西南极南设得兰群岛晚白垩世-早始新世火山-沉积地层古地磁与年代学研究

The Mesozoic-Cenozoic paleomagnetic and isotope chronological studies of the Antarctic Peninsula and South Shetland Islands, West Antarctic are very important for us to understand the paleoposition of this plate before and after the breakup of the Gondwana supercontinent. Because of the limited of field conditions and outdated experimental means, despite years of paleomagnetic researches, the APWP of the Late Cretaceous-early Eocene of the Antarctic Peninsula and South Shetland Islands is still missing. So, this project is planing to do the system paleomagnetic and isotopic chronological studies to the Late Cretaceous-early Eocene volcanic-sedimentary strata from the Fildes Peninsula, King George Island and Coppermine Peninsula, Robert Island, South Shetland Islands, West Antarctic, to build a reliable APWP from the Late Cretaceous to early Eocene, and precisely determine the age of the volcanic-sedimentary strata, further correct understand the paleogeographic of the Antarctic Peninsula and South Shetland Islands during these periods, and the relationship with other plates, lay a solid foundation for understanding the related evolution of the paleoclimates and Paleontology during the breakup of the Gondwana supercontinent.

西南极南设得兰群岛中-新生代古地磁研究对于我们认识南极半岛与南设得兰群岛在冈瓦纳大陆破裂前后的古地理位置研究具有十分重要的作用。尽管前人进行了多年的古地磁学研究，但是由于野外条件所限、实验手段落后等原因，到目前为止仍然没有一条很好的晚白垩世-早始新世南极半岛与南设得兰群岛视极移曲线，所以本项研究计划对南设得兰群岛乔治王岛菲尔德斯半岛与罗伯特岛铜矿半岛晚白垩世-早始新世火山-沉积地层进行系统的古地磁学与年代学研究，建立一条可靠的晚白垩世-早始新世古地磁视极移曲线，准确限定研究区内火山-沉积地层的形成年代，正确认识南极半岛与南设得兰群岛在这段时期内的古地理位置，及其与周边板块的相对位置关系，为进一步讨论冈瓦纳大陆裂解过程中与南极半岛构造演化相关的古气候及古生物演化等科学问题打下坚实的基础。

项目组成员参加了两次中国南极科学考察。在南设得兰群岛乔治王岛菲尔德斯半岛、罗伯特岛铜矿半岛、利文斯顿岛拜尔斯半岛进行了古地磁学、岩石磁学与同位素年代学等研究。在菲尔德斯半岛识别出重磁化事件，获得南极半岛与南设得兰群岛~55 Ma的古地磁极（85.0°S, 45.5°E, A95=5.6°）。确定了铜矿半岛铜矿组玄武质熔岩流形成年代约为~88-89 Ma，结合前人的数据获得南极半岛与南设得兰群岛~90 Ma的古地磁极（225.2°E，88.7°S，A95= 9.2）。从拜厄斯半岛获得一个~102 Ma的古地磁极（58.1°S, 354.3°E, A95=6.3°）。结合最新获得的数据，对南极半岛白垩纪-早始新世的古地理位置进行了重建。板块重建显示南极半岛与南设得兰群岛在~140-120 Ma发生了顺时针旋转与南向运动，~120-102Ma期间并没有发生明显的板块运动，在~102-90 Ma发生了大规模的逆时针旋转，~90 Ma-55 Ma没有发生大规模的板块运动。因此，我们发现南极半岛在~120 Ma 和~100 Ma开始发生了两次构造转换事件。结合相关地质证据，我们提出太平洋（~120 -90Ma）与南大西洋（~100-94(±5)Ma）大火成岩省的喷发影响了南极半岛与南设得兰群岛白垩纪构造演化这一观点。这对于我们深入理解南极半岛白垩纪-早始新世构造演化及其地球动力学背景提供了重要依据。