花岗岩上发育的亚热带红土岩石磁学特征

本文对发育于花岗岩上的两个亚热带红土剖面进行了系统的岩石磁学研究,测试了磁化率、频率磁化率、等温剩磁、非磁滞剩磁、磁滞回线等常温磁学参数,选取代表性样品进行了高低温岩石磁学分析,拟探讨亚热带红土磁性矿物的特征及湿热环境下土壤中磁性矿物的转化规律。实验结果表明:亚热带红土的强磁性矿物为磁铁矿、磁赤铁矿;弱磁性矿物为赤铁矿和针铁矿,滞水土层中含有纤铁矿。花岗岩具有较强的磁性,在其上发育的红土也因此具有较强的磁性。花岗岩中的亚铁磁性矿物的磁畴以多畴占主导地位,随着风化强度的增强,逐渐形成较细粒的超顺磁与单畴磁性矿物。亚热带红土中的磁赤铁矿与位于半干旱区黄土高原成土作用形成的磁赤铁矿存在着磁学性质上的差异,表现为具有更高的居里点(约600℃和640℃),可能说明亚热带红土中的磁赤铁矿粒径更粗。两个剖面在磁学性质上存在着明显的差异,泉州剖面磁性矿物以磁铁矿为主,磁化率最高可达1823×10~(-8)m~3/kg,平均值为1033.1×10~(-8)m~3/kg,具有较低的剩磁矫顽力;福州剖面磁性矿物以磁铁矿和部分热稳定磁赤铁矿为主,磁化率最高为385.73×10~(-8)m~3/kg,平均值为91.5×10~(-8)m~3/kg。基于磁学参数分析,认为母质与后期成土作用共同造成了两个剖面的磁学性质差异,但后者起主导作用。磁化率在两个剖面中,均随着深度减小而减小,与温带地区表层土磁化率增强有很大区别。湿热环境条件下,强磁性矿物溶解或转化为弱磁性矿物的程度主导剖面磁化率变化。     

长江中下游地区第四纪红土磁学特征及其环境意义

通过采集长江中下游湖南长沙(CS)、岳阳(HN)、江西南昌(NC)、新余(XY)和浙江金华高村(GC)5个剖面不同层位的红土样品,对其粒度和多种磁学参数进行测量和分析,探讨了红土剖面随深度变化的成土作用强弱以及多磁学参数在揭示我国南方红土第四纪气候演化信息的价值。结果表明:①粒度分析显示,红黄土交接带(约28°~31°N)的CS、HN、NC、GC 4个剖面的红土粒度与北方黄土和下蜀黄土有很好的可比性,具有明显的风成特性;位置更偏南的XY剖面红土颗粒较粗,10~50 μm粒组富集不明显,具有典型的冲积相特征。②各红土剖面的多磁学参数分析表明,成土过程中产生的磁铁矿、磁赤铁矿和赤铁矿是红土磁性的主要载体。③同一红土剖面内,不同沉积结构的磁性矿物含量和组成具有很大差异。下部网纹红土中赤铁矿的含量较高,磁赤铁矿的含量较上覆均质红土或黄棕色土低,揭示了网纹红土形成于中国南方一个极端湿润期,长期剧烈的水分活动导致均质红土中磁赤铁矿的溶解和铁质的流失,同时较强的成土作用使强磁性的磁赤铁矿向弱磁性的赤铁矿转化,从而导致网纹红土的磁化率比上覆均质红土或黄棕色土低了一个数量级。④具有冲积相特征的XY剖面磁学特征与其他风尘成因红土(特别是NC剖面)差异甚大,可能成为它具有不同物质来源的一个佐证。     

