Formation of greigite under different climate conditions in the Yellow River delta

Formation and preservation of greigite can indicate the physicochemical characteristics of sedimentary environment. Presence of greigite can be diagnosed in the late Pleistocene fluvio-lacustrine sedimentary layers of 29.4–29.7 and 26.1–27.1 m in core ZK30 of the Yellow River delta, based on analysis of particle size, magnetic properties, scanning electron microscope(SEM) and X-ray diffraction(XRD) measurements. These layers are the transition zones from shallow marine facies to fluvio- lacustrine facies, and from fluvio-lacustrine facies to salt marsh facies in an ascending order, respectively. They are characterized by higher SIRM and SIRM/χ(30 kA m-1) values than those of other layers, suggesting the possible existence of greigite. Both SEM and XRD analyses confirm its presence. However, sediment layer of 29.4–29.7 m are coarser, and greigite coexists with pyrite, but sediment layer of 26.1–27.1 m are finer and the occurrence of greigite is not accompanied by pyrite. The different occurrence of greigite in the two layers suggests that different climate condition and sedimentary environment control its formation and preservation.     

渤海BH08孔磁学参数变化机制与环境指示

边缘海-陆架区是研究海陆交互作用的理想区域,该区沉积物记录了海平面、气候与构造变化的重要信息.渤海作为我国的内海,前人对该区虽然进行了环境磁学方面的研究,但是受复杂的沉积环境影响,渤海沉积物的磁性变化机制十分复杂,因而需要对该区沉积物磁学性质及变化机制进行深入研究.针对这一问题,本文详细研究了渤海BH08孔岩芯沉积物的磁学性质,结果表明：①沉积物中主要载磁矿物是磁铁矿,部分层位含有高矫顽力的矿物;②岩芯整体磁学性质变化复杂,各项磁学参数变化剧烈,其总体波动与S/Cl值、沉积物红度a^*和深海底栖有孔虫δ¹⁸O相关性较好;③在主要的海陆交替边界层位发现胶黄铁矿,表明是富硫的弱还原环境,而快速变化的沉积环境和较高的沉积速率是胶黄铁矿得以保存的重要因素,因而胶黄铁矿可作为沉积环境发生转变的一种特征矿物.这些新认识为深入开展渤海地区,乃至陆架-边缘海区古环境研究提供了新的思路和方法.     

青海湖晚更新世沉积物中胶黄铁矿的发现及其环境指示意义

对青海湖南盆沉积中心钻取的一根长18.6 m的高取芯率沉积岩芯(1F)进行磁化率测试显示,该岩芯在8.15～8.96 m和15.50～17.28m两沉积段具有非常高的磁化率.详细的岩石磁学测量和矿物分析表明这两段沉积物中有大量的胶黄铁矿存在,其磁畴特征主要以单畴(SD)为主,并显示少量超顺磁(SP)颗粒特征,这是导致磁...     

湖泊沉积物中胶黄铁矿的鉴出及其磁学意义

对青藏高原东部若尔盖盆地钻孔获取的湖泊沉积物进行了详细的岩石磁学调查及矿物学鉴定, 发现大量胶黄铁矿存在, 并认定其为主要的磁载体. 该矿物颗粒细小, 粒度均匀, 可能为生物化学成因. 与大量文献报道的相反, 在长期暴露于空气后, 样品中的胶黄铁矿仍未被氧化. 这可能与钻孔内该矿物被硅质胶结物包裹有关. 研究结果初步揭示了湖泊沉积物磁学研究的复杂性, 同时也为环境磁学机理的研究提供了新的线索.     

