曹娥江沉积物黏土矿物与磁性特征及其指示意义

曹娥江位于钱塘江河口区,建河口大闸前受钱塘江涌潮影响,沉积作用与物质来源较复杂,建闸后则改变了河流原有沉积作用与物质来源。采用XRD和环境磁学分析,对曹娥江流域表层物质中的黏土矿物组合和磁性特征进行了研究,并探讨了曹娥江干流沉积物来源。结果表明:表土与支流沉积物黏土矿物组合和磁性参数特征相似,1.4nm黏土矿物以蛭石和1.4nm过渡矿物为主,χ、SIRM、HIRM和χARM值较高。干流不同河段沉积物黏土矿物组合和磁性参数特征存在差异,上浦闸以上河段1.4nm黏土矿物以蛭石为主,4种磁性参数值较高,与表土、支流沉积物的值相近;新三江闸以下河段1.4nm黏土矿物以绿泥石为主,磁性参数值相对最低;上浦闸至新三江闸段1.4nm黏土矿物则以绿泥石+蛭石为主,磁性参数值介于前两者之间。物源分析结果显示,上浦闸以上河段干流沉积物来自于上游支流和流域表土,新三江闸以下河段干流沉积物主要为江外(长江口、杭州湾和钱塘江)物质,上浦闸至新三江闸段则兼有流域和江外两个区域物质,且江外物质对其影响更大。     

东海陆架沉积物环境磁学特征及其物源指示意义

对东海陆架69个表层沉积物样品进行了环境磁学测试,并结合重矿物鉴定和粒度分析数据讨论了其磁学特征、影响因素和物源指示意义。结果表明研究区表层沉积物中磁性矿物以磁铁矿为主,同时含有少量的磁赤铁矿和赤铁矿。这一结果与碎屑矿物镜下鉴定结果一致。根据磁学参数S–300(-300m T磁场下饱和等温剩磁的矫顽参数)、SIRM/χ(饱和等温剩磁与磁化率之比)及SIRM(饱和等温剩磁),将东海陆架表层沉积物分为三类。第一类沉积物主要分布在西部内陆架及研究区东北部的细粒沉积区,磁性矿物含量较高,亚铁磁性矿物所占比例较小,磁性矿物颗粒细;第二类分布在中外陆架,磁性矿物含量低,亚铁磁性矿物比例相对较高,磁性矿物颗粒粗;第三类沉积物分布在研究区东部部分站位,磁性矿物含量高,亚铁磁性矿物含量也高,磁性矿物颗粒粗。沉积物整体的粒度粗细控制了磁性矿物颗粒的大小,且在以现代细粒沉积物为主的第一类沉积物中,磁性矿物含量与粉砂、黏土含量成正相关关系。S–100-SIRM(-100m T磁场下饱和等温剩磁的矫顽参数-饱和等温剩磁)散点图显示,东海陆架大部分区域沉积物磁学特征与长江沉积物一致,表明物质来源于长江;研究区东北部受到黄海沿岸流搬运来的黄河物质的影响磁学性质呈现出黄河物质特征;闽浙沿岸部分站位受到人类活动及瓯江物质的影响。     

磁性矿物还原成岩作用述评

许多海洋－湖泊环境中的沉积物受到还原成岩作用的影响发生磁性颗粒的溶解和自生现象。根据最近二十多年的研究成果,简要介绍了磁性矿物发生还原作用的基本过程、产物和控制因素,成岩作用对沉积物地球化学和磁学特征的改变,成岩自生亚铁磁性铁硫化物的磁学特征以及成岩作用对古地磁和环境磁学记录的影响。     

环境磁学某些研究进展评述

环境磁学是应用岩石磁学和矿物磁学技术去恢复环境过程、重塑环境演化历史的一门边缘科学。沉积环境中磁性矿物的形成、搬运、沉积和演化受气候变化和环境过程的控制,因此,岩石和矿物磁学性质可作为环境变化和气候过程的代用指标。环境磁学能为全球环境变化、气候过程研究提供有价值的资料。鉴于环境磁学方法在古环境和古气候研究中的重要作用。本文对当前黄土、湖泊沉积物和海洋喾物环境磁学研究的一些进展作简要评述。     

