中国黄土磁性矿物特征及其古气候意义

最直观、最直接的古气候记录莫过于陆相黄土地层,它由许多黄土和古土壤层叠覆而成,详细地记录了第四纪以来的古气候变化。黄土高原中部黄土和古土壤的风化和发育程度可以用磁学参数,如磁化率等来描述。本文作者对甘肃西峰剖面约13万年以来的黄土地层做了详细采样,测量其磁滞回线各参数,频率磁化率、低场和高场磁化率、温度磁化率、磁组构等参数。研究表明,黄土与古土壤中的磁性矿物组分相似而且稳定。磁铁矿、赤铁矿和磁赤铁矿(主要是磁铁矿)的含量及其颗粒大小决定了它们的磁学特征。黄土和古土壤的磁学性质差别主要受成土过程中形成细小磁铁矿的影响。     

油气藏全空间磁学、地球化学与矿物学结构及意义--检验"烟筒效应"的形成机理

位于松辽盆地南部某油气田边缘一个油气显示井的磁性测量结果表明,岩石具有明显的磁性变异结构特征.以磁化率(κ)为例,在低缓的背景磁性上主要呈现高强度与中等强度的2类异常:大于400×10-5为强磁性,100×10-5～150×10-5为中等强度磁性.结合录井资料与地球化学分析解释可知,强磁性异常主要位于取样间隔的底部干层区,少数样品位于浅部油气显示层;中等强度异常主要位于2 700 m附近的油气显示层.岩石磁性与地球化学成分对应分析表明,油气显示层岩石的C1和C2成分与磁化率 (κ)、饱和磁化强度 (Js) 和饱和等温剩余磁化强度(SIRM)之间呈明显的正相关,与内禀矫顽力(Hc)为逆相关,而干层岩石相关性不明显.矿物成分分析显示,岩石中主要含铁矿物为磁铁矿、磁赤铁矿、赤铁矿、黄铁矿和菱铁矿.其中磁赤铁矿主要分布在具有中等磁性强度的油气显示层,而高含量(最高含量达12.5%)的磁铁矿主要位于底部干层.磁赤铁矿与赤铁矿、黄铁矿及菱铁矿含量之间相关特征初步表明,自生磁赤铁矿可能主要来源于原地赤铁矿与黄铁矿.推测油气显示层岩石中磁性偏软的磁赤铁矿属于烃蚀变的产物,为烃微渗漏效应(或烟筒效应)的全空间形成机理提供了新证据.     

腾格里沙漠边缘表土磁学性质及其意义

通过对腾格里沙漠边缘表土进行岩石磁学的测试和分析,发现样品中的磁性矿物主要是铁的氧化物.主要为磁铁矿,其次为磁赤铁矿和赤铁矿.磁颗粒以多畴和准单畴为主.样品之间低频磁化率值相差很大,靠近雅布赖山附近的样品明显高于其他样品.频率磁化率普遍很弱,最大3.7％,反映了该沙漠边缘区的干旱条件下所进行的以物理风化为主的地质过程....     

洛川黄土-红粘土序列铁氧化物组成及其古气候指示

对洛川黄土、古土壤和红粘土中磁性矿物组成、成因和相关系进行了研究。结果表明:黄土磁性矿物以风尘磁铁矿为主,少量的成土赤铁矿和成土磁赤铁矿;古土壤磁性矿物以成土磁赤铁矿为主,成土赤铁矿次之,少量的风尘磁铁矿和赤铁矿;红粘土磁性矿物以成土赤铁矿为主,风尘磁铁矿和成土磁赤铁矿次之,少量风尘赤铁矿。黄土、古土壤和红粘土磁性矿物组成差异,反映了其形成期不同的古气候特性以及不同气候条件下生物地球化学作用强度的差异。干冷的冰期,黄土弱成土作用形成了以粗颗粒的风尘磁铁矿核 赤铁矿边的磁化率载体。间冰期的温暖湿润的古气候最有利于生物活动,强烈生物活动导致古土壤中大量纳米超细磁赤铁矿/磁铁矿产生,形成以磁赤铁矿为主,风尘磁铁矿核 赤铁矿边为辅的磁化率载体。红粘土成壤期,强降雨强蒸发的长干短湿的高温炎热的古气候使得红粘土化学风化强烈,生物地球化学活动较弱,形成以磁铁矿核 赤铁矿边和磁赤铁矿核 赤铁矿边的磁化率载体。黄土、古土壤和红粘土磁性矿物组成、磁性矿物相关系是其形成期独特的古气候指示。     

