新疆罗布泊湖盆沉积物剖面粒度与磁学特征及沉积环境

通过对新疆罗布泊东南部阿奇克谷地西部LB剖面沉积物中的粒度组分及磁化率特征进行研究,综合沉积序列及岩性变化特征,分析了罗布泊阿奇克谷地第四系以来的沉积环境。结果表明,LB剖面湖相沉积物粒度组分主要集中于粉砂粒级,沉积物含有少量亚铁磁性矿物,超顺磁颗粒物含量较高。沉积物磁化率值的大小与粒度存在相关性,沉积物的中值粒径、粘土组分(小于2μm)及砂组分(大于63μm)含量与磁化率呈正相关,粉砂组分(2~63μm)含量与磁化率呈负相关。根据沉积物的粒度与磁化率组合的变化特征,结合岩性特征,将LB剖面划分为4个阶段:新近系末期(4.14~3.32m)气候以暖干为主;中更新世晚期(3.32~2.93m)粗颗粒呈现先降低后增加的趋势,水动力增强,磁化率的波动升高并保持较高水平,气候转向暖湿;晚更新世(2.93~1.44m)气候湿润,入湖的河道与水流量不断的发生改变,河流带入湖中的的外源物质的量不稳定,粒度和磁化率值波动变化较大,气候呈现暖干—暖湿的波动变化;全新世时期(1.44~0m)沉积物颗粒偏粗,磁化率值呈波动增加趋势,气候向冷湿转变,最终向干旱化发展。第四系以来沉积环境与古气候均有明显变化,本区气候环境经历了暖干—暖湿—暖干—冷湿的变迁过程,并最终向干旱趋势发展,体现为冷期湿润、暖期干旱的特征。     

长江口北支兴隆沙XL2孔沉积物的磁性特征

通过对兴隆沙XL2孔沉积物磁性特征研究,发现该地区沉积物的磁性矿物以低矫顽力的亚铁磁性矿物为主。按磁化率χ等磁参数曲线的变化特征将XL2孔划分出4个磁性层,同时对比沉积物的粒度特征和微古分析结果,探讨了长江口北支兴隆沙沉积环境的演化过程,以及沉积物磁性特征与沉积环境的关系。     

崇明岛CY孔沉积物的磁性特征及其环境意义

对崇明岛CY孔样芯磁性特征的研究表明,该孔沉积物的磁性矿物以假单畴/多畴晶粒的亚铁磁性矿物为主.按磁化率等磁参数的变化可将该孔划分为7个磁性层.同时,参照沉积物粒度、化学分析结果,探讨了磁参数与沉积动力环境、地球化学环境的关系,并以磁性层位划分与岩性岩相分析、 14C测年相结合,建立了长江河口中全新世以来的沉积相序和地层层序.     

辉绿岩裂缝对其磁组构的影响

磁组构是由岩石中磁性矿物定向分布而产生的组构特征,因此磁组构分析是研究岩石组构常用的技术手段,它具有 见效快、灵敏度高、无损样品等特点,近年来得到广泛应用。然而在磁组构研究工作中钻取定向样品或定向手标本时,常 常会遇到天然样品含有裂缝且裂缝中充填大量近地表沉积物和自生矿物。本文针对辉绿岩裂缝充填物对其磁组构结果的影 响程度做了详细研究,选用160个含裂缝的辉绿岩岩芯定向样品,通过对比去除裂缝充填物前后的磁组构变化,发现实验 前后所有样品磁化率大小变化率平均值<1%,磁组构方向变化平均值<1°,因此认为辉绿岩裂缝物质对其磁组构影响甚微。 矿物学和岩石磁学分析表明裂隙充填物主要为石英、长石,以及少量赤铁矿、黄铁矿和绿泥石等表生矿物。而辉绿岩的携 磁矿物主要是亚铁磁性的磁铁矿,其磁化率强度约为同等质量裂缝填充物的30倍,致使辉绿岩中的裂隙充填物对磁组构的 影响很小。     

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.      

