江汉平原主要河流沉积物磁学特征及其与物源区表壳岩性的响应

为了建立江汉平原沉积物示踪的磁学模型,对汇入江汉平原的主要河流现代沉积物磁学特征进行了研究,结果表明:(1)在江汉平原范围内,无论长江、汉江,还是周边的漳河、沮水、玛瑙河和清江,它们的现代沉积物的磁学参数特征均显示出明显的差异,而且和源区表壳岩性也显示出极好的相关性;(2)长江和汉江现代沉积物中铁磁性矿物均以亚铁磁性矿物为主,它们主导了样品的磁性特征,但长江沉积物比汉江沉积物亚铁磁性矿物含量高;(3)长江和汉江沉积物的亚铁磁性矿物晶粒都以假单畴-多畴为主,并且长江沉积物磁性颗粒总体上要比汉江的粗;(4)在汇入江汉平原的主要支流中,汉江的亚铁磁性矿物含量远远高于其他支流,且磁性矿物的晶粒也比其他支流的粗;(5)除汉江以外的支流中,玛瑙河沉积物中磁性矿物的晶粒比较细且不完全反铁磁性矿物含量较高,漳河中的超顺磁物质含量较高,而清江中不完全反铁磁性矿物含量较高且磁性矿物的晶粒相对较粗.上述结果表明,在江汉平原利用沉积物的磁学特征可达到沉积物物源示踪的目的.      

长江与黄河河口沉积物磁性特征对比的初步研究

根据2001年8月和9月分别采自黄河与长江河口沉积物样品的磁性测量和粒度分析,探讨长江和黄河河口沉积物的磁性特征及其差异。长江河口沉积物中亚铁磁性物质的含量高于黄河口,但长江口与黄河口沉积物中都是亚铁磁性矿物主导了样品磁性特征,亚铁磁性矿物晶粒都以假单畴-多畴为主。相比黄河口沉积物,长江口沉积物不完整反铁磁性物质对磁性特征的的贡献较小。长江与黄河河口的这种磁性特征主要反映了不同的沉积物来源的控制影响。此外,无论是长江口还是黄河口沉积物,磁性参数χARM、χfd%与沉积物细粒级组分存在显著的相关性,表明这两个参数作为粒度的代用指标具有普遍性。     

长江三角洲地区晚新生代沉积物岩石磁学特征及其物源指示意义

对长江三角洲地区7个晚新生代钻孔沉积物的岩石地层和磁化率特征进行详细对比,并进一步选择浦东机场孔（PD孔）进行了详细的岩石磁学测试,讨论了该地区的晚新生代沉积物物源的演变。结果显示沉积物磁性的4次显著变化：  1）各钻孔上新世磁性强弱差异明显;   2）早更新世早期本区普遍表现出弱磁性;   3）从早更新世中晚期至全新世,磁性强度一般随粒度粗细变化波动,即砂质沉积磁性强,泥质沉积磁性弱;   4）晚更新世晚期以来,细颗粒沉积物的磁性较明显增强。磁性参数分析显示上新世和早更新世早期磁性矿物晶体颗粒较细,早更新世中晚期-晚更新世以粗晶粒磁性矿物为主,全新世细晶粒磁铁矿再次占主导。我们认为上述磁性变化反映构造沉降控制下现代长江三角洲地区物源区的不断扩大。     

宜昌地区砾石层的磁性特征与物源分析

分布于宜昌-宜都-鸦鹊岭-枝江一带的宜昌砾石层,是江汉平原边缘丘陵区厚度最大的第四纪沉积物,对地层划分、环境演化及长江形成等研究具有十分重要意义。通过对代表该砾石层完整沉积序列的善溪窑剖面（上段）、云池剖面（中段）与李家院剖面（下段）的磁学特征分析发现,从云池剖面距底部9m处向上,磁化率和磁化参数F_300mT等均明显高于其下部分,具体为：  1）下部磁化率平均值为28×10^-8 m³/kg,而上部磁化率平均达到17010^-8 m³/kg;   2）云池剖面距底部9m处以上主导砾石层剖面磁性特征的物质以低矫顽力的亚磁铁性矿物为主,而以下却含有更多的高矫顽力磁性矿物(如赤铁矿);   3）善溪窑和云池砾石层的亚磁性物质颗粒要粗于李家院样品。初步分析认为,上述磁性差异主要是物源变化引起的,距云池剖面底部9m以下的砾石层物源主要为鄂西山地,从云池剖面9m开始有四川以西的物质进入江汉平原,表明此时三峡已经贯通。根据已有的测年资料,推测长江贯通三峡的时间大约为1.0～1.1MaB.P.。     

