中中新世地磁漂移频发期(14-7Ma)地磁漂移事件发生年代、持续时间和地磁场形态学研究

Driving mechanisms and occurence frequency of Cenozoic geomagnetic excursions are key questions in geosciences because a clear answer to these questions might cause a breakthrough in understanding Earth's core behavior. However, past research of geomagnetic excursions mainly focuses on the Quaternary period. Although there are some reported pre-Quaternary excursions mainly from marine sediments, precise knowledge of timing, duration, and field behavior associated with these excursions can not be determined due to low sedimentation rates of deep-sea sediments. This project plans to study timing, duration and field behavior of middle-late Miocene excursions as recorded in fluvio-lacustrine sediments in the Qaidam Basin, which has much higher sedimentation rate than marine sediments. The main research techniques include paleomagnetic dating, rock magnetism analysis and orbital tuning. We will compare results from our sites with those from marine sites to clarify origin, frequency, amplitude, duration, and field behavior associated with these Miocene geomagnetic excursions. This research will be of interests to stratigraphers, paleoclimatologists and geophysicists.

新生代地磁漂移的成因及发生规律是地学研究热点，是古地磁学科在这个世纪可能为地球科学贡献新理论的一个突破口。然而过去对地磁漂移的研究多集中在第四纪，而对第四纪以前的地磁漂移的研究偏重利用深海沉积物。深海沉积物具有较低沉积速率，不能很好的记录地磁漂移事件的发生频率、持续时间和地磁场形态学特征，因此阻碍深入理解地磁漂移的成因和规律。本项目拟对柴达木盆地高沉积速率的河湖相沉积物开展高分辨率古地磁和轨道调谐定年研究，通过整合深海研究结果厘清中新世地磁漂移频发时期(14-7Ma)地磁漂移事件的发生年代、持续时间及地磁场形态学特征，具有重要的地球物理学和地层学意义。此外，中—晚中新世气候经历了剧烈的变化，既包含中中新世气候温暖时期，也经历了随后南极冰盖的快速增长，然而这些变化的机制还没有完全查清楚。本项目结果将为海陆气候耦合对比以期深入理解这段时期气候变化的驱动机制有重要意义。

从地层中识别地磁漂移和短暂的亚极性事件能够提高标准极性年表精度，为古气候研究提供更多的年代控制点。过去对于地磁漂移事件的研究主要集中在第四纪并且为第四纪期间的地层年代对比和古气候研究提供了可靠的年龄锚点。然而，对第四纪以前的地磁漂移事件的发生年代和持续时间的研究相对较少并且多以深海沉积物为载体，其较低的沉积速率阻碍了我们对地磁漂移事件的发生年代和持续时间的认识。为了解决这个问题，我们对柴达木盆地晚中新世怀头他拉剖面的河湖相地层开展了高分辨率的古地磁研究。结果表明，在C4n.2n正极性区间（8.108-7.695 百万年）顶部存在一个负极性区间C4n.2n-1r。这个负极性区间的发生年代与深海1092钻孔中记录的亚极性事件C4n.2n-1r的发生年代一致，然而过去的研究没能区分该事件是地磁漂移还是极性亚时。通过详细的采样和实验室分析，我们证明该事件是一次完整的地磁场极性倒转，而非不完全倒转的地磁漂移事件，因此应该归为亚极性事件。通过轨道调谐方法我们将该亚极性事件C4n.2n-1r的发生年代和持续时间分别限定为7.7612-7.7554 百万年 和 5.8±2.1 千年。这为该时期地层对比提供了一个参考，有望今后被吸收进地磁倒转年表。此外，大红沟剖面的古地磁结果揭示出在C5n.2n正极性区间可能存在两个潜在的快速地磁极性倒转事件。这与深海记录的结果相呼应，指示在C5n.2n期间的确发生了快速的地磁极性倒转，地球磁场在这段时期不是一直都是稳定的。