一、项目总体实施情况
项目基本按照计划实施,受疫情影响,样品申请初期受到一定影响,后期通过与样品库多次交流,最终获取了200块古地磁定向样品 ,通过古地磁测试,获得了可靠的古地磁数据。具体结果如下所述。
二、 研究结果
1、取得科学认识及其意义
(1)皇帝海山链上各海山的古纬度从老到新逐渐降低,并在 47.5 Ma 达到现今夏威夷热点的纬度位置,说明 热点在 80-47.5Ma存在南向移动。根据古纬度变化,计算得到热点在此期间的平均移动速度为65.23 mm/yr,而在56-49 Ma期间,热点移动速度加大,这可能是夏威夷地幔柱尾在该期间快归位的结果。
(2)在热点运动的条件下,对80-47 Ma期间的太平洋板块运动进行重建。发现55-47 Ma期间,太平洋板块的运动方向由NNW327o转到NWW293o,发生了34o转向,低于夏威夷-皇帝海山链在47 Ma处的转折角度,说明该转折是太平洋板块运动转向和夏威夷热点运动共同作用的结果。
(3)综合热点、太平洋板块的运动特征和前人对各海山的地球化学分析,构建了夏威夷-皇帝海山链的三阶段形成模型,即1)脊柱相互作用阶段(Meji-Detroit 海山);2)热点-太平洋板块共同运动阶段(Suiko海山-H-E bend); 3) 太平洋在固定热点上运动阶段(夏威夷岛链)。同时,提出47-55Ma期间太平洋板块和深部地幔柱并不是完全独立的,而是存在共演化特征,太平洋板块的西向俯冲对深部地幔流改变和上部的板块运动发挥着重要作用。
2、对解决西太计划关键科学问题的贡献
(1)热点以及太平洋板块的运动速度厘定为西太平洋海底地形演化及太平洋板块古地理重建提供数据支撑,为俯冲起始过程中太平洋板块的运动特征提供一定的证据。
(2)通过地幔柱与板块运动过程的耦合研究,为重大计划多圈层耦合作用提供一定的数据基础。
(3)夏威夷-皇帝海山链形成演化的三阶段模型为太平洋板块重建提供了新的思路,同时对解释太平洋板块的洋陆格局演变具有重要意义。
3、成果列表(按照本项目标注顺序排序)
Jiang et al., 2021. The Trials and Tribulations of the Hawaii hot spot model, Earth-Science Reviews, 215, 103544.(第一标注)
Jiang et al., 2020. Chronostratigraphic framework of the East China Sea since MIS 6 from geomagnetic paleointensity and environmental magnetic records. Global and Planetary Change 185, 103092.(第一标注)
姜兆霞, 李三忠, 刘青松, 张建利, 章钰桢, 2019. 夏威夷-皇帝海山链成因机制—古地磁学约束. 海洋地质与第四纪地质, 39(5): 104-114. (第一标注)
Jiang et al., 2021. The magnetic and color reflectance properties of hematite: from Earth to Mars, Review of Geophysics, accepted. (第二标注)
Gai, C., Liu, Q., Roberts, A. P., Chou, Y., Zhao, X., Jiang, Z., & Liu, J. (2020), East Asian monsoon evolution since the late Miocene from the South China Sea, Earth and Planetary Science Letters, 530, 115960 (第六标注)