福州盆地全新世沉积物的磁学性质及其对环境变化的响应

福州盆地位于海陆过渡地带,在海陆变迁过程中,沉积物记录了高分辨率的环境信息,是揭示沉积特征对环境变化响应过程及模式的理想区域.本文选择位于福州盆地的FZ5钻孔进行岩石磁学、环境磁学和古地磁学方面的研究,以期阐明该区域沉积物磁学性质对陆源碎屑输入、海平面变化和成岩作用的响应.岩石磁学结果表明钻孔沉积物以低矫顽力的亚铁磁性矿物为主体,但是在不同的环境变化阶段,磁性矿物的类型有较大变化.在9~3 cal. ka BP的海侵过程中,沉积物中以磁铁矿为主体,存在菱铁矿和铁硫化物等还原性矿物.硫化作用使细粒磁铁矿溶解形成胶黄铁矿和黄铁矿,其峰面随碎屑磁性矿物的浓度变化而迁移.但硫化作用没有完全消除磁铁矿携带的特征剩磁和陆源碎屑输入量以及海平面升降对该阶段沉积物磁性的控制.在~3 cal. ka BP以来随着海平面下降、沉积环境向陆相氧化环境转化,虽然早期还原作用仍然存在,但后期氧化作用使磁性矿物向高矫顽力的赤铁矿等矿物转变,氧化作用基本扰乱了磁铁矿携带的剩磁.沉积及其后期成岩作用过程中,发生在约~8.2、~7.7、~7.5、~2.7、~1.5、~0.5 cal. ka BP六次强烈的古氧化界面反映了福州盆地当时异常干旱或湿热的气候事件.     

珠江三角洲沉积物的岩石磁学性质及其环境意义

选取珠江三角洲区域位于广州番禺的PD钻孔进行沉积物岩石磁学和环境磁学记录的研究. 岩石磁学实验表明钻孔大部分沉积物以低矫顽力的磁铁矿类矿物为主要控磁矿物, 但仍存在少量铁硫化物. 在有机质丰富的灰黑色黏土沉积中, 铁硫化物含量增加, 成为影响沉积物磁性特征的主要矿物, 标志着海退后富含有机质而缺氧的沼泽环境. 以赤铁矿和针铁矿类矿物为主要控磁矿物的花斑黏土, 表明了一个较长时期的暴露风化过程, 代表着沉积间断. 在以磁铁矿类矿物作为主要载磁矿物的沉积物中, 磁铁矿浓度及粒度的变化主导磁化率(κ)、饱和等温剩磁(SIRM)等环境磁学参数的变化, SIRM/κ 和χ_arm/SIRM的大小旋回响应于海平面的升-降过程, 它们的高值反映了磁性矿物粒度变细、海平面上升. 在沉积学分析的基础上, 根据环境磁学参数截然不同的变化规律, 结合微体古生物数据, 将珠江三角洲沉积物代表的环境分为两次显著的海平面上升－下降旋回, 晚更新世和全新世的海侵又包含若干个比较明显的次级海平面波动过程.     

白令海岩芯记录的冰消期14 ka以来地磁场强度和方向

对白令海北部陆坡B5-4孔进行了古地磁和岩石磁学研究,尝试获得该岩芯的地磁场相对强度和方向变化信息.结果表明:(1)除0~0.44 m沉积物的磁性矿物粒度比其余沉积物细以外,岩芯的磁学性质总体均一,其记录的地磁场相对强度可以与北大西洋ODP983孔相应记录进行高度对比.(2)根据B5-4孔与ODP983孔地磁场相对强度记录对比结果,并结合该孔4.54~4.56 m处有孔虫AMS¹⁴C测年结果,可以确定3个深度-年龄对比点,并据此初步建立了B5-4孔的年龄模型.(3)B5-4孔磁偏角和磁倾角记录与贝加尔湖、北美、欧洲全新世以来的记录和当地地磁场球谐模型结果一致,其对比点丰富了强度对比点年龄模型,揭示了14 cal ka B.P.以来近线性的沉积模式.(4)根据与中国东部陆架两个钻孔的磁倾角对比,我们推测B5-4孔9~14 ka之间两段浅化的磁倾角可能是哥德堡极性事件的记录,但是受到早期成岩或者沉积物平滑效应的影响.以上结果足以证明,地磁场相对强度和方向变化可以从适宜的白令海沉积物中获得,它可以为确定该海区沉积物年龄提供相关辅助信息,有助于解决北极、亚北极古环境和古海洋研究中由于有孔虫等钙质生物壳体缺乏导致的年龄信息匮乏问题.     

