研究揭示白堊紀超靜磁期地磁場強度顯著變化

南京大學地球科學與工程學院教授李永祥團隊在白堊紀超靜磁期（CNS）地磁場強度研究中取得新進展。4月15日，相關成果發表于《地球物理研究雜志：固體地球》。

在地質歷史時期，地磁場的南、北極發生了多次極性倒轉， 但在白堊紀中期從大約121Ma到84Ma的近4000萬年間，地磁場幾乎一直保持穩定的正極性期，被稱為CNS。雖然模擬研究認為，CNS期間的地磁場強度高且穩定，但這一推論尚未被巖石中記錄的古地磁結果檢驗。

研究人員對國際大洋發現計劃369航次在澳大利亞南部海域U1512站位發現的上白堊統沉積巖巖心開展了相對古強度研究，檢驗CNS期間古地磁場強度是否如模擬研究所預測的那樣表現為“高且穩定”的狀態。

通過逐步退磁實驗和詳細的巖石磁學及礦物學分析，研究人員剔除了后期次生剩磁的影響以及環境變化對剩磁強度的影響，建立了指示古地磁場強度相對變化（RPI）的指標——NRM_20mT/x。結合生物地層年代約束，他們獲得了CNS晚期~88Ma到94 Ma的幾乎連續的、高分率的相對古強度記錄。

該記錄顯示地磁場強度并非呈現為“高且穩定”的狀態，而是表現為波動變化特征，而且，總體波動變化趨勢與大西洋海底磁異常（MMA）數據的波動變化趨勢一致，表明CNS晚期古地磁場強度不是穩定的，而是多變的。進一步分析發現，相對古強度與其波動性大小呈正相關。

在此基礎上，研究人員通過對U1512 RPI和大西洋MMA數據的分析，推測CNS期間的相對古強度變化：在CNS中期較強、在CNS早期和晚期較弱，進一步展示出整個CNS期間，盡管地磁場極性很穩定，但其強度并不是 “高且穩定”的狀態，而是動態變化的。相應的，CNS期間的地磁發電機行為也并不是以往認為的穩態，而是動態多變的。該研究結果對于理解古地磁場在極性超時期間的磁發電機行為及地球深部過程有重要意義。

另外，前人的研究將CNS晚期MMA中的強度低異常Q1的時代確定為~92Ma。該研究獲得的記錄中也存在最低值“Q1”，對應于MMA數據中的Q1，并將其年代更精確地限定為90.8Ma。

在此基礎上，研究團隊重建了大西洋非洲一側的洋殼擴張模型。該模型與最近獲得的非洲板塊的運動學特征高度相似，進一步佐證了Q1的年齡為90.8Ma的合理性。因此，研究團隊提出，發生于CNS晚期90.8Ma的古地磁場強度低異常Q1可作為CNS期間一個重要的時間分界點或時間錨點，用于約束CNS期間地層的年代。

南京大學博士生劉欣宇為論文第一作者，李永祥為通訊作者，研究合作者為美國路易斯安那大學教授Carl Richter。