广东小良水土保持观察站花岗岩风化壳磁化率特征及其与生态环境演替的关系

广东小良水土保持科学研究观测站位于北回归线上，是联合国“人与生物圈”定点观察站。本文在野外考察和系统采样的基础上，分别分析了同一花岗岩风化壳上光板地（生态破坏）剖面和生态恢复剖面样品的矿物学、磁化率特征，探讨它们与生态环境演替的关系。结果表明，在不同生态环境下的两剖面，其磁性矿物类型与粒度均不同，磁化率变化规律差异显著。其中，光板地剖面主要载磁矿物为赤铁矿、针铁矿等矿物，磁化率值很低，与含水量之间相关性较差，基本无超顺磁矿物的存在；生态恢复剖面主要载磁矿物为磁铁矿和磁赤铁矿，低频磁化率值较高且与含水量之间具有良好的相关性，频率磁化率随剖面深度增加而递减，表明超顺磁矿物浓度的变化趋势，反映了生物因素对风化壳剖面的影响和改造。通过两剖面的对比研究说明生态系统的参与对风化壳结构的改变非常显著，磁化率特征可以作为表征这种改变的良好的替代指标。     

澳大利亚中部Alice Spring红色表土磁学特征分析

炎热干旱的澳大利亚中部是现代正在形成红色地表的区域.围绕中部Alice Spring地区采集了一系列红色地表样品.这些红色样品按照岩性大致可以分为三类:砂土、沙丘砂和岩石.通过对这些样品详细的磁学测量,发现这三类样品存在明显磁学特征差异,红色砂土和沙丘砂样品磁化率较岩石样品高出许多(砂土和沙丘砂磁化率均值为93.82× 10-8m3/kg),红色岩石样品磁化率值最低(均值为23.2×10-8m3/kg);三者主要磁性矿物也不尽相同;磁颗粒均以超顺磁(SP)颗粒为主,而单畴(SD)颗粒含量少.研究区百分比频率磁化率xfd％均值为8.28％,较黄土高原西部表土(兰州为3.5％)高出许多.该区现代年降水量约300mm,比兰州(约330mm)还低,成土导致百分比频率磁化率增高却比兰州明显高出几倍.这可能反映了黄土高原表土频率磁化率增高与降水量密切相关;而在澳洲中部可能与持续高温成土条件和作用的时间存在更密切的关系.澳洲中部不论岩石还是表土均以红色为主.磁学实验表明,砂土和沙丘砂样品均以磁铁矿为主,三类样品普遍含一定量磁赤铁矿和赤铁矿的贡献,与地表红色外貌相符.说明澳洲红色地表过程很可能是黑色磁铁矿颗粒表面被长期氧化条件下形成的红色磁赤铁矿/赤铁矿所包裹的现象,使得澳洲中部广大地区岩石露头和地表沉积物,普遍形成一层红色染色层.     

黄土高原-阿拉善高原典型断面表土磁学特征研究

在黄土高原-阿拉善高原区域沿接近降水量最大梯度线方向系统采集了表土(包括沙漠和土壤)样品,详细研究了其环境磁学、粒度和有机质含量等环境替代指标的变化特征.结果表明,整个断面表土中的强磁性矿物主要为磁铁矿和磁赤铁矿,并含有赤铁矿.阿拉善高原表土中磁性矿物颗粒多为多畴(MD),总体含量偏低,磁性矿物中硬磁组分含量较高;黄土高原区表土中磁性颗粒多为准单畴(PSD),总体含量偏高,磁性矿物中软磁组分含量较高.进一步分析发现,在干旱地区,频率磁化率与降水有良好的相关性,而常用的磁化率不能较好地反映降水量变化.本研究指示在干旱地区应用单一磁化率指标解释环境变化需要谨慎.     

金红石磁化率的研究

本文讨论了不同类型金红石样品磁化率的测定结果。金红石的磁化率与其铁的含量明显相关。其磁性来源主要有三:类质同象形式的铁离子的顺磁性(这是主要的)、出港相含钛赤铁矿的反铁磁性和出溶相钛铁矿的顺磁性。     

