白垩纪中期地磁场异常、火山活动与大洋缺氧事件(OAE2)的耦合关系研究

The mid-Cretaceous (~120-90Ma) greenhouse world is characterized by the occurrence of a number of anomalous geologic events including oceanic anoxic events (OAEs), intensified volcanism (large igneous provinces, LIPs), and the Cretaceous normal superchron (CNS). It is generally believed that these events were coupled. However, the phasing relationship and detailed coupling mechanism among these events remain poorly understood due to the lack of precise chronology of these events. Here I propose to carry out a paleomagnetic relative paleointensity study and an Os isotope (187Os/188Os) stratigraphic study in Tingri, southern Tibet where a high-resolution OAE2 record that is also constrained with an orbital timescale has recently been obtained. The relative paleointensity study is designed to delineate the geomagnetic field intensity anomaly Q3 (~95 Ma) within the CNS. The Os isotope stratigraphic study is designed to identify and define the interval of intense volcanism around ~95.0 Ma. Together with the existing orbital timescale and the high-resolution OAE2 record, this study aims at determining the phasing relationship among OAE2, submarine volcanism, and the geomagnetic field anomaly (Q3) in the eastern Tethys realm (southern Tibet), and further investigates the detailed coupling mechanism among these events. This study shall shed new light on the interplay among different spheres of the Earth system.

白垩纪中期(~120-90 Ma)温室地球期间发生了一系列重大地质事件，如大洋缺氧事件、大规模火山活动(表现为大火成岩省）、地磁场超静磁期等，它们之间被认为存在一定的内在关联。然而，由于这些事件的年代不易精确确定，以致对它们之间的相位关系及耦合机制长期以来备受争议。本项目在已精确厘定出赛诺曼末期(C/T界线)大洋缺氧事件2 (OAE2)层位、建立轨道尺度年代标尺基础上，拟对西藏南部定日地区OAE2附近地层开展地磁场相对古强度和锇同位素(187Os/188Os)研究。相对古强度研究用于识别发生于超静磁期内的地磁场强度异常Q3(~95 Ma)，锇同位素研究在于示踪和厘定发生于~95.0 Ma的火山活动。通过相对古强度及锇同位素研究，本项目旨在查明东特提斯域（藏南）OAE2与火山活动、地磁场异常之间的相位关系及可能的耦合关联，进而为探究白垩纪中期地球系统各圈层之间的相互作用提供重要的证据和线索。

白垩纪中期(~120-90 Ma)是典型的温室地球时期。期间发生了一系列重大地质事件，包括大规模火山活动(表现为大火成岩省）、大洋缺氧事件以及地磁场表现为稳定的正极性期，称为“白垩纪超静磁期”等。通常认为，这些重大地质事件之间存在一定内在联系。但是，由于这些事件的精确年代不易确定，使得对这些事件之间的因果关系及耦合机制长期以来存在争议。本项目以白垩纪中期发生于赛诺曼-土伦界线（CTB）附近的重大古海洋和古气候事件--大洋缺氧事件2（OAE2）为切入点，选择已精确厘定出OAE2事件层位，并已建立轨道尺度高分辨率年代标尺的西藏南部定日地区白垩系地层为研究对象，开展地磁场相对古强度和锇同位素(187Os/188Os)研究，分别用于识别发生于白垩纪超静磁期内的地磁场强度异常Q3(~95.0 Ma)和示踪发生于~95.0 Ma的海底火山活动。在此基础上，通过与表征OAE2事件的碳同位素漂移（CIE）对比分析，厘清OAE2事件与海底火山活动、地磁场异常之间的相位关系，并探究这些事件之间可能的因果关联与耦合机制。古地磁结果表明，研究层位样品的剩磁记录复杂，未能获得代表CTB附近的可靠的地磁场相对古强度记录。高分辨率锇同位素结果指示三期逐渐增强的海底火山活动，分别发生于~95.1Ma, ~94.8Ma，以及~94.5Ma。尤其是~94.5Ma的火山活动晚于OAE2的起始，且之后仍持续了约~200kyr。因此，在研究区OAE2事件的起始应晚于~95.0Ma的地磁场异常Q3,但早于~94.5Ma的海底火山活动。与西太平洋Yezo Group（日本）剖面和北美西部海道（WIS）岩心的高分辨率OAE2记录对比分析表明，温室地球时期，全球大洋的高连通性是地球表层系统受扰动而触发全球变化的关键因素。这一来自地球“深时”记录的认识对于理解当前全球暖化，大洋脱氧，海平面快速上升的全球变化具有重要启示意义。