大同盆地高砷地下水系统沉积物环境磁学特征

为了研究高砷含水层沉积物中砷与磁性矿物的关系, 对大同盆地高砷地区含水层钻孔样品进行了环境磁学和地球化学分析, 结果表明亚铁磁性矿物是决定含水层沉积物磁性特征的主要磁性矿物.通过对比砷和磁性参数在垂向上的变化趋势发现, 高砷含量往往对应着低的饱和等温剩磁(SIRM) 值, 揭示出砷和顺磁性矿物之间也存在联系.沉积物砷含量与磁性参数的相关系数均小于0.5 (α=0.05), 表明砷和亚铁磁性矿物及不完整反铁磁性矿物之间不存在明显的联系.在所有磁性参数中磁化率(χ)和砷含量之间相关性最显著, 相关系数均在0.4 (α=0.05) 左右, 低的相关系数与亚铁磁性矿物和不完整反铁磁性矿物对顺铁磁性矿物的稀释有关.该地区高砷地下水的形成可能与水铁矿及纤铁矿等砷的赋存矿物在还原条件下的还原溶解有关.      

长江中游高位砾石层的磁性特征与物源分析

在长江中游分布着一些高位的砾石层,尤其是在宜昌与武汉的阳逻附近。为了探讨这些砾石层的磁性特征及物质来源,对它们进行了磁性特征研究,结果表明:1不同砾石层剖面磁性物质的含量明显不同,其中云池砾石层磁性物质的含量最高,善溪窑、红花套、白洋渡砾石层次之,阳逻砾石层含量最低。2SIRM/χ和F300值显示,长江中游砾石层磁性矿物类型主要是磁铁矿等亚铁磁性矿物,其中阳逻砾石层不完全反铁磁性矿物含量比例比其他砾石层高。3χARM/χ、χARM/SIRM、χfd值表明,白洋渡、红花套及善溪窑砾石层的磁性矿物中以较粗的磁性颗粒为主,而云池和李家院的磁性矿物颗粒都较细,武汉阳逻砾石层的磁性颗粒以单畴、超顺磁颗粒为主。4宜昌附近的善溪窑、云池、白洋渡、红花套砾石层的磁性特征与长江现代沉积物的特征接近,指示其物质主要来自于长江沉积物;而阳逻砾石层的磁性特征却与江汉平原周边河流的现代沉积物磁性特征有些类似,结合野外砾石层岩性特征,认为阳逻砾石层是长江、汉江与江汉平原周边河流共同作用的产物。     

长江中下游干流河底沉积物环境磁性特征

通过多参数磁性测量,分析探讨了长江中下游干流3种不同粒级(<2mm,<0.28mm和<0.125mm)河底沉积物中磁性矿物的类型、含量、颗粒变化及空间分布特征。3种粒级中,磁性矿物主要富集在<0.125mm的细质沉积物中。对细质沉积物的分析表明,长江中下游干流河底沉积物的磁性矿物含量较长江口高近10倍,类型以亚铁磁性矿物磁铁矿为主,颗粒以假单畴-多畴为主,超顺磁性颗粒含量较低。从中游到下游,磁性矿物含量呈下降趋势,颗粒呈变细趋势。干流磁性矿物含量远高于支流,颗粒远粗于支流,支流泥沙的汇入不断影响干流沉积物的磁性特征。     