西昆仑山黄土的岩石磁学特征及其磁化率增强机制

成壤过程中形成的细颗粒的软磁性矿物被认为是导致古土壤磁化率增加的主要原因。但近来的研究表明,在一些地区,尤其是靠近沙漠边缘的黄土-古土壤序列,源区对黄土磁化率的影响要远大于成壤作用。因此,有必要对不同地区、不同环境条件下的典型黄土堆积进行详细的岩石磁学研究。日前,我们在西昆仑山北侧钻取了一根长达671m的岩芯,这为研究极端干旱区黄土的岩石磁学性质提供了难得的契机。本文对第一期黄土钻探得到的207m岩芯进行了详细的岩石磁学研究,结果表明: 昆仑山黄土的主要载磁矿物为磁铁矿和磁赤铁矿,同时还含有少量的针铁矿、赤铁矿;  该地区磁化率的变化主要受源区粗颗粒的软磁性矿物含量的影响,成壤作用形成的细颗粒磁性矿物对磁化率的贡献极小;  磁化率、粒度在0.5Ma左右急剧升高和变粗,主要与气候干旱化加剧有关。     

罗马尼亚第四纪黄土沉积的岩石磁学特征及成土模式探讨

欧洲罗马尼亚发育着典型的第四纪风积黄土-古土壤地层,通过对Mircea Voda剖面黄土-古土壤样品进行磁化率、频率磁化率、非磁滞剩余磁化强度、等温剩磁、热磁曲线和磁滞回线等岩石磁学参数测试分析,发现罗马尼亚Mircea Voda黄土-古土壤序列磁化率曲线形态与中国黄土高原中部西峰黄土极为相似;而且所含磁性矿物种类也很相似,主要以亚铁磁性矿物(磁铁矿和磁赤铁矿)为主,也含有反铁磁性矿物(赤铁矿和针铁矿).罗马尼亚Mircea Voda黄土与中国西峰黄土有相似的成土模式,成土过程都是在干旱氧化环境中进行,磁化率与成土作用基本成正相关关系.磁化率在成土弱的黄土层中获低值,在成土强的古土壤层中获高值,反映冰期、间冰期旋回在全球范围内对气候影响的一致性.成±过程粒度小的超顺磁(SP)和单畴(SD)亚铁磁性矿物相对含量的增加是罗马尼亚Mircea Voda剖面古土壤磁化率增强的主要原因.罗马尼亚Mircea Voda黄土的磁化率数值整体低于中国西峰黄土的值,物源的差异以及罗马尼亚气候的水热不同期使得古土壤发育弱于中国黄土,以及地下水对剖面底部土壤层的淋溶作用,可能是造成Mircea Voda黄土磁化率低于西峰黄土的原因.     

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.      

Characterization of diamictons on the basis of their mineral magnetic properties in Murchisonfjorden,Nordaustlandet, Svalbard

Different grain-size fractions of 12 lithologically defined and 2 non-defined Weichselian glacial stage diamicton units from Nordaustlandet, Svalbard were studied for their mineral magnetic properties. The applied measurements included magnetic susceptibility (χ), anhysteretic remanent magnetization (ARM), saturation isothermal remanent magnetization (SIRM), ‘backfield’ isothermal remanent magnetization (IRM) and several of their parametric ratios. The results indicated a poor correlation between the magnetic fingerprint of dry-sieved and wet-sieved diamicton samples. The dry-sieved samples had higher χ, ARM and SIRM values, suggesting a higher concentration of ferrimagnetic grains. This was probably because washing of the samples resulted in the loss of the most fine-grained ferrimagnetic material. Both sieving methods seem to be capable of discriminating different diamictons, but they cannot be used contemporaneously. The results only partially support previous findings of the chronostratigraphic correlation of diamictons. They indicate that in suitable conditions and within a limited area it is possible to discriminate (and group) glacigenic sequences based on the magnetic signature of their fine-grained fractions in the sample. For example and based on the mineral magnetic fingerprint, a diamicton unit that was described from the marine core (MUR 09/sor1/125–150) obtained from Isvika region most probably represents diamicton material that were derived from provenance areas related to the Middle Weichselian glacial stage. It was also noted that certain mineral magnetic parameters, such as SIRM/χ and SIRM/ARM ratio, had greater potential in discriminating diamicton units than others.     

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.     

