须家河组和北美纽瓦克超群经旋回调谐的磁性年代学结果,与意大利南部诺利阶—瑞替阶全球候选层型剖面(金钉子)的磁性地层学结果一致。另外,意大利金钉子剖面氧同位素记录的瑞替期气候变冷事件与须家河组出现的晚三叠世异木化石所揭示的古气候降温事件结果一致。同时还标定了中国最早的恐龙脚印化石的时代属于瑞替期中期(距今约2.04亿年)。

这一成果将须家河组时代认识的精度提高了十倍,有助于解决北美纽瓦克盆地磁性地层标准的完整性和可靠性的争议,为晚三叠世国际年代标准的最终建立首次提供了来自中国的关键证据。这一成果对陆相三叠纪地层年代学的研究提供了高分辨率年代标尺,并对深入开展三叠—侏罗纪之交生物多样性变化和大灭绝事件、全球气候波动以及陆地生态系统环境变化等研究具有十分重要的科学意义。国际审稿人对此项成果给予积极评价,称“该研究为解决晚三叠世国际年表的持续争论提供了有益且直击要害的关键资料”。

该研究成果得到国家自然科学基金,中科院战略先导项目,973项目,国家留学基金委,地质年代表基金会和教育部海外杰出学者项目的资助。第一作者李明松是我校与约翰霍普金斯大学联合培养博士。第二作者张杨是我校2015届硕士毕业生,现在美国普度大学攻读博士学位。通讯作者为黄春菊教授和王永栋研究员。

全文链接:

Li, Mingsong, Zhang, Yang, Huang, Chunju*, Ogg, James, Hinnov, Linda, Wang, Yongdong*, Zou, Zhuoyan, Li, Liqin. 2017.

Astronomical tuning and magnetostratigraphy of the Upper Triassic Xujiahe Formation of South China and Newark Supergroup of North America: implications for the Late Triassic time scale. Earth Planet. Sc. Lett., 475: 207-223.

http://dx.doi.org/10.1016/j.epsl.2017.07.015

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1 晚三叠世年代表的划分对比方案存在巨大的争议

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2四川盆地须家河组与北美纽瓦克盆地天文旋回-磁性地层学的高精度对比及其与金钉子剖面的对比方案