南黄海东南部冰后期泥质沉积物中磁性矿物的成岩变化及其对环境变化的响应

YSDP103孔位于南黄海东南部冷涡泥质沉积区, 0~29.79 m岩心代表约13 ka BP以来形成的陆架泥质沉积物, 其下段(A2段, 29.79~13.35 m)是在冰后期海侵直至全新世中期(约6 ka BP(14C测定))海平面达到最高这段时间内形成的, 而上段(A1段, 13.35~0 m)则是在冰后期海侵达到最高海平面之后伴随着黄海暖流的形成而出现的冷涡环境中沉积的. 笔者对YSDP103孔0~29.79 m岩心开展了详细的岩石磁学研究, 结果表明, 钻孔岩心的磁性组分主要是磁铁矿、磁赤铁矿和赤铁矿, 除了最上部2.35 m外, 其磁性矿物遭受了还原成岩作用, 磁性矿物的含量和低矫顽力组分的比例都显著降低. 铁磁性硫化物(胶黄铁矿)存在于A2段, 但在A1段缺失, 表明了海洋环境条件对磁性矿物成岩过程的控制. 磁学参数在A1和A2段的界线处发生突变, 反映了环境条件和原始磁性组分的差异对成岩作用的共同影响. 在A2段磁学参数的高、低值层段交替出现, 可能反映在A2段沉积期间进入沉积区的碎屑磁性矿物在含量的多、少和/或粒度的粗、细上出现周期性变化.     

南海南部约80ka以来的古地磁记录

晚更新世以来以一系列地磁漂移事件是区域地层对比和确定沉积物年代框架的重要工具.但是在海相沉积物中,识别这些地磁漂移事件多依赖相对磁场强度(RPI)的变化,在地磁方向异常方面鲜有报到,从而影响对这些事件可靠性的讨论.本文选择南海南部巽他陆架附近重力活塞钻孔BKAS2PC的沉积物,进行系统的岩石磁学和古地磁研究,获得该钻孔沉积记录的RPI和磁倾角变化信息.岩石磁学及扫描电镜结果表明沉积物的原生主要载磁矿物为单畴(SD)和假单畴(PSD)钛磁铁矿.在一些层位,沉积后发生的还原作用形成胶黄铁矿等铁硫化物.磁性矿物的浓度和粒度等参数呈现显著的两阶段变化特征,上部(约220 cm以上)含量低而粒度细,下部含量高但粒度相对较粗,整体上均在一个数量级范围内波动.样品的交变退磁特征显示当交变场超过60 mT时,受胶黄铁矿影响产生旋转磁化,剩磁强度反而上升.因此,在20～60 mT之间确定原生特征剩磁,并把RPI定义为NRM_((20-40)mT)/ARM_((20-40)mT).通过~(14)C限定,并与其他有良好年代控制的相对磁场强度曲线进行对比,建立了钻孔的年代框架.结果显示,钻孔沉积物记录了几次显著的地磁漂移事件,这为联合应用RPI与磁场方向异常构建海相沉积物年代学框架提供了新的依据.     

深水页岩黄铁矿特征、形成及意义

作为地球化学硫循环重要的金属载体,深水页岩黄铁矿的形态及地球化学特征记录了沉积环境的变迁.本文将深水页岩黄铁矿分为三大类(自形黄铁矿、草莓状黄铁矿和交代型黄铁矿)和六个亚类.一方面,在微观尺度上,不同类型的黄铁矿指示不同的形成过程及环境:在成矿物质分布均匀的环境中,草莓状黄铁矿通过爆发式成核形成;而自形黄铁矿通常在非均质系统中依附预先存在的“支点”形成;交代型黄铁矿则源于成矿物质对环境中先存矿物的交代.另一方面,深水页岩黄铁矿的同位素特征为追踪其成矿物质的来源、反演地球硫和铁汇的变动提供了依据.深水页岩黄铁矿微量元素含量可以作为沉积水体(以古海洋为主)微量元素丰度的指标,反演大气含氧量的变化.此外,在烃类生成、储集及对页岩储层的预测方面黄铁矿也发挥着重要的作用.     