长江三角洲晚新生代沉积物磁性特征和磁性矿物及其指示意义

笔者通过对长江三角洲平原晚新生代钻孔SG7孔沉积物的粒度和磁性分析,揭示磁性矿物类型随时间的演变,探讨新构造运动、气候、海平面等对本区沉积物源、沉积环境的耦合作用。研究结果显示,上新世磁性强弱相间,且达到全剖面最强,磁性矿物为磁铁矿、磁赤铁矿、针铁矿和黄铁矿,反映本区气候暖湿,发育山间湖泊,沉积物主要来自周边白龙港玄武岩的风化产物;早更新世早期,磁性为全剖面最弱,以磁铁矿为主,反映在构造沉降作用下,发生物源改变,即主要来自贫铁的中酸性浅成岩或喷出岩,同时沉积物主要为冰期的河道相沉积,反映山间河流/冲积扇环境;早更新世晚期至晚更新世末,磁性显著增强且和沉积物粗细变化一致,粗颗粒沉积物中磁性矿物以变质岩来源的粗粒磁铁矿为主,细粒沉积物中磁性矿物见针铁矿、赤铁矿和黄铁矿,反映古地理环境逐渐向冲积平原、滨海平原演变;自晚更新世晚期出现细粒磁赤铁矿和磁铁矿,反映长江上游物源的加入。全新世沉积物磁性较更新世泥质沉积物显著增强,反映长江河口、三角洲环境。     

长江水下三角洲沉积物磁性特征空间差异及其冲淤指示意义

三角洲冲淤具有空间异质性,而沉积物的磁性特征可灵敏地反映物源、沉积动力特征以及早期成岩作用影响,是揭示空间异质性的有效方法。选取长江水下三角洲20~35 m水深的四个约2 m长的柱样进行磁学和碳、硫地球化学分析,结合粒度及年代资料,探讨了长江水下三角洲沉积物柱样磁性特征空间差异及其冲淤指示意义。研究结果显示,粒度表征的动力分选影响沉积物的磁性特征,这在年代较新（<350 a）的柱样中表现尤为明显,即细颗粒沉积物中富集亚铁磁性矿物,从而具有较高的磁化率。铁、碳、硫及硫同位素特征揭示了长江水下三角洲沉积物较弱的硫酸盐还原特征。沉积物年龄及沉积速率影响沉积物成岩改造强度,进而导致了磁性特征垂向变化的空间差异,整体上看,远离现代沉积中心的柱样,成岩改造特征更为明显。磁化率值的大小、成岩分带的完整性及其反映的铁还原带和硫酸盐还原带转换深度,一定程度上可以揭示三角洲的淤积和侵蚀特征。     

长江、汉江沉积物磁学特征比较研究

长江和汉江现代沉积物的磁学特征分析研究结果表明：  1）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要高;  2)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。相对汉江沉积物,长江沉积物磁性颗粒总体上要比汉江的粗;   3）长江沉积物中的不完全反铁磁性矿物含量比汉江高,但不完全反铁磁性矿物对沉积物磁性参数和SIRM的贡献却比汉江的小;   4）长江上游金沙江段比长江中游（宜昌-武汉）江段沉积物中亚铁磁性矿物含量要高,且长江中游沉积物样品磁性颗粒要比长江上游的偏细,这可能与搬运距离有关;   5）长江样品的磁性参数的变化区间比汉江大,数据间的相关性也比汉江差。这可能与长江较汉江流域范围广、支流多、物源复杂有密切的关系。     

天山北麓典型黄土沉积序列的磁学特征及主控因子初探

新疆黄土岩石磁学特征与地层性质的对应关系具有鲜明的区域特征.本文选取沙湾黄土剖面进行较为系统的岩石磁学分析.研究结果表明,沙湾剖面的磁性矿物组成与黄土高原及新疆北部其他黄土剖面相似,以亚铁磁性矿物(如磁铁矿、磁赤铁矿)为主要的载磁矿物,同时含有一定量的不完全反铁磁性矿物(如赤铁矿、针铁矿)和顺磁性矿物.假单畴(PSD)和多畴(MD)为样品的主要磁畴特征,部分土壤样品中磁性矿物磁畴状态表现为单畴(SD).进一步分析发现,磁化率与地层对应关系较为复杂,剖面3m以上地层中的磁化率及其他相关磁学参数与成壤强度呈现正相关关系,全新世以来发育的古土壤中磁化率值较高,细颗粒磁性矿物含量也较高;而3m之下地层中磁学参数显著表现为风力强度驱动变化模式.古风场强度的变化可能对剖面整体磁学性质具有一定的影响,成壤作用受到风动力条件的制约,主要决定了较细颗粒磁性矿物的含量变化.xARM/SIRM参数与磁化率相比对地层成壤强度的指示作用更为明显.     

