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木化石年轮向阳性特征揭示华北板块旋转

  由中外学者组成的研究团队,近期通过对现生和化石树木生长轮(又称年轮)向阳性特征的研究,揭示了华北板块自晚侏罗世至今发生过顺时针方向的旋转,这一结论得到了古地磁学证据的有力支撑。该研究成果发表在英国《自然》出版集团国际学术期刊《科学报告》(Scientific Reports)上,这一发现对揭示华北板块构造运动和古地理演变具有重要意义。  

  该项研究由中国地质科学院高级工程师蒋子堃博士、中国科学院南京地质古生物研究所王永栋研究员和中国地质大学(武汉)(北京)刘本培教授等领衔完成,研究团队成员还包括中国地质科学院黄敏工程师,澳大利亚国家恐龙博物馆Tom Kapitany教授,沈阳师范大学田宁副教授,中国地质科学院地质力学研究所曹勇博士,中石油勘探开发研究院卢远征高级工程师和邓胜徽教授级高级工程师等。蒋子堃博士和王永栋研究员担任该论文的共同通讯编辑。  

   研究证实,树木都有向阳生长的特性,并且在树木茎干横切面生长轮的偏心发育上有明显反映,即存在着树木生长具偏心率的现象。纬度越高,树木生长轮的偏心率越明显,且其强度随着纬度由高到低展示出由强到弱的特性。这种偏心率特征不仅在现生的树木中广泛存在,而且在地史时期原位、直立保存的木化石树桩中也存在。然而,长期以来由于此类化石记录非常有限,对树木生长向阳性与板块构造运动之间的关系尚不清楚。  

  研究团队对华北板块的250余个现生树木和7个侏罗纪原位树桩木化石进行了向阳性的实地考察和测量分析。结果表明,现生树木的偏心率是西南219°±5°;而位于同纬度带原位直立保存的距今1.6亿年髫髻山组和1.5亿年土城子组的木化石平均偏心率分别为237°233.5°这些差异具有重要的古地理意义,揭示了华北地块从晚侏罗世至今发生了顺时针方向旋转这一结论也与团队在该地区10个地点所采100侏罗系样品所分析得出的古地磁学研究结论相一致  

  值得指出的是,髫髻山组和土城子组地质年代与华北板块燕山东部地壳旋转的时间相一致。燕山构造演化的特征是壳幔相互作用地壳旋转,以及由此引起的克拉通破坏和被称之为中国东部高原的形成。因此,化石和现生树木生长轮特征所推断的华北板块旋转,为东亚这一著构造运动的生态系统响应提供了新证据。这对于理解中晚侏罗世至早白垩世过渡期构造运动与气候变化之间的关系,以及对古地理和物群的迁移演化具有重要意义  

  本项研究得到国家自然科学基金项目、现代古生物学和地层学国家重点实验室开放基金项目、中国科学院战略性先导B类项目以及国家重点研发计划等资助。      

  论文信息:Zikun JIANG*, Beipei LIU, Yongdong WANG*, Min HUANG, Tom Kapitany, Ning TIAN, Yuanzheng LU, Shenghui DENG. Tree ring phototropism and implications for the rotation of the North China Block. Scientific Reports, 9: 4856 (2019). https://doi.org/10.1038/s41598-019-41339-2  

 

晚侏罗世土城子组原位直立木化石树桩生长轮及向阳性特征 

 

现生树木生长轮向阳性特征野外测量

 

华北地块从晚侏罗世和现在顺时针旋转示意图 

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