扬子地块奥陶系碳酸盐岩重磁化机制探讨

碳酸盐岩是记录古地磁场信息的重要载体,然而,广泛存在的重磁化现象制约了碳酸盐岩在古地磁研究中的应用,其重磁化机制亟待解决.本文对采自贵州羊蹬地区的319块奥陶系碳酸盐岩定向样品作了详细的古地磁学和岩石磁学研究,其结果表明,94%样品(A类)记录了单一剩磁分量A,其解阻温度低于450℃;在地理坐标系下的平均方向为Dg/Ig=3.1°/48.1°(α₉₅=2.9°),对应的古地磁极(87.0°N,2.8°E,A₉₅=3.0°)与扬子地块古近纪-第四纪的古地磁极重合.6%样品(B类)记录了两个磁化分量,其高温分量(450℃~585℃)与A分量显著不同,但明显远离扬子块体早古生代古地磁极;低温分量(< 450℃)与A分量类似.说明羊蹬剖面奥陶系碳酸盐岩记录了两期重磁化.A分量和B低温分量的主要载磁矿物为磁黄铁矿(胶黄铁矿),B高温分量的主要载磁矿物为磁铁矿.这些磁性矿物都是成岩后的次生矿物.其中,解阻温度高于450℃的磁铁矿可能受晚燕山期造山运动影响生成;磁黄铁矿(胶黄铁矿)等矿物可能与印度板块与欧亚大陆碰撞引起的喜马拉雅造山运动所产生的流体作用有关,以后一期重磁化为主.新生代早期青藏高原隆升产生的流体在流经东南缘的碳酸盐岩等沉积岩层时,与原岩发生相互作用,使磁黄铁矿、胶黄铁矿、磁铁矿等磁性矿物生长并获得化学剩磁,造成了广泛重磁化.     

黄河兰州段2018年汛期沉积物的磁学特征研究：对古洪水重建的启示

现代洪水沉积物的沉积学特征研究是开展古洪水重建的一项基础工作.2018年黄河汛期洪水沉积物在兰州体育公园形成了一道天然堤.对该天然堤剖面的岩石磁学研究显示:沉积物中的磁性矿物既有磁铁矿,又有赤铁矿/针铁矿.磁化率、饱和等温剩磁、非磁滞剩磁、S-ratio和L-ratio等参数在剖面上没有明显变化,指示2018年洪水沉积物源区、磁性矿物的种类和含量变化不显著.剖面下部(66～110 cm)沉积物的磁化率各向异性(AMS)椭球最大轴偏角集中分布(K_1-Dec=22.8°±10.3°),上部(0～64 cm)沉积物的磁化率最大轴偏角在上半平面内随机分布;下部沉积物的磁性矿物粒度指标(X_(ARM)/X和X_(ARM)/SIRM)和天然剩磁(NRM)强度低于上部;指示洪水沉积物的下部和上部分别形成于2018年黄河二号和三号洪水期间.由于二号洪水流量及水位陡升陡降、持续时间短,三号洪水水位升降相对缓慢、持续时间长;造成了两次洪水沉积物的AMS特征、X_(ARM)/X、X_(ARM)/SIRM以及NRM强度差异.本研究揭示洪水沉积物的磁学参数能够灵敏地响应不同水动力条件和持续时间的洪水期次,从而具有高分辨率区分洪水事件的潜力.     

现代黄河三角洲沉积物磁性地层年代框架及环境磁学研究

本文对黄河三角洲Z07孔沉积物进行了系统的磁性地层学和环境磁学研究.通过结合沉积速率和古地磁长期变化数据,我们为该孔建立了较为精确可信的年代框架(1999-03—2006-06A.D.).环境磁学结果表明黄河三角洲沉积物与中国黄土的磁学特征相似,主要载磁矿物为单畴(SD)磁铁矿,超顺磁颗粒(SP)含量也较高.整体上,该孔沉积物磁学参数的变化主要受粒度和含量控制.岩芯磁性参数在2003年前后发生了系统变化.我们认为,黄河自2002年起进行调水调沙工程,黄河下游河道冲刷加剧,形成新的物质来源,河流输入的沉积物粒度变粗,输沙量增加,这一新的物质来源是造成Z07钻孔磁性参数发生显著变化的主因.     