长江口水下三角洲Y7柱样磁性特征及其影响因素

以长江口水下三角洲380cm长的Y7柱样为对象,在磁性测量、地球化学和粒度分析的基础上,探讨了近百年以来长江口水下三角洲沉积物磁性特征变化及其影响因素.研究结果表明,磁铁矿是主导Y7柱样磁性特征的主要矿物,相比常量元素和粒度的均一组成,磁性特征存在显著的垂向变化.220cm以下,频率磁化率(χfd)、非磁滞剩磁磁化率(χARM)、磁化率(χ)、饱和等温剩磁(SIRM)、χARM/χ以及χARM/SIRM随深度增加而下降,而退磁参数S-100mT和S-300mT则呈相反变化趋势;220cm以上,χfd,χ,χARM/χ,χARM/SIRM以及S-100mT和S-300mT随深度变化不大,而SIRM和χARM则随深度增加呈现下降趋势.Y7柱样中硬剩磁(HIRM)随深度变化不大.结合Mn/Fe比值的变化,研究认为Y7柱样300cm以下层位,随深度增加沉积物磁性减弱和超顺磁颗粒急剧减少,还原成岩作用是重要因素之一,不完整反铁磁性矿物因相对稳定而导致其在磁性矿物组合中的比例上升.此外,长江中上游主要支流泥沙贡献率的变化可能会对Y7柱样磁性特征有一定影响,但尚需进一步的工作支持.     

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。     

中国东部表层土壤磁化率特征及其指示意义

磁化率是环境磁学研究中较常用、较易获得的指标之一,但其解释和意义又最为复杂.对采自中国东部从北到南涵盖中国主要气候带的风化-成壤成因的79个表层土壤样品进行高、低频磁化率和非磁滞剩磁测试并分析其与降水量、年均温等气候参数的关系.结果表明:(1)发育于不同类型母岩的风化-成壤成因表层土壤磁学性质之间存在显著差异,各磁化率参数与气候条件参数之间的关系大不一样,在大空间尺度进行磁学与气候条件的关系研究时,必须充分考虑地质背景与母岩类型的差异.(2)发育于花岗岩的表层土壤非磁滞剩磁磁化率与年降水量和年均温间呈显著负相关关系;而发育于玄武岩的表层土壤非磁滞剩磁磁化率与年降水量呈显著正相关关系.被广泛认可的黄土-古土壤序列磁化率与成壤的关系不一定适用于大空间尺度的其他气候区域.(3)在风化-成壤过程中,磁性颗粒有变细的趋势,但降水强度增大时,一些超细颗粒较易被搬运离开原地,单一磁学参数结果难以反映气候条件及环境变化.(4)风化-成壤成因表层土壤非磁滞剩磁磁化率能较好地反映风化成因土壤的风化程度,但风化-成壤表层土壤磁学性质变化的机制特别是对相应土壤剖面的磁性矿物迁移转化有待深入研究.      

青海玉树称多-囊谦一带岩石磁性特征研究

青海玉树称多—囊谦一带是三江北段成矿带重要地区之一。文章以区域1∶5万航磁调查项目为依托,利用实测的415处磁化率值和33块定向标本测定参数,对区内的蛇绿混杂岩、地层、岩浆岩和脉岩进行了岩石磁性特征统计分析。综合分析认为:蛇绿混杂岩中的蚀变超基性岩(蚀变橄榄岩)具有强磁性,可引起与地层走向一致的条带状较强磁异常;各时期形成的地层中火山岩的较强的磁性,能引起较强的磁异常,且剩磁普遍较高;古近纪的英安流纹斑岩和正长斑岩、三叠纪的花岗闪长岩具有较高的磁化率值,与周边地层有一定磁性差异,能引起一定的磁异常,部分岩石还有较高的天然剩磁;区内脉岩的磁化率普遍较高,其中煌斑岩的剩磁较强。这为研究区域磁场和局部磁异常的推断、解释提供了基础资料和参考依据。     