环境磁学的进展与展望

环境磁学是近十几个来在古地磁学，地质学与环境科学综合研究的基础上发展起来的一门新兴边缘学科，主要研究沉积物关磁性矿物特征，矿物磁学参数及其与环境的关系，地层对比，沉积物源变化，地磁场变化及与气候的关系，磁性太物的形成与转变等。     

浅谈长江和黄河河口沉积物磁性特征及其对物源判别的指示

对采自长江和黄河河口的 7 个沉积物样品（28 个子样）进行了磁性测量并进行对比研究,结果表明：长江口沉积物的亚铁磁性物质含量高于黄河口,磁性强于黄河口;两河口沉积物的磁性特征均受亚铁磁性矿物的控制,以假单畴 PSD-多 畴 MD 晶粒为主,并存在一定量的超顺磁颗粒 SP,不同的是长江口存在着更多的单畴颗粒 SD;两河口的细粒级沉积物（< 0.063 mm） 磁性均强于粗粒级沉积物 （> 0.063 mm）,但黄河口细粒沉积物显示了更突出的磁性特征,表明黄河口沉积物的磁性物质更多地富集于细粒组分中;沉积物磁性特征与其所含的轻矿物类型和含量关系不大,相反,重矿物才是影响沉积物磁性特征的主要物质。沉积物的母岩、粒度、水动力条件和流域风化条件等因素影响着沉积物磁性特征。基于长江与黄河沉积物磁性参数的显著差异,建立了 Χ-ΧARM 和 SIRM-SOFT 物源判别图,初步探索了环境磁学指标在物源判别中的应用,对中国东部海域沉积物的物源研究具有一定意义。     

南黄海东北陆架YSDP 105孔冰消期以来沉积层序的磁学特征研究

尝试对南黄海东北陆架ＹＳＤＰ１０５孔０．６０—２９．６８ｍ的沉积层序进行环境磁学的研究，测量了岩心的磁化率、非磁滞剩磁、等温剩磁、饱和等温剩磁等磁学参数。对磁学参数及其有关比值的研究发现，沉积层序以含碎屑成因的低矫顽力磁性矿物为主，另含少量高矫顽力磁性矿物。磁性矿物大部分为准单畴，少部分为单畴；其粒度受控于沉积环境：从潮间带、浅水潮下带→深水潮下带→浅海，磁性矿物的粒度依次递减，反映了沉积水动力的控制作用。自冰消期以来，沉积层序中高矫顽力磁性矿物的含量逐渐降低，表明进入黄海的风尘物质逐渐减少。     

伶仃洋钻孔岩芯的磁学记录及其对海水进退的响应

华南珠江三角洲河口地区受到珠江流域和近海海洋环境的共同影响,其沉积体系中承载的古地质记录对于揭示海陆交互作用下的地质地貌过程演化具有独特意义。本研究对珠江伶仃洋湾口的一条钻孔岩芯进行了环境磁学研究。研究发现,在晚更新世以来海水入侵的相对高海平面时期,岩芯沉积物中磁性矿物的组成或高矫顽力组分的来源更稳定,反映了沉积区环境的稳定性或沉积物源区的相对固定;在海水退出的风化剥蚀期,沉积序列中磁性矿物组合出现大幅度旋回变化,这表明同时期碎屑物质源区可能经历了显著的环境更替。多重磁学参数包括低频磁化率、非磁滞剩磁、饱和等温剩磁以及HIRM参数,在全岩芯中指示了比较一致的磁性变化特征;相较之下,S-ratio参数的变化更灵敏地响应了伶仃洋湾口地区海水入侵和退出背景下的沉积演化历史。     