西藏普莫雍错不同岩芯环境指标的对比研究及其反映的近200年来环境变化

在西藏南部普莫雍错不同位置处采集了四支岩芯沉积物,对其中一支利用~(210)pb和~(137)Cs方法建立了沉积物的年代序列,并对其他三支岩芯的上部沉积物进行了总有机碳、无机碳、粒度及化学元素含量的分析.结合沉积物年代,对不同岩芯的环境代用指标进行对比,讨论了该地区近200年来的环境变化状况.结果表明,不同位置处采集的岩芯其环境指标变化趋势在整体上具有一定的可比性,但在细节变化与环境指标的数值上仍具有明显的差异,显示了湖泊内部沉积状况的空间差异性,这可能是由于采样点水深、水下地形以及与主要补给河流距离的不同而造成的.PY04岩芯环境指标显示普莫雍错湖区环境在约1900AD之前较为稳定;在约1900-1940AD之间湖区环境波动加剧,地表侵蚀增强,沉积速率加快;湖区环境在1940AD左右发生了明显的变化,温度显著升高,沉积物粒度增大,湖泊处于退缩状态,表明湖泊环境向暖干化方向发展.     

柴达木盆地托素湖不同位置岩芯沉积物指标对比及其环境意义

湖泊不同位置岩芯沉积物相同代用指标的变化是否一致对于重建可靠的区域气候变化历史至关重要.目前多数研究仅利用深水区单一的沉积岩芯来反演区域的气候环境变化,对于不同位置岩芯重建结果的异同尚缺乏研究.本文选择托素湖不同位置、不同水深的4根短钻岩芯沉积物,在放射性核素(210 Pb和137 Cs)定年的基础上,对比分析各岩芯沉积物粒度、碳酸盐含量等代用指标的变化情况.结果显示,湖泊内相近的沉积岩芯沉积物粒度变化相似,但相距较远的岩芯之间粒度变化差异较大;浅水区的沉积物粒度(粒径或组分含量)在短时间尺度上变化很大,而深水区的沉积环境比较稳定,在百年尺度上的变化不明显;有机质与碳酸盐含量总体变化趋势一致且有较好的相关性,表明碳酸盐可能受到湖泊生产力的影响.碳酸盐含量、碳酸盐氧同位素(δ18 O)和TL06孔孢粉的A/C比值变化基本一致,反映的有效湿度变化与同期气象记录的相对湿度一致,但与降水量和蒸发量的变化不一致.因此,托素湖粒度指标仅指示不同位置钻孔沉积环境状况,与气候变化的关系并不明显,用碳酸盐及其同位素等地球化学指标恢复区域气候变化历史更可靠.     

天山北缘新近系沉积物岩石磁学研究

岩石磁学研究表明, 天山北缘塔西河剖面新近系可划分为湖相沉积型、河流相沉积型和冲积扇沉积型三种类型, 分别对应于剖面的底部(沙湾组和塔西河组中下部)、中部(塔西河组顶部和独山子组中下部)和上部(独山子组顶部和西域组), 其中湖相沉积岩石磁学性质复杂, 除与沉积物物源密切相关外, 还可能受风化作用、原地磁性矿物自生或成岩作用以及生物活动的影响, 天然剩磁强度为10^-3~10^-2 A/m, 主要磁性矿物为磁铁矿, 高矫顽力磁性矿物可能为针铁矿. 磁性矿物颗粒由假单畴和单畴(PSD+SD)或单畴和超顺磁混合组成(SD+SP); 河流相沉积天然剩磁强度为10^-2~10^-1 A/m, 主要磁性矿物为磁铁矿和赤铁矿, 磁性矿物颗粒为假单畴(PSD), 450~580℃可获得稳定的特征剩磁方向, 特征剩磁载磁矿物为磁铁矿; 冲积扇沉积天然剩磁强度介于湖相和河流相沉积之间, 主要磁性矿物也为磁铁矿和赤铁矿, 580~680℃获得稳定特征剩磁方向, 特征剩磁载磁矿物为赤铁矿, 磁性矿物颗粒为假单畴(PSD).     