Rock Magnetism Study on Loess-Paleosol Sequence at Huixinggou Section of Sanmenxia Basin

Rock magnetism is the foundation of paleomagnetism and environmental magnetism study, and is effective in identifying the components, grain size and content of magnetic minerals in rocks and sediments. A systematic rock magnetism investigation has been conducted on the Huixinggou loess-paleosol sequence at Shuigou-Huixinggou Paleolithic site of Sanmenxia Basin in the southeastern Loess Plateau. Results show that the magnetic assemblage of the section is dominated by magnetite and maghemite, as well as hematite, exhibiting the average grain size of magnetic minerals is attributed to Pseudo-Single Domain (PSD). The variation curves of magnetic parameters are consistent and well comparable to marine oxygen isotope curves, with low values corresponding to the loess deposition during glacial periods, and high values corresponding to the paleosol development during interglacial periods, jointly demonstrating the glacial-interglacial cyclicities of magnetic mineral types, composition, and grain size of Chinese loess-paleosol sequences under the influence of alternating strengthening and weakening of Eastern Asian paleomonsoon over the Quaternary period. Comprehensive analysis reveals that the relative content of high-coercivity antiferromagnetic minerals is higher in loess than in paleosol, whilst the absolute content of high-coercivity antiferromagnetic minerals in paleosol is generally higher than that in loess accompanying increasing intensity of pedogenesis. The mass-specific magnetic susceptibility (χ) shows distinctly positive correlations with anhysteretic susceptibility (χ_ARM), Saturation Isothermal Remanent Magnetization (SIRM) and magnetic grain size dependent parameters (χ_ARM/SIRM and χ_ARM/χ), indicating that the pedogenic producing Single Domain (SD) and small PSD ferrimagnetic particles contribute significantly to the magnetic susceptibility enhancement.     

环境磁学及其在西北干旱区环境研究中的问题

环境磁学是一门新兴交叉学科,它介于磁学、地学和环境科学之间,主要利用矿物和岩石磁学技术,研究环境中磁性颗粒的风化、剥蚀、搬运、沉积和转化受环境变化影响的过程,为全球环境变化和气候过程研究提供代用指标,环境磁学技术在各种环境研究中得到了广泛应用。文中在简要介绍环境磁学原理和方法的基础上,就目前环境磁学在土壤、黄土、沉积物和大气尘埃等方面研究状况进行了阶段性总结。环境磁学参数在干旱和半干旱地区黄土气候和环境记录重建研究中取得了重大进展,但仍存在较大争议。黄土地层中经常使用的磁化率其粉尘贡献到底有多大?磁学参数在季风区和西风区表现迥异,原因何在?不同粉尘源区的环境磁学参数是否存在较大差异?哪些磁学参数适用于干旱区气候与环境重建?这些问题既是国际学术界亟待解决的重大科学问题,也是环境磁学应用在干旱半干旱区环境研究中所面临的主要问题。深入研究提供黄土物质的干旱半干旱地区现代环境磁学过程或许对解决上述问题具有重要的启示意义。     

用于环境研究的磁性参数简介

根据体积磁化率，饱和等温剩磁，剩磁矫顽力，非磁滞剩磁四种主要磁性参数的特征，分别阐述了它们在环境研究中的作用及解决的问题，并介绍了近年来国外在这方面的实际应用结果。     