东秦岭地区黄土堆积的岩石磁学特征及磁化率增强机制探索

对东秦岭地区洛南盆地的上白川、刘湾和丹江上游的二龙山黄土剖面进行了岩石磁学研究。结果表明,大部分黄土和古土壤样品的磁性矿物以磁铁矿和磁赤铁矿为主,古土壤中亚铁磁性矿物的含量比黄土的多,极少数黄土样品以反铁磁性矿物为主。亚铁磁性矿物和反铁磁性矿物的含量随成土作用增强而增加,成土作用形成的细粒亚铁磁性矿物包括超顺磁性和单畴（似单畴）颗粒,但以单畴和（或）似单畴为主。古土壤磁化率增强与这些土壤成因的细粒亚铁磁性矿物含量有关,显示出受气候变化控制的特点。东秦岭地区黄土岩石磁学性质与黄土高原地区的相似,但也存在一定差异,而且三个剖面之间磁化率值整体差别较大。温湿的气候和复杂的山区地形可能是导致这种差异的原因。     

长江口潮滩植物对沉积物铁的地球化学循环及磁性特征的影响

通过长江河口高潮滩芦苇带沉积物柱状样CYLWA 1活性铁、有机质、粒度分析及磁性测量,探讨潮滩植物对沉积物铁的地球化学循环及磁性特征变化的影响。结果显示,沉积物柱状样总体上以Fe2 + 占优势,且含量随深度逐渐增加。但在亚表层 (10～ 2 0cm),由于根系的释氧作用,存在着以Fe3 + 占优势的氧化层。在 10～ 2 0cm这一氧化层,指示细颗粒磁性矿物的参数 (χ_fd、χ_ARM)明显减小,而反映磁性矿物类型的参数 (B_CR、SIRM/ χ)显著增大,指示了亚铁磁性矿物颗粒变粗,不完整反铁磁性矿物明显富集,这一现象反映了氧化层不完整反铁磁性矿物的相对富集     

江汉平原主要河流沉积物重矿物特征与物源区岩性的响应

通过对江汉平原主要河流沉积物的重矿物组合、特征矿物以及能够反映沉积物稳定状况、物源及成熟度的重矿物特征指数(ATi,GZi和ZTR)进行对比分析,发现在江汉平原范围内,长江和汉江及其长江主要支流的沉积物中重矿物特征具有显著的差异。长江的重矿物组合模型为：  锆石+绿帘石+辉石+绿泥石+金属矿物,特征矿物是锆石和辉石;   汉江的重矿物组合模型为：  绿帘石+角闪石+石榴石+绿泥石+金属矿物,特征矿物是角闪石、石榴石;   另外,清江、漳河、沮水和玛瑙河的重矿物组合及特征矿物也都完全不同。而且各水系的沉积物的重矿物特征与其源区的岩性分布显示出极好的相关性。研究表明在江汉平原利用重矿物特征及组合模型来进行物源示踪的方法开展水系演化研究是可行的。     

长江与黄河沉积物稀土元素随粒度变化对比研究

依据Stoke定律将长江小于63 μm的沉积物分成4个粒级.将黄河小于63 μm的沉积物分成6个粒级.采用ICP-MS法分别测试了分粒级沉积物的REE含量,结果显示：相同粒级中长江沉积物的∑REE均高于黄河沉积物.长江沉积物REE的丰度遵循元素的“粒度控制律”,即随粒度变细∑REE含量依次增高;黄河沉积物∑REE呈“高-低-高”的不对称马鞍型分布;北美页岩标准化分布曲线均呈右倾状,轻重稀土分馏明显,相对富集LREE,具弱Ce亏损,明显的Eu正异常.长江与黄河沉积物REE组成特征差异与两条河流流域的风化作用及沉积物的矿物组成密切相关,黄河∑REE的马鞍型分布是细粒级中黏土矿物吸附及粗粒级中相对高含量的重矿物富集作用的结果,而长江沉积物随粒级增大∑REE的衰减趋势主要是随粒级增大逐步增加的石英和长石含量的稀释作用所造成.     

长江与汉江现代沉积物元素组成分析

长江与汉江表层沉积物常量及微量元素组成特征分析表明,长江沉积物的常量化学组分中CaO、MgO相对较汉江高,汉江沉积物中Fe2O3、Al2O3、K2O相对较长江高;汉江沉积物的微量化学组分中Cr Ni、Mo、As、Sb、F等元素相对长江高;长江沉积物Cd的赋存形式以离子交换态和碳酸盐态为主,汉江沉积物Cd的赋存形式以残余态为主。长江沉积物与汉江沉积物组成的差异是由其源区表壳岩系决定的,前者呈现高CaO、MgO,并呈碱性(pH:8.02)的特点,而后者相对富Fe2O3,并呈中性(pH:6.8)。     

