南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院教授李永祥團(tuán)隊(duì)通過對山東九龍山和遼寧西山兩個(gè)晚寒武紀(jì)剖面的古地磁研究，并與同時(shí)代西伯利亞的磁性地層結(jié)果對比，將華北板塊寒武紀(jì)的古地理位置標(biāo)定為南半球低緯度、東岡瓦納大陸的西側(cè)，靠近東岡瓦納大陸，但不與其之間相接的位置。1月14日，相關(guān)研究成果發(fā)表于《地球物理研究通訊》。

定量恢復(fù)板塊地質(zhì)歷史時(shí)期的空間位置及漂移軌跡是理解板塊構(gòu)造運(yùn)動學(xué)過程、動力學(xué)機(jī)制及相伴表層環(huán)境和生物演化歷史的關(guān)鍵基礎(chǔ)。古地磁方法利用巖石中保留的古地磁場“化石”記錄重建板塊在不同地質(zhì)歷史時(shí)期所處的古地理位置。但在比較久遠(yuǎn)的“深時(shí)”地質(zhì)時(shí)期，對古地磁數(shù)據(jù)的解釋存在“極性不確定”的難題。

作為我國大地構(gòu)造基本格架三大板塊之一的華北板塊，其寒武紀(jì)的古地理重建就長期存在這樣的難題。華北板塊寒武紀(jì)期間是位于南半球或北半球，意味著它從新元古代到晚古生代的演化過程中會有截然不同的板塊構(gòu)造運(yùn)動過程和驅(qū)動力機(jī)制，以及可能迥異的表層環(huán)境和生物演化歷史。因此，明確華北板塊寒武紀(jì)究竟是位于南半球還是北半球至關(guān)重要。

針對這一難題，李永祥團(tuán)隊(duì)對華北晚寒武世全球性古海洋事件——SPICE層位開展了磁性地層研究。SPICE事件是發(fā)生于晚寒世期間的全球性重大古海洋與古氣候事件，對全球碳循環(huán)產(chǎn)生了強(qiáng)烈擾動，在地質(zhì)記錄中表現(xiàn)為全球可對比的、特征的碳同位素正偏移。同時(shí)，SPICE事件還伴隨著特定種屬的三葉蟲滅絕。前人對山東九龍山剖面和遼寧西山剖面基于三葉蟲生物地層和碳同位素地球化學(xué)地層厘定了SPICE事件層段，研究團(tuán)隊(duì)在此基礎(chǔ)上，開展了高分辨磁性地層研究。

研究團(tuán)隊(duì)從對古地磁樣品的逐步熱退磁中分離出高溫剩磁分量。該分量通過了穩(wěn)定性檢驗(yàn)，為原生剩磁，并用于建立兩個(gè)剖面的地磁極性柱。 他們綜合兩個(gè)剖面的古地磁結(jié)果后獲得了華北板塊晚寒武世的綜合地磁極性柱，結(jié)果顯示SPICE事件層位之下為一短暫的正極性，SPICE事件期間為反極性，且整體極性條帶特征與西伯利亞板塊同期的古地磁極性序列高度吻合。這說明華北板塊在晚寒武世期間處于南半球低緯度區(qū)，在SPICE事件期間記錄了地磁場反極性期的古地磁方向。

在限定了華北板塊古緯度的基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步根據(jù)華北板塊與岡瓦納主要塊體的生物古地理相似性、沉積物物源分析、視極移曲線對比以及華北板塊早-中奧陶世金伯利巖的位置與地球深部大型剪切波低速省（LLSVP）Tuzo 邊緣的位置等證據(jù)，將華北板塊的古地理位置限定于東岡瓦納西側(cè)，且不與東岡瓦納直接相接的位置。

這一研究結(jié)果解決了長期存在的關(guān)于華北板塊早古生代究竟是處于南半球低緯區(qū)還是北半球低緯度區(qū)的爭議，為準(zhǔn)確理解和重建華北板塊從新元古代到晚古生代的板塊構(gòu)造運(yùn)動過程、動力學(xué)機(jī)制、表層環(huán)境和古生物演化等提供了關(guān)鍵的古地理約束，具有重要的科學(xué)意義。