黄铁矿氧化速率的实验研究

在充分考虑前人研究所存在问题的基础上,作者采用混合流反应装置,对黄铁矿的氧化动力学进行了系统的研究.在温度25~44℃,pH值1.2~2.7和氧化剂Fe(III)浓度([Fe(III)]i)10?5~5×10?3mol·kg?1的范围内,黄铁矿的氧化速率RFe(II)为3.22×10?9~5.51×10?7mol?m?2?s?1.在实验范围内,随温度的升高或pH值的降低或[Fe(III)]i的升高,黄铁矿的氧化速率增大,通过对氧化速率与温度、pH、[Fe(III)]i之间对应关系的回归分析,得到黄铁矿被Fe(III)氧化的速率公式为324.6564.54108.310.60Fe0.4510[Fe(III)][H]ReTi+?×=+,氧化反应的活化能为64.54kJ?mol?1,该值表明黄铁矿的氧化是表面反应控制的,而不是扩散控制的.该公式在尾矿环境效应的定量研究中有重要的应用价值,利用该公式对安徽铜陵鸡冠山硫铁矿的尾矿因黄铁矿氧化而释放的污染物质的数量作了初步的估算.估算结果显示,在尾矿风化过程中,从黄铁矿晶体迁移到风化产物、土壤和水等其他物相中的污染物质数量是很大的,其中迁移到酸性尾矿水中的比例很可能是较高的,因此,该尾矿堆所引起的环境问题是值得重视的.     

许家窑泥河湾沉积物的岩石磁学性质

对许家窑泥河湾河湖相沉积物开展的一系列岩石磁学实验结果显示: 磁铁矿、磁赤铁矿和赤铁矿为主要的载磁矿物; 低温磁化率和低温剩磁测量是查明磁铁矿、磁赤铁矿化及超顺磁颗粒存在的非常有效的手段; 尽管在局部深度上部分磁铁矿可能经历了低温氧化, 但SD/MD磁铁矿颗粒的大量存在仍是沉积物磁化率增强的主要原因之一; SD/MD磁铁矿和赤铁矿为碎屑成因, 由二者为主要磁性载体的特征剩磁(ChRM)反映了沉积物形成时的原始磁场, 而磁赤铁矿则可能代表了叠加于原生剩磁上后生的化学成分.     

湖泊沉积物XRF元素连续扫描与常规ICP-OES分析结果的对比及校正--以兹格塘错为例

岩芯X荧光光谱扫描仪(XRF)可以无需破坏样品,直接通过对剖开岩芯表面扫描获知沉积物的元素化学组成,但目前少有关于XRF连续扫描方法测试结果精度和准确性的研究.本文以高原封闭咸水湖泊兹格塘错湖相沉积岩芯为研究对象,利用XRF方法进行了高分辨率连续扫描,同时在岩芯不同层位选取了60个样品利用ICP-OES方法进行元素测定...     

太湖平原WJ孔矿物磁学特征以及晚第四纪海侵事件

基于古地磁和AMS¹⁴C定年结果,对长江三角洲太湖平原的WJ孔进行岩性特征、矿物磁学、粒度分析及有孔虫化石研究,拟重建WJ孔记录的晚第四纪以来沉积环境演变过程与海侵事件,并探讨环境磁学参数对河口三角洲地区沉积环境演化的指示意义.研究结果表明,WJ孔可以划分为中更新世阶段I、中更新世阶段II、晚更新世、全新世四个阶段,沉积地貌环境分别为:河湖、滨海-阶地、河口坝-河口湾-潮滩与阶地、湖沼平原.WJ孔揭示了三次海侵事件,分别为中更新世晚期海侵,晚更新世MIS5海侵和晚更新世MIS3海侵.其中记录的MIS5e海侵最为强盛,MIS3后期也存在一次海侵加强事件.另外,滨海潮滩-河口坝环境的沉积物磁性特征明显,χ_lf、SIRM、HIRM等为显著高值.