碳酸鹽巖作為古地磁研究的重要載體，在大陸漂移理論和地球動(dòng)力學(xué)演化研究中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。然而，準(zhǔn)確識(shí)別碳酸鹽巖是否經(jīng)歷重磁化過程仍面臨顯著挑戰(zhàn)。這一科學(xué)難題主要源于重磁化時(shí)間的不確定性，這種不確定性不僅制約了我們對(duì)關(guān)鍵地質(zhì)歷史時(shí)期地磁場(chǎng)行為特征的理解，也深刻影響了古地磁數(shù)據(jù)對(duì)古地理重建的精度。
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針對(duì)碳酸鹽巖重磁化期次這一關(guān)鍵科學(xué)問題，中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所地球與行星磁場(chǎng)及宜居性團(tuán)隊(duì)章敏博士后和潘永信院士等人，聯(lián)合南京大學(xué)、南方海洋科學(xué)與工程廣東省實(shí)驗(yàn)室（珠海）、中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所和中國礦業(yè)大學(xué)（徐州）的研究人員開展深入合作研究。他們以廣西蓬萊灘“金釘子”剖面瓜德魯普統(tǒng)-樂平統(tǒng)之交碳酸鹽巖為研究對(duì)象，系統(tǒng)開展了古地磁學(xué)、方解石U-Pb年代學(xué)、巖石磁學(xué)和電子顯微學(xué)的綜合研究，為揭示蓬萊灘剖面碳酸鹽巖（重）磁化期次提供了新的科學(xué)依據(jù)和認(rèn)識(shí)。
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通過地質(zhì)地球所多接收-電感耦合等離子體質(zhì)譜實(shí)驗(yàn)室和南方海洋科學(xué)與工程廣東省實(shí)驗(yàn)室（珠海）的方解石U-Pb年代學(xué)獨(dú)立分析，交叉驗(yàn)證結(jié)果表明，蓬萊灘剖面碳酸鹽巖至少經(jīng)歷了三期成巖過程，其年代分別為~126 Ma（早白堊世）、~223 Ma（晚三疊世）和~251 Ma（晚二疊世）（圖1）。此外，系統(tǒng)的熱退磁分析顯示，蓬萊灘剖面碳酸鹽巖樣品在清除低溫粘滯剩磁分量后，存在三期不同的剩磁分量（RM1、RM2、RM3）（圖2a-圖2b）。通過計(jì)算RM1、RM2和RM3三組分量對(duì)應(yīng)的古地磁極，并與華南板塊的視極移曲線進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算二者之間的差異度（DKL(p,q)），結(jié)果表明：RM1和RM2為后期重磁化分量，其磁化時(shí)期分別為白堊紀(jì)和晚三疊世；而RM3為晚二疊世的原生剩磁分量（圖2c）。古地磁和方解石U-Pb定年兩種獨(dú)立方法的相互驗(yàn)證表明，蓬萊灘剖面至少經(jīng)歷了三期磁化作用，分別發(fā)生在晚二疊世、晚三疊世和早白堊世。結(jié)合巖石磁學(xué)和電子顯微學(xué)分析指示流體作用是導(dǎo)致發(fā)生重磁化的主要因素。此外，根據(jù)RM3分量計(jì)算獲得的虛地磁極緯度顯示，蓬萊灘剖面上段牙形石Jinogondolella granti帶到Clarkina dukouensis帶下段以負(fù)極性為主，表明瓜德魯普統(tǒng)-樂平統(tǒng)界線位于負(fù)極性帶內(nèi)部，為中-晚二疊世之交的全球海-陸地層對(duì)比提供了新的依據(jù)。
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圖1 方解石U-Pb定年結(jié)果。年齡不確定性為2σ；MSWD：平均標(biāo)準(zhǔn)權(quán)重偏差；灰色圖標(biāo)表示被舍棄的數(shù)據(jù)點(diǎn)；子圖右側(cè)的顏色條表示鈾(U)濃度
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圖2 古地磁學(xué)結(jié)果。（a-b）典型樣品的正交矢量圖。LTC：低溫剩磁分量； RM1，RM2和RM3分別表示三種不同中-高溫剩磁分量。實(shí)心/空心圓表示水平/垂直平面投影；（c）蓬萊灘剖面獲取的古地磁極與華南板塊視極移曲線差異性對(duì)比；下標(biāo)“g”和“s”分別表示地理和地層坐標(biāo)系中的古地磁極結(jié)果
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該研究通過綜合運(yùn)用古地磁學(xué)、方解石U-Pb年代學(xué)、巖石磁學(xué)和電子顯微學(xué)等多種方法，成功識(shí)別了蓬萊灘剖面三期重磁化過程，為準(zhǔn)確識(shí)別碳酸鹽巖（重）磁化期次提供了新的科學(xué)依據(jù)，為古地磁數(shù)據(jù)的精確解釋和古地理重建提供了參考。
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研究成果發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊JGR: Solid Earth（章敏*，秦華峰，吳石頭，侯祎斐，肖征蓮，祁鍇賢，袁東勛，張華，鄧成龍，沈樹忠，潘永信. Calcite U-Pb geochronology and paleomagnetism reveal Mesozoic multi-episodic remagnetizations from the Penglaitan GSSP section, South China[J]. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 2025, 130: e2024JB030344. DOI:10.1029/2024JB030344.）。該研究受國家自然科學(xué)基金（42388101, 42293280 42272031）資助。
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章敏博士后
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