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东亚地区|地球那些事儿｜地球自转轴漂移引发侏罗纪东亚大干旱( 二 )


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古地磁方法是一种利用地球古磁场的岩石记录来定量恢复板块古地理位置的方法 ， 而火山岩一方面可以方便地测定年龄 ， 一方面又是地球磁场的忠实记录员 ， 因此是解答这一疑惑的最佳咨询对象 。 河北北部、辽宁地区南大岭组(约1.68亿年-1.80亿年前)及髫髻山组(约1.53亿年-1.61亿年前)火山岩的古地磁结果表明 ， 华北地块在约1.74亿年至1.57亿年期间发生了约2800公里向南的漂移(如果将北京作为参考点的话 ， 相当于当时的纬度由大约北纬 62° 漂移至北纬36°) ， 东亚地区(包括华北、华南、塔里木、蒙古、羌塘、柴达木这些小块体)相应地由大约北纬40°-65° 漂移至北纬10°-35°(图3) 。
【东亚地区|地球那些事儿｜地球自转轴漂移引发侏罗纪东亚大干旱】地球的古环境演化信息同样被记录在远古的岩石之中 。 与古地磁记录不同的是 ， 古环境信息的忠实记录员是沉积岩 。 侏罗纪期间东亚地区一个个海盆和陆盆中的沉积岩就像一页页的书本 ， 将东亚的远古时代的环境变化记录在案 。 通过分析和对比这些沉积记录 ， 研究人员进一步明确了前面所讲的东亚侏罗纪干旱化事件发生的时代为约1.65亿年-1.55亿年前 ， 影响范围超过一千万平方公里 ， 波及到中亚和伊朗等地区 。 作者将这一事件称之为“侏罗纪东亚大干旱化事件”(“Great Jurassic East Asian Aridification” ， 图2) 。 由于东亚地区快速向南漂移的时间(约1.74亿年到1.57亿年前)与东亚突然干旱化的发生时间(约1.65亿年到1.55亿年前)基本上是一致的 ， 并且东亚地区这种由湿变干的环境变化也与东亚地区由温带湿润带向热带/副热带干旱带迁移的过程完全匹配 ， 研究人员认为是板块水平运动驱动了东亚地区侏罗纪古环境的变迁(图3) 。
侏罗纪至早白垩世期间 ， 欧亚、北美、南美、非洲都记录了一次快速、同步的板块运动 。 通过全球古地磁数据对比 ， 研究人员进一步揭示华北地区观察到的板块运动可与上述大陆的运动进行对比 。 这种板块运动不同于我们通常理解的板块的相对运动 ， 而是可以用一个简单的全球旋转来统一描述 。 经数据拟合 ， 这一旋转运动的中心位于赤道非洲的西部 ， 旋转幅度大约为顺时针30° 。 这里我们可以看到 ， 这种运动的特征符合我们前面所讲的真极移的定义 。 因此 ， 侏罗纪华北地块匪夷所思的大规模南向运动很可能是全球真极移的一部分(图3) ， 由此 ， 作者提出真极移很可能是驱动东亚侏罗纪剧烈干旱化的根本原因 。
东亚地区|地球那些事儿｜地球自转轴漂移引发侏罗纪东亚大干旱
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图3 侏罗纪-早白垩世真极移(TpW)驱动东亚环境变迁(Yi et al., 2019) ， 左图是全球板块在174Ma(1.74亿年)和157Ma(1.57亿年)的重建对比图 ， 显示东亚地区在此期间发生了大幅度的南向移动;右图是全球板块在157Ma(1.57亿年)和130Ma(1.3亿年)的重建对比图 ， 东亚地区在此期间发生了一定的北向移动;五角星代表燕辽地区(燕辽生物群和热河生物群的主要埋藏地区) ， 箭头代表真极移和板块运动方向 。
然而 ， 我们进一步缩小聚光灯去看 ， 真极移的故事还远没有结束 。 现有的真极移模型认为侏罗纪-早白垩世的真极移实际上由两部分组成 ， 两次真极移的旋转中心都在赤道非洲的西部 ， 在第一次30°左右顺时针的真极移之后 ， 还存在第二次10°左右逆时针的真极移事件(Kent and Irving, 2010) ， 这也得到华北地区古地磁数据的支持 。 中侏罗世至早白垩世期间 ， 燕辽地区非常完美地保存了两个生物群的化石 ， 即著名的燕辽生物群和热河生物群 。 这里发现了长有美丽羽毛的恐龙、最早的开花植物等 ， 曾因此多次登顶世界顶级科学杂志 ， 惊艳了无数的读者 。 而这些生物群的兴衰无疑与燕辽地区古环境变迁历史密切相关 。 如前面所讲 ， 第一次真极移事件(约1.74亿年到1.57亿年前)导致东亚地区整体上由温带湿润带进入热带/亚热带干旱带 ， 这一时间节点与燕辽生物群的消亡时间(约1.6亿年到1.55亿年前)一致;而第二次真极移事件(大约发生在1.45亿年到1.20亿年前)导致东亚地区反向向北发生10°左右的北向漂移 ， 使得晚侏罗世处于干湿气候带交界处的燕辽地区再次进入温带湿润区 ， 这一古地理位置的变化为热河生物群在大约1.3亿年到1.2亿年之前的重新兴起创造了有利的环境条件(图3) 。

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