藏南定日下侏罗统海相地层的古地磁与岩石磁学研究

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古地磁方法作为恢复板块古地理位置的有效手段之一,以往对于特提斯喜马拉雅块体的古地磁重建工作主要集中于早白垩世-古近纪期间,而对于其在中生代早、中期的古地理位置研究却很少。另外,在侏罗纪早期发生了一次全球范围的古海洋气候事件,即早托阿尔期的大洋缺氧事件(Toarcian Oceanic Anoxic Event,TOAE)。以往对于TOAE的研究主要集中于西特提斯域地区,而有关其在东特提斯域地区响应的研究却很缺乏。为了恢复特提斯喜马拉雅块体在侏罗纪的古地理位置以及研究TOAE在东特提斯域的响应这两个科学问题,本文选取了藏南定日地区卧龙剖面下侏罗统普普嘎组-聂聂雄拉组海相地层作为研究对象,分别对其开展细致的古地磁和岩石磁学研究。卧龙剖面下侏罗统海相地层的古地磁研究结果表明,低温/低矫顽力分量在地理坐标系下的平均方向为:Dg=358.1°,Ig=41.4°(n=132,κ=13.4,α95=3.5°);地层坐标系下的平均方向为:Ds=220.9°,Is=48.8°(n=132,κ=11.6,α95=3.8°);高温/高矫顽力分量在地理坐标系下的平均方向为:Dg=227.6°,Ig=-27.5°(n=170,κ=25.5,α95=2.1°),地层坐标系下的平均方向为:Ds=328.5°,Is=-54.0°(n=170,κ=22.9,α95=2.3°)。由于获得的特征剩磁皆为单一极性,表明可能代表重磁化方向。根据前人研究,在白垩纪期间特提斯喜马拉雅块体与印度板块没有发生分离,因此通过将结果与印度板块的古地磁极和古纬度对比,显示重磁化可能发生于~90-102 Ma,与这一时期处于白垩世超静磁期(83-120 Ma)内的单一极性一致。对研究区中20米的地层开展了高分辨率的岩石磁学研究,分别测量其质量磁化率(χ)、S比值、硬剩磁组分(HIRM)、饱和等温剩磁(SIRM)、非磁滞剩磁/质量磁化率(χARM/χ)、频率磁化率(χfd)等岩石磁学参数,分析研究层位磁性矿物种类、含量和粒度的性质变化,并针对磁化率随深度变化曲线展示的阶段特征挑选代表性样品进行等温剩磁获得曲线(IRM)、三轴等温剩磁热退磁曲线和磁化率随温度变化曲线(κ-T)实验进一步分析阶段沉积特征。结合前人研究结果,初步厘定了卧龙剖面TOAE开始和结束的层位,并结合岩石磁学参数的变化显示出四个演化阶段,分别为阶段I,Ⅱ,Ⅲ和IV。其中阶段I和IV分别记录了TOAE事件发生之前和之后的沉积过程。阶段Ⅱ记录了 TOAE的早、中期的沉积过程,表现为细粒磁性矿物含量减少及之后的铁硫化物含量的增加,指示了沉积区的还原环境,很可能是对海侵引起的大洋低氧带(OMZ)扩张的响应,对应着TOAE中碳同位素的负偏期和稳定期。阶段Ⅲ记录了 TOAE晚期的沉积过程,表现为高矫顽力磁性矿物含量的显著增加,可能指示沉积区海洋环境由还原环境转变为氧化环境,对应着TOAE中碳同位素负偏的恢复期。岩石磁学参数的变化可以为理解东特提斯域TOAE的演化提供重要的启示,并为研究TOAE事件提供新的研究手段和参考依据。
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