台湾山溪性小河流碎屑重矿物组成及其示踪意义

台湾山溪性小河流每年向边缘海输入巨量沉积物,对东海陆架的沉积过程产生了显著的影响。本文分析台湾两条典型河流(兰阳溪和浊水溪)沉积物的全粒级碎屑重矿物组成,共鉴定出20种重矿物,但重量百分含量较低,为0.004%~0.116%。兰阳溪的主要重矿物组合为:锆石-菱镁矿-赤褐铁矿-锐钛矿-黄铁矿,浊水溪为:锆石-石榴石-赤褐铁矿-钛铁矿-锐钛矿-白钛石。研究流域的碎屑重矿物组成存在明显的沿程不均一性,指示出多数沉积物主要受到近源影响,从上游至下游重矿物组成的继承性较差。因此,基岩性质是河流碎屑重矿物组成的主要控制因素:兰阳溪和浊水溪的下游地区主要受各自流域内第四纪碎屑沉积物的贡献,上游地区则主要受到中央山脉庐山组的贡献。基岩控制起主导作用也使得重矿物指数如ATi、GZi和ZTR等难以恰当地应用于台湾山溪性小河流中。并且,大陆东部典型入海河流的重矿物组成与台湾河流存在明显区别:大陆入海河流中主要重矿物为磁铁矿和绿帘石;与之不同的是,兰阳溪河口富集锆石、菱镁矿和黄铁矿,浊水溪河口富集锆石和石榴石。这种差异主要反映了流域内基岩性质的不同。     

长江中下游第四纪沉积物发育土壤磁性增强的环境磁学机制

对长江中下游第四纪沉积物 (Q₃ 黄土,Q₂ 红土和Q₃ 红土 )发育土壤的磁性增强现象及其物理机制进行了讨论。结果表明 :(1)铁磁性矿物是土壤磁性的主要载体,它们是成土过程中形成的稳定单畴 (SSD)和超顺磁性 (SP)态的次生磁性矿物,没有显示重要的反铁磁性矿物的贡献;(2 )土壤磁化率 (χ)的高低与成土过程产生的稳定单畴和超顺磁性颗粒呈极显著正相关,指示了风化成土作用的强度,磁化率可作为反映成土环境变化的代用指标;(3)频率磁化率 (χfd) 5 %可作为土壤中的超顺磁性颗粒存在与否的临界值,土壤 χfd值的高低同样反映了风化成土作用的强度,可用作研究第四纪环境变化的有用工具之一。     

江汉平原洪水沉积物的粒度特征及环境意义——以2005年汉江大洪水为例

2005年10月初汉江发生了自1983年以来最大的一次洪水。通过对江汉下游仙桃河段不同地貌单元洪水沉积物的系统取样和分析,发现2005年汉江洪水沉积的粒度特征具有以下特点：  1)不同河道地貌单元的沉积物粒级组分有所不同,高河漫滩的粒径相对偏细,主要以粉砂级组分为主（49.56.％）,粘土含量相对较高（约为4.871％）。低河漫滩和平水位边滩沉积物的粒径相对偏粗,主要以砂级组分为主（低河漫滩为82.96.％,边滩为69.72.％）,低河漫滩沉积物中粘土含量较少,只有1.058.％; 2)平水位边滩沉积物的粒径的统计平均值比高河漫滩沉积物值偏大,而标准差值的统计平均值却比高河漫滩和低河漫滩沉积物的偏小;   3) 3种地貌单元中,高河漫滩的偏度平均值最大,低河漫滩的偏度平均值最小,但低河漫滩偏度平均值的分布范围却较大;   4)低河漫滩沉积的粒度参数值曲线的空间波动起伏最为明显,而高河漫滩粒度参数值的空间变化不大;   5) 3种地貌单元的峰态系数的统计平均值均大于1.15（为窄态）,频率曲线表现为单峰,概率累积曲线都较平缓且均为2段式,反映了一般河流高水位沉积的基本特征。分析认为,粒度特征与河道不同地貌单元的微地貌形态和沉积结构是一致的,均是由洪水时不同地貌单元的水动力特征决定的。