长江口表层沉积物矿物磁性分区特征及其沉积环境指示意义

本研究旨在揭示现代长江口不同沉积环境铁磁性矿物的分布差异,寻找有效识别河口-陆架沉积环境的磁学指标,以便更好地将环境磁学应用于河口古环境研究。在长江口及邻近陆架的6个沉积环境:汊道、拦门沙、三角洲前缘斜坡、前三角洲、前三角洲-陆架过渡区和残留砂区,采集表层沉积物样品,进行粒度和磁性测量。结果显示,χ和SIRM在汊道和拦门沙呈现显著高值,HIRM、χfd%、χARM、χARM/χ和χARM/SIRM在前三角洲和前缘斜坡呈现显著高值,反映了陆源物质输运距离和河口沉积动力对磁性矿物分布的控制作用。因此,参数组合HIRM、χARM、χARM/χ和χARM/SIRM可用于识别全新世地层前缘斜坡和前三角洲-陆架;参数组合χ、SIRM和S-20mT可尝试用于识别汊道和拦门沙环境。     

长江与黄河河口沉积物环境磁学特征及其对比研究

对采自长江现行主河道和黄河入海口处的表层沉积样品进行了环境磁学参数的测量和对比研究.结果表明:长江和黄河河口沉积物的磁性载体主要是亚铁磁性物质,亚铁磁性矿物晶粒以假单畴-多畴为主,同时亦有超顺磁晶粒的存在;长江河口沉积物的磁性明显强于黄河河口沉积物,特别是质量磁化率、非磁滞剩磁及饱和等温剩磁,两者相对偏差在40%以上;在粗粒级沉积物(>0.063 mm)中,长江河口沉积物的磁化率与全样磁化率平均值差别较小,在4%左右;黄河河口沉积物差别很大,可达34%.两者的差别反映了长江和黄河沉积物中磁性矿物赋存方式的差异;长江和黄河河口沉积物磁性特征的差异与两者粒度特征对比明显.长江和黄河河口沉积物的这些磁学方面的差别是源岩特征和气候环境差异上的反映,可以作为判别两者物源的有效示踪剂.     

南极菲尔德斯半岛西海岸海滩沉积物环境磁学特征及其控制因素

南极无冰区独特的环境系统近几十年来被广泛地关注和研究,同时环境磁学方法在环境变化研究中也被越来越多的应用。本文通过对2015年采自南极菲尔德斯半岛西海岸一根长26 cm的柱样进行环境磁学、粒度、~(210)Pb和稳定碳同位素测试分析发现,由于海岸基岩为安山质玄武岩,所以沉积柱样整体的磁性矿物含量较高,表现出较强的磁性,其磁化率均值(χ_(lf))高达1 597×10~(-8) m~3·kg~(-1),约为一般海滩磁化率值的3～4倍。其磁性矿物类型主要是假单畴的亚铁磁性矿物颗粒(磁铁矿)且含有少量的反铁磁性矿物颗粒(赤铁矿)。垂向上~(210)Pb和粒度结果显示,柱样上段沉积物粒度较细,水动力较弱使得细粒磁性矿物颗粒被快速保存下来,而随着深度的增加粒度逐渐变粗,岸滩水动力相对增强,而且底部受到生物有机质溶解作用的影响导致柱样上段磁学参数值高于下段。     

