南京大学地球科学与工程学院教授李永祥团队在白垩纪超静磁期（CNS）地磁场强度研究中取得新进展。4月15日，相关成果发表于《地球物理研究杂志：固体地球》。

在地质历史时期，地磁场的南、北极发生了多次极性倒转， 但在白垩纪中期从大约121Ma到84Ma的近4000万年间，地磁场几乎一直保持稳定的正极性期，被称为CNS。虽然模拟研究认为，CNS期间的地磁场强度高且稳定，但这一推论尚未被岩石中记录的古地磁结果检验。

研究人员对国际大洋发现计划369航次在澳大利亚南部海域U1512站位发现的上白垩统沉积岩岩心开展了相对古强度研究，检验CNS期间古地磁场强度是否如模拟研究所预测的那样表现为“高且稳定”的状态。

通过逐步退磁实验和详细的岩石磁学及矿物学分析，研究人员剔除了后期次生剩磁的影响以及环境变化对剩磁强度的影响，建立了指示古地磁场强度相对变化（RPI）的指标——NRM_20mT/x。结合生物地层年代约束，他们获得了CNS晚期~88Ma到94 Ma的几乎连续的、高分率的相对古强度记录。

该记录显示地磁场强度并非呈现为“高且稳定”的状态，而是表现为波动变化特征，而且，总体波动变化趋势与大西洋海底磁异常（MMA）数据的波动变化趋势一致，表明CNS晚期古地磁场强度不是稳定的，而是多变的。进一步分析发现，相对古强度与其波动性大小呈正相关。

在此基础上，研究人员通过对U1512 RPI和大西洋MMA数据的分析，推测CNS期间的相对古强度变化：在CNS中期较强、在CNS早期和晚期较弱，进一步展示出整个CNS期间，尽管地磁场极性很稳定，但其强度并不是 “高且稳定”的状态，而是动态变化的。相应的，CNS期间的地磁发电机行为也并不是以往认为的稳态，而是动态多变的。该研究结果对于理解古地磁场在极性超时期间的磁发电机行为及地球深部过程有重要意义。

另外，前人的研究将CNS晚期MMA中的强度低异常Q1的时代确定为~92Ma。该研究获得的记录中也存在最低值“Q1”，对应于MMA数据中的Q1，并将其年代更精确地限定为90.8Ma。

在此基础上，研究团队重建了大西洋非洲一侧的洋壳扩张模型。该模型与最近获得的非洲板块的运动学特征高度相似，进一步佐证了Q1的年龄为90.8Ma的合理性。因此，研究团队提出，发生于CNS晚期90.8Ma的古地磁场强度低异常Q1可作为CNS期间一个重要的时间分界点或时间锚点，用于约束CNS期间地层的年代。

南京大学博士生刘欣宇为论文第一作者，李永祥为通讯作者，研究合作者为美国路易斯安那大学教授Carl Richter。 

相关论文信息：https://doi.org/10.1029/2023JB028104