该文章主要介绍了华北板块在寒武纪时期的古地理重建研究。利用岩石中的古地磁场记录来重建其在不同地质历史时期的古地理位置，解决了关于华北板块在寒武纪时处于南半球还是北半球的争议。研究团队通过磁性地层研究，与西伯利亚板块在SPICE事件期间的古地磁极性序列进行比对，明确了华北板块在晚寒武世期间处于南半球低纬度区。这项研究对于理解华北板块的板块构造运动过程、动力学机制、表层环境和古生物演化等方面提供了关键古地理约束，具有重要科学意义。
因为这意味着它从新元古代到晚古生代演化过程中会经历截然不同的板块构造运动过程、驱动力机制及可能迥异的表层环境和生物演化历史。
并与西伯利亚板块在SPICE事件期间的古地磁极性序列进行比对，明确了华北板块在晚寒武世期间处于南半球低纬度区。
也为准确重建华北板块从新元古代到晚古生代的板块构造运动过程提供了关键古地理约束。
华北板块是构成我国大地构造基本格架的三大板块之一。定量恢复华北板块地质历史时期的空间位置及漂移轨迹是理解其板块构造运动学过程、动力学机制及相伴表层环境和生物演化历史的关键古地理基础。通常是利用岩石中所保留的古地磁场“化石“记录来重建其在不同地质历史时期所处的古地理位置。但在比较久远的“深时”地质时期，对古地磁数据的解释存在“极性不确定（polarity ambiguity）”的难题。例如，岩石中记录的指向下的古地磁方向可以是板块位于北半球在古地磁场的正极性期被磁化，也可以是板块位于南半球在古地磁场的反极性期被磁化的结果。这就导致了板块古地理重建中模棱两可的多解性解释：即板块或者位于南半球或者位于北半球。华北板块寒武纪的古地理重建就长期存在这样的难题。由于华北板块寒武纪期间位于南半球或者北半球（
图1
）意味着它从新元古代到晚古生代演化过程中会经历截然不同的板块构造运动过程、驱动力机制及可能迥异的表层环境和生物演化历史，明确华北板块寒武纪究竟是位于南半球还是北半球至关重要。针对这一难题，南京大学地球科学与工程学院和内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室李永祥教授团队选择对华北晚寒武世全球性古海洋事件-Steptoean positive carbon isotope excursion (SPICE)层位开展磁性地层研究（
图
2
），并通过与西伯利亚板块在SPICE事件期间的古地磁极性序列进行比对，解决华北板块寒武纪古地磁数据极性不确定的难题，以期解决长期以来关于华北板块在寒武纪时处于南半球还是北半球的争议。
图1华北板块在寒武纪期间的古地理位置存在争议：或者位于北半球，或者位于南半球。
图2 华北板块构造略图展示两个研究剖面—九龙山剖面和西山剖面的位置（a，蓝色星号）及两个剖面的区域地质概况（b，c）。图例示于（d）。
SPICE事件是发生于晚寒世期间的全球性重大古海洋与古气候事件，对全球碳循环产生了强烈扰动，在地质记录中表现为全球可对比的、特征的碳同位素正偏移。同时，SPICE事件还伴随着特定种属的三叶虫灭绝。基于前人对山东九龙山剖面和辽宁西山剖面已开展的三叶虫古生物和碳同位素地球化学研究结果，厘定了两个剖面上SPICE事件的起止层位，并开展了高分辨磁性地层研究。
两个剖面地层古地磁样品的逐步热退磁结果显示，样品中的高温剩磁分量通过了稳定性检验，为原生剩磁，并用于建立两个剖面的地磁极性柱（
图
3
）。综合两个剖面的古地磁结果后获得了华北板块晚寒武世的综合地磁极性柱，结果显示SPICE事件层位之下为一短暂的正极性，SPICE事件期间为反极性（
图
3m
），且整体极性条带特征与西伯利亚板块同期的古地磁极性序列（
图
3
n
）高度吻合。这就说明华北板块在晚寒武世期间处于南半球低纬度区，在SPICE事件期间记录了地磁场反极性期的古地磁方向。
图3 九龙山剖面和西山剖面晚寒武世SPICE事件期间的磁性地层结果及其与西伯利亚板块同期的古地磁极性序列对比。粉色和浅粉色条带分别指示各剖面上可对比的SPICE事件的碳同位素曲线正偏移阶段和恢复阶段。（d,j）中蓝点为磁偏角，橙点（浅橙色）为大圆弧技术指示的反（正）极性方向数据点；（e, k）中紫红点为虚地磁极纬度。（m）为两个剖面的综合极性柱;(n,o,p)为西伯利亚板块在SPICE事件期间的地磁极性柱和碳同位素地层。
为进一步限定华北板块晚寒武世期间的古经度，根据华北板块与冈瓦纳主要块体的生物古地理相似性、沉积物物源分析、视极移曲线对比以及华北板块早-中奥陶世金伯利岩的位置与地球深部大型剪切波低速省（LLSVP）Tuzo 边缘的位置等证据，将华北板块的古地理位置限定于东冈瓦纳西侧，且不与东冈瓦纳直接相接的位置（
图
4
）。该古地理重建研究结果解决了长期存在的关于华北板块早古生代究竟是处于南半球低纬区还是北半球低纬度区的争议，为准确理解和重建华北板块从新元古代到晚古生代的板块构造运动过程、动力学机制、表层环境和古生物演化等方面提供了关键古地理约束，具有重要科学意义。
图4 晚寒武世(约495 Ma)时期的古地理重建展示本研究限定华北板块位于南半球的古地理位置
上述研究成果近期发表于国际地学自然指数（Nature Index）期刊Geophysical Research Letters（2025年1月15日在线）上。焦文军博士后（现为池州学院专任教师）为论文第一作者，李永祥教授为通讯作者，合作者包括首都师范大学杨振宇教授，我院杨爱华副教授，牛津大学陈曦博士，中科院南京地质古生物研究所胡春林博士等。该成果是李永祥教授团队在寒武纪古地理重建、古地磁场演化以及地球深部过程等方面研究取得的系列成果之一（Jiao, Li. et al., 2018, 2019, 2025; Li et al., 2023）。感谢国家自然科学基金委、中国博士后基金等资助。
论文信息：
Jiao, W.J., Li, Y. X.*, Yang, Z.Y., Yang, A.H., Chen, X., Hu, C.L., Du,
S.
X., Chen, J.
,
2025. Positioning the North China Block (NCB) in the Cambrian: Constraints from the integrated bio-, chemo- and magnetostratigraphy.
Geophysical Research
Le
tters
. 52
，
e2024GL111661.
https://doi.org/10.1029/2024GL111661
Li, Y. X.*, Tarduno, J.A., Jiao, W.J., Liu, X.Y., Peng, S.C., Xu, S.H., Yang, A.H., Yang, Z.Y., 2023. Late Cambrian geomagnetic instability after the onset of inner core nucleation.