机械研磨作用对磁铁矿低温氧化及磁化率的影响

磁铁矿是岩石、土壤和沉积物中少量而又普遍存在的副矿物,是环境磁记录的主要载体.磁铁矿在表生地质过程中受到机械、生物和化学风化作用使其结构、粒径、氧化程度、磁学性质发生一系列变化,这些变化对环境磁学以及表生地质过程的研究具有重要意义.从矿物学角度研究了磁铁矿粒径、相转变、氧化程度和磁化率随着研磨时间的变化规律.结果表明,平均粒径为4 μm的磁铁矿在研磨1 h后粒径变化趋于稳定,但随着研磨时间的增加,磁化率逐步降低而氧化率逐渐增加.通过对研磨后样品进行XRD分析表明,随着研磨时间的增加,磁铁矿衍射峰强度明显减弱,衍射峰宽化,赤铁矿的衍射峰强度逐渐增强.由此可见,原生磁铁矿(对沉积物而言属于碎屑磁铁矿)低温氧化产物是赤铁矿而不是磁赤铁矿.在表生地质演化过程中颗粒的机械碰撞不仅使磁铁矿颗粒变细,而且可能影响到磁铁矿常温氧化、磁学性质和晶体结构.     

环境磁学反映的藏南沉错地区1300年来冷暖变化

塔里木西缘帕米尔-西昆仑山北麓和西南天山南麓前陆盆地中巨厚的晚新生代磨拉石建造在岩石地层上包括阿图什组、西域组、乌苏组和戈壁组.通过对这套磨拉石建造及其中生长地层和生长不整合的野外观测,结合磁性地层年代学,初步研究了西域砾岩(即西域组)和西域运动的起始年代以及西域运动可能的演化阶段,得到如下初步认识:1)研究区西域砾岩开始沉积于3.5～4 6 Ma B.P.之前,其底界具有穿时性,其年代从山体向前陆盆地一般逐渐变新;2)在上述前陆盆地分布着4～6排由晚新生代磨拉石建造组成的逆断层-褶皱带.各排褶皱带均发育有生长地层及生长不整合,生长地层的开始沉积指示了该排褶皱和相应生长不整合的开始形成.从最靠山体一排褶皱带生长地层开始沉积的年代,初步判定西域运动的起始年代在西昆仑山叶城附近约为3.6 Ma B.P.,在西南天山喀什附近显然早于2.4 Ma B P.此后该运动可能经历了4～6个活动阶段,每一阶段又由若干个相对活跃期和相对稳定期组成.它们可通过各排褶皱带内生长地层的产状、组成和年代测定来确定.本文还探讨了生长地层和生长不整合形成过程中构造变形与侵蚀-剥蚀和沉积作用间的相互关系.     

磁学方法在环境污染研究中的应用

环境磁学方法问世20多年来，因其快速、灵敏、经济、无破坏性和信息量大的特点，在环境研究中得到广泛的应用。磁学方法可用于传统的污染分析技术（化学）之前的预研究，而后者一般耗费大量人力、物力和时间；它也可以作为环境污染评估的代用指标。近年来，随着世界环境污染问题的日益严重和倍受关注，磁学方法被广泛地应用于环境污染研究。欧洲环境磁学专家在重建污染历史、监测现代环境污染、追踪与分离污染源等方面，开展了大量的工作，并积累了一定的经验。介绍了磁学方法用于污染研究的显著特点、主要用途、野外工作方法以及相关仪器；展示了在大气、土壤、潮滩、河流、湖泊以及海洋等不同环境系统中，利用磁手段研究污染的成果和最新进展；对 于一些难点、热点问题，如磁性机理的研究、多源污染的分离、强烈多变的人类活动对获取有意义磁讯号的影响等，做了相应的分析和总结。     

环境磁学理论、方法和研究进展

环境磁学是一门介于地球科学、环境科学和磁学之间的边缘科学。环境磁学可提供大量有关区域或全球环境变化及人类活动对环境影响等的重要信息,其研究范围迅速扩大,已成为当今地学前沿学科之一。本文在简述了环境磁学的理论和方法的基础上,介绍了环境磁学中几个主要研究领域如古气候与古环境变化、土壤学和环境污染研究等方面所取得的进展,指出了环境磁学研究中存在的不足之处,并提出了近年来环境磁学的一些新的发展趋势：①加强磁信息与地质记录之间的定量研究;②利用磁信息加强应用研究;③环境磁学与地球化学方法密切相结合;④建立全球磁数据