硅化木向阳性与华北板块旋转探讨研究

Trees on the side directly exposed to sunlight generally grow faster than the opposing side, a phenomenon termed plant phototropism. The center of the growth rings (pith) moves obviously because of the phototropism, which could be found to the Tropic of Cancer (N23.6°) in the Northern Hemisphere. The situation is the same in the petrified wood. The invisgations which will be done on the growth rings in petrified wood will give more information about palaeolatitude. Palaeomagnetists have revealed that the North China Plate has significantly rotated since the Mesozoic. It is possible that the rotation of the North China Plate be supported by the investigation of phototropism of the in situ preserved fossil wood especially near the roots. Compared the phototropism of the petrified wood with the modern normal growth stumps in plain area, this observation supports the conclusion of previous palaeomagnetic studies that the North China Plate has rotated. The complementary and validation of the multidisciplinary has been done.

树木向阳一侧比相对一侧生长速度快，存在向阳性特征。由于向阳性的原因，不同纬度地区树木年轮中心位置偏移性不同，北半球偏移现象可识别纬度至少达北回归线（N23.6°）附近。地史中保存的硅化木年轮形态也能反映它们的古纬度位置。开展重点地区硅化木年轮形态调查，可以为古纬度提供信息。我国古地磁学者通过研究，得出中生代以来华北板块方位发生过大幅度旋转的结论。硅化木年轮的向阳性测量可验证板块运动。通过对原生直立硅化木树干（近根部）年轮向阳性测量，比对相同地区现生树木年轮的向阳性数据，推断华北板块的运动情况。实现多学科之间的互补和验证。

重点围绕硅化木和现生树木的向阳性、板块旋转情况进行深入研究，从多学科角度查明硅化木的向阳性数据、同纬度现生树木的向阳性数据、大地构造和古地磁数据，为研究硅化木的向阳性与板块旋转之间的关系提供证据。通过三年的工作，围绕项目研究内容，在野外考察、室内研究、国际合作交流和学术成果等方面取得积极进展，并获得了若干重要成果。主要包括：1）在新疆奇台、北京延庆世界地质公园、辽宁北票巴图营子测量到硅化木偏心率的有效数据11个；2）对北京北航、香山、吉林桦甸、甘肃玉门测量到有效现生树木偏心率数据274个；3）测量辽西巴图营子黑沟古地磁数据，结合室内收集的髫髻山组其他古地磁数据，得出华北板块晚侏罗世至今发生了26.5° ± 5.5°顺时针方向旋转的结论；4）比对北京香山、吉林桦甸的现生树木向阳性数据SW 219°± 5°与延庆土城子组向阳性数据SW233.5°、辽西巴图营子黑沟向阳性数据270°，验证了华北板块在晚侏罗世发生了顺时针方向的旋转；5）比对新疆奇台石树沟组原位、直立保存的硅化木向阳性数据与几乎同纬度的北京香山至吉林桦甸的数据，验证了准噶尔地块自晚侏罗世以来没有发生过明显旋转；6）在木化石属种分类上取得突破进展，在辽西发现最早的银杏植物木材化石；7）将向阳性研究拓展至叠层石，取得了阶段性成果。在国内外核心刊物上发表论文12篇，其中SCI刊物论文7篇，中文核心期刊论文5篇，代表性成果发表在英国《Nature》子刊《Scientific Reports》,国际和国内地学领域权威刊物《Earth-Science Reviews》、《Paleogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》、《Cretaceous Research》《Acta Geologica Sinica (English Edition)》等。完成的《辽西发现最早的银杏属木材化石》成果入选《2016年中国古生物学十大进展》。参加10余次国内外学术会议，做口头报告7人次，开展国际合作研究2人次，培养硕士和博士研究生4人。通过本项目研究，比对原位、直立保存的硅化木的向阳性特征与同纬度地区现生树木（排除干扰因素）向阳性方向的差异，验证了所在板块的古地磁数据，从而为大地构造学提供证据，实现了多学科的交叉和验证。