南海西北部16 kaBP以来沉积物的环境磁学特征及其物源指示意义

南海是西太平洋最大的边缘海,对东亚季风和全球气候变化具有敏感的响应,然而目前对南海沉积物的物源分析仍存在众多争议。对南海琼东南盆地SCS-02孔的沉积物样品进行了系统的磁学分析,旨在通过环境磁学参数追踪沉积物的来源。结果表明,SCS-02岩芯的磁性矿物主要为磁铁矿和赤铁矿。自16 kaBP以来,磁性矿物的粒径和成分发生了系统变化,指示了沉积物源-汇过程的改变。15.5～16 kaBP期间,磁化率较高,粒径较粗,矫顽力也较高。海平面比现今低100多米,莺歌海出露于海平面以上,古红河口距研究区较近,红河的物质可以较容易到达沉积区,因此该时期红河贡献较大,珠江和台湾贡献较小。7.5～15.5 kaBP期间,随着海平面的迅速上升,磁性矿物组成和粒度发生了变化,总的磁性矿物含量减少,磁铁矿的含量逐渐增加,粒度变细,表明随着海平面的升高,珠江和台湾的贡献有所增加。7.5 kaBP以来,现代的海陆格局基本形成,磁性矿物组成和粒度变化较稳定,沉积物主要来源于红河和珠江。因此,环境磁学参数可以指示南海西北部沉积物的源-汇变化,为海平面变化和气候演化研究提供有效参考。     

全新世安塞剖面的磁学特征变化历史及其受控因子分析

黄土高原黄土是第四纪古气候研究的主要对象之一,磁化率是黄土古气候研究的主要代用指标。然而,黄土地层磁学特征的主控因子依然存在争论。本文选取黄土高原中部的安塞黄土剖面为研究对象,对地层进行系统的磁学特征分析。安塞剖面在早全新世至中全新世早期(~10000~8500a)黄土层中磁性矿物含量较低且呈递增趋势,中全新世(8000~3000a)古土壤层中磁性矿物含量较高,在中全新世中期(7000~5000a)达到最高随后呈递减趋势,晚全新世(3000a以来)黄土层中磁性矿物含量很低并呈递减趋势。此外,地层的磁学特征表现出3次快速变化:6500a前后,地层中磁性矿物含量迅速增加;4500a前后和2700a前后,地层中磁性矿物含量快速降低。通过与全新世降水和气温等气候因子对比发现降水量是控制安塞剖面中次生强磁性矿物含量变化的关键性气候因子,低温并不能增加地层中强磁性矿物含量,而高温则可能限制地层中强磁性矿物的形成。土壤中强磁性矿物含量变化对气候好转响应迟缓,对气候恶化响应迅速。     

南黄海东北陆架YSDP 105孔冰消期以来沉积层序的磁学特征…

尝试对南黄海东北陆架ＹＳＤＰ１０５孔０．６０－２９．６８ｍ的沉积层序进行环境磁学的研究，测量了岩心的磁化率，非磁滞剩磁，饱和等温剩磁等磁学参数。对磁学参数及其有关比值的研究发现，沉积层序以含碎屑成因的低矫顽力磁性矿物为主，另含少量高矫顽力磁性矿物。     

西北干旱区黄土-古土壤磁化率变化特征

对祁连山东段黄土-古土壤环境磁学的研究表明,在这一地区黄土-古土壤沉积中主要的磁性矿物是磁铁矿型矿物,而磁化率的增强与黄土-古土壤序列并不匹配,且存在着由剖面底部向上逐渐升高的趋势。我们认为在铁磁性矿物种类没有变化的情况下,西北干旱-半干旱区磁化率的这种增强很可能是磁性颗粒物粒度变化或者来源相关的磁性颗粒含量的变化所引起。     

东菲律宾海柱样沉积物的磁性特征

对东菲律宾海帕里西维拉海盆西侧F090102柱样进行了系统的古地磁和岩石磁学研究,测量了天然剩磁倾角、磁化率、饱和等温剩磁、非磁滞剩磁、-T曲线等磁学参数,进行了磁性地层的划分对比,识别出松山反极性时内的贾拉米洛和奥都维正极性亚时。对磁学参数及其有关比值的研究发现,岩心磁性矿物以低矫顽力磁铁矿为主,可能含有一定的钛磁铁矿。磁性矿物主要是陆源碎屑成因,岩心底段受到海底火山作用的影响。根据磁学参数随深度的变化将岩心分为3段,各段反映了沉积环境和古气候的变化。     