哈尔滨荒山岩芯重矿物特征对松花江第四纪水系演化的指示

松花江水系演化研究对于理解该区域的构造-气候-地貌演化具有重要意义,但其研究相对较为薄弱,特别是对于第四纪松花江中上游流向是否存在反转,一直存在争论,也没有确切的证据。河流沉积物是河流地质过程的产物,是研究水系演化的重要地质档案。对哈尔滨荒山岩芯(深度101.11 m,底界年龄1.68~1.70 Ma)沉积物进行了古地磁、磁化率和重矿物分析,结果表明:岩芯62.3 m(0.94 Ma)深度的上、下地层的磁化率和重矿物特征存在明显不同。62.3 m以下地层的磁化率极低(甚至为0),且重矿物特征和依兰方向的河流相近;而62.3 m以上地层的磁化率突然增大,并呈现出周期性的高低变化,重矿物特征与松原方向的现代河流相似。磁化率和重矿物组合特征反映的沉积物物源变化指示了松花江中上游水系的反转。早更新世早期,松花江肇源-依兰段的水流从依兰方向向西注入松嫩湖盆;早更新世中晚期,佳依分水岭不断抬升,三江平原和松嫩平原不断下降,导致分水岭两侧河流溯源侵蚀加剧;在0.94 Ma B.P.,佳依分水岭被切穿,松花江水流发生反转,自西向东流经佳依峡谷进入三江平原。     

古地磁学在矿床研究中的应用

古地磁学是研究地质历史上地球磁场强度及其变化的一门学科,其核心是岩石中富含若干的磁性矿物。通过测定其保存的剩磁强度和方向等,可计算获得岩石形成时的初始磁性强度和方向,从而为约束岩石形成时的古磁极位置、形成时代和地球动力学背景等研究提供证据。矿石作为地球演化过程中形成的一类特殊的岩石,对其进行古地磁研究可为矿床的"源—运—储—保—变"等过程提供强有力的证据。现有关于矿床古地磁学的研究主要集中在两方面,一是通过矿物的退磁参数限定其形成时的磁化年龄（矿床定年）,二是通过磁组构信息获取矿床形成后的构造应力场变化（矿床保存变化）。需要指出的是,矿床古地磁学的研究一定要立足于地质事实。由于地质产状和围岩蚀变对磁性参数的影响极大,在进行矿床地磁数据处理时一定要慎重,并与磁性地层学互相印证,才有可能获得有价值的磁性参数,从而为约束矿床成因提供有效证据。     

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。     

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。     

A mineral magnetic study of Holocene sedimentation in Lough Catherine, Northern Ireland

A suite of 6 m long Mackereth cores collected from Lough Catherine, Northern Ireland, form the basis of a study of sediment accumulation rates throughout the Holocene. A data set produced by measuring the magnetic susceptibility, artificially induced remanent magnetisations and density of the sediment was used to correlate the cores by means of a sequence slotting algorithm. The resulting sediment accumulation pattern was dated by reference to previous¹⁴C and palynological studies. The interpretation of the magnetic logs was complicated by the authigenic formation of the magnetic mineral greigite (Fe₃S₄) and by magnetite dissolution discovered during a period of low sediment accumulation between the end of the Lateglacial period (10,100¹⁴C years B.P.) and the elm decline (5,200 B.P.). More traditional methods of core analysis based on sediment density and also new palynological studies were used to correlate sections of the cores where the magnetic results were least amenable to core matching on account of low downcore variability and low accumulation rate. The accumulation rate, a direct indication of catchment denudation, has accelerated fivefold during the Holocene. The sediment accumulation rate has increased most dramatically since the elm decline at 5,200 B.P., reflecting the increasing degree of human disturbance.     

西太平洋深海沉积物记录的～80ka以来风尘物质输入与东亚冬季风强度

大洋沉积物中的风尘记录良好地揭示了风尘源区干旱化过程和季风强度变化。以位于西太平洋采薇海山附近的柱状沉积物(MABC19孔)为研究对象,在基于地磁场相对古强度对比获取年代框架的基础上,从沉积物粒度组分和磁学参数中提取研究区~80ka以来风尘物质的记录。沉积物高矫顽力磁性矿物参数结果指示,研究区风尘输入量自~80ka以来总体呈逐渐增加趋势,在MIS3/MIS2转换阶段风尘输入量增加明显,揭示了风尘源区古气候条件的转变。通过碎屑沉积物粒径—标准偏差方法提取代表风尘输入的敏感组分,其平均粒径记录了东亚冬季风强度在MIS3/MIS2转换阶段显著增大,该记录与黄土地区风尘记录指示的东亚冬季风强度变化在MIS3阶段高度一致,在其余时段存在着差异,初步推测这是由于高空风尘输送机制的海、陆差异所致。     

应用顺磁性液体测量微小矿物比重和磁化系数的初步研究

一、前言 比重是矿物的一个重要物理常数。迄今为止,测量比重已有多种经典方法。但对于测量微小矿物比重及扩大比重测量范围,已有的方法已不能满足要求。为此,笔者利用六十年代后发展起来的磁流体新技术,利用对于仅在垂直方向上有梯度变化的磁场中,顺磁性液体具有“按比重分层的现象”这