中国东部陆架海底质沉积物环境磁学研究进展

中国东部陆架海是我国河流沉积物主要的汇,其沉积物记录了丰富的地质信息,环境磁学作为一种快速准确的研究手段,其在我国海洋沉积物的应用已显示出独有的优势。通过对我国东部陆架海沉积物的环境磁学研究,目前已经掌握其磁学分布特征,同时,环境磁学作为有效的示踪手段对沉积物物质来源有明显的指示意义,在指示沉积物还原氧化环境方面也取得了不错的研究成果。另一方面,在研究区环境磁学手段对重金属污染、磁性地层学应用以及古气候变化也有良好的反映,取得了一定成果。因此,环境磁学作为一种逐步普遍的地学研究手段,它的存在是对以往研究的有力补充,也会对今后研究加以新的思路。     

泉州湾海域表层沉积物矿物碎屑分布特征及其环境意义

对泉州湾13个表层沉积物样品进行了矿物碎屑定量分析．通过矿物分析，发现泉州湾不同站位的轻、重矿物组分、含量和表征存在差异．根据矿物的分布和组合特征．将耒州湾划分为4个组合区，不同组合区所处沉积环境是不同的．分析表明，研完区表层沉积物的碎屑矿物具有明显的亲陆性，物质来源主要为河流输砂和沿湾海岸侵蚀来砂，且其分布受物源、水动力条件和矿物物理性质等因素所控制。     

冲绳海槽北部CSH1孔岩石磁学特征及其早期成岩作用的影响

以2~4 cm为间隔,对冲绳海槽北部的CSH1孔岩心(17.36 m)进行了岩石磁学研究.根据岩心上部的两个特征火山灰层和浮游有孔虫组合分析建立了钻孔的时间框架,沉积物底部年龄可能为50 ka.除了在三个火山灰层和近表层向下的快速降低外,整个钻孔磁学参数的变化甚小,未能反映出50 ka来的气候变化.与大多数沉积物不同,该钻孔大多数层位的S值(S=-IRM-0.3T/SIRM,它代表了低矫顽力磁性矿物的含量)小于0.9,指示钻孔沉积物中存在相当比例的高矫顽力磁性矿物.代表性沉积物样品的磁化率-温度(K-T)曲线除了存在580℃磁铁矿的居里温度之外,还显示200~350℃的居里温度,指示样品中存在铁硫化物(胶黄铁矿-磁黄铁矿).这与加热过程中有刺鼻的臭味、加热后的沉积物变黑对铁硫化物的指示相吻合.自生成因的铁硫化物的存在以及表层磁性参数的快速降低,都明确表明沉积物遭受了早期成岩作用.除了三个火山灰层以外钻孔的其他层位无特征磁学变化,表明沉积物后来受到的改造作用强烈,磁学参数所蕴含的原始气候信号被破坏.在这一系列氧化-还原过程中消耗了沉积物中的有机质和水溶液中的硫酸盐,造成了沉积物中铁、锰元素的重新溶解和沉淀等.     

长江口北支潮流沉积物磁性特征与沉积环境分析

通过对兴隆沙 XL1 孔沉积物磁性特征的研究,为揭示潮汐河口潮流沉积物的磁性特征和建立长江口沉积相序提供新的手段,并在拓展环境磁学的应用领域方面进行有益的探索.研究表明:该地区沉积物的磁性矿物以低矫顽力亚铁磁性矿物为主;当χ、SIRM和χfd%、χARM 同处于低值时,反映细晶粒磁铁矿优先溶解,晶粒粗化,可作为还原环境的判据,而在近地表环境下 SIRM / χ、Bcr 和 HIRM 的高值,以及 S-100mT 的低值,一般显示赤铁矿、针铁矿的含量相对较高,可以作为氧化环境的标志.可用χfd%、χARM等参数值的大小来判别长江口北支水动力强弱.按磁化率等磁参数曲线的变化特征将 XL1 孔自下而上划分出 3 个磁性层.同时,参照沉积物的粒度特征和有孔虫分析结果,探讨了兴隆沙沉积环境自下而上的演变序列为:潮流沙脊→潮汐水道→潮滩.