南方红土的磁性矿物组成及其区域性差异

位于我国热带、亚热带地区的南方红土是我国分布最广的第四纪土状沉积,其经历了较强的化学风化作用,具有典型的磁性矿物组成.磁性矿物是沉积物的重要组成成分.磁性矿物的种类、粒度和含量等信息可以反映沉积物形成时的温度、降水等气候条件.因此,了解红土沉积物磁性矿物组成对于研究南方红土区的环境演化具有重要意义.本文综合分析了安徽室城、浙江长兴、江西九江及广西百色4个剖面不同层位红±样品的x-T曲线、三轴等温剩磁热退磁曲线等岩石磁学结果,发现南方红土的磁性矿物组成主要为磁铁矿、磁赤铁矿、赤铁矿及针铁矿,这些磁性矿物的相对含量不仅具有地带性差异,而且在不同风化阶段也存在差异.其中百色剖面顶部棕色土中磁赤铁矿含量相对其他剖面较高,与百色地区现今较强的风化作用相符.同一剖面内网纹红土中赤铁矿的含量较高,磁赤铁矿的含量相对较低,指示网纹化时期较强的成土作用引起磁赤铁矿向赤铁矿的转化.此外,岩石磁学结果显示百色剖面网纹红土及均质红土中含有一种特殊性质的磁性矿物,即粒度较细、解阻温度较低的成土成因赤铁矿,该矿物为后期强烈风化作用的产物.该次生矿物携带了较强的化学剩磁,引起了百色剖面初始碎屑剩磁的重磁化.该研究表明磁性矿物组成的差异还可以用来解释南方红土剩磁记录的多样性.     

浙江金衢盆地界首红土剖面磁性特征及环境意义

通过对浙江金衢盆地界首红土剖面的研究,探讨其磁性特征垂向变化、影响因素及其古环境意义.结果表明,界首红土剖面粒度组成以粉砂(4～63μm)和粘土(＜4μm)为优势组分,砂含量极少,“风尘基本粒组”(10～50μm)含量较高,平均值为34％,呈现出一定的风成特性.粒度频率分布曲线显示,剖面上部(0～ 430cm)与剖面下部(430～920cm)具有相似的特性,但剖面下部更为复杂,混杂有粗粒级组分.粒度与磁性特征的相关分析表明,亚铁磁性矿物与粉砂粒级组有密切关系,而不完整反铁磁性矿物多赋存于细粒级的粘土组分中,并具有附着于石英颗粒表面的特征.界首剖面下部地层中尽管存在近源搬运或水成成因的粗粒级组分,但因其含量极少,对磁性特征的贡献往往被含量较多的细粒级组分所掩盖.该剖面磁性矿物组合自底部向上由不完整反铁磁性矿物主导向亚铁磁性矿物主导变化,这一变化特征与九江九庐(JL)风积成因红土剖面具有极大的相似性,反映了气候变化通过影响红土风化成土形成的磁性矿物组合,控制了南方红土磁性特征的变化.总体上,界首红土剖面的磁性特征自下而上的变化指示了中国南方自中更新世以来气候由湿热向冷干演变的趋势.     

中国亚热带风尘沉积物磁学特征对比研究

中国亚热带地区的风尘沉积包括均质红土、黄棕色土、网纹红土和下蜀土等不同类型沉积层.本文选择江西九江(JL)、浙江浦江(PJ)和江苏新港(XG-3)3个剖面,进行了多种磁学参数测量.研究结果表明:1)黄棕色土与网纹红土在剖面上叠加组成加积型红土剖面构型,两者的磁性矿物含量、类型和磁畴的差异,导致磁化率的不同.黄棕色土磁化率高,磁性矿物含量高,磁性颗粒以细小的亚铁磁性矿物磁铁矿和磁赤铁矿为主.根据半定量估算,黄棕色土样品中SP颗粒含量大多介于50％ ～ 75％之间,其中的古土壤样品SP颗粒含量多数大于75％.网纹红土磁化率低,磁性矿物含量低,磁性颗粒粒径较黄棕色土粗,矿物类型以不完整反铁磁性矿物赤铁矿为主.2)下蜀黄土具有较高的x,xfd,SIRM和xARM;x和xfd呈正相关关系(r2 =0.87),黄土层的xARM/SIRM与xARM/x远低于古土壤,反映除较细的粒度组分外,还有较粗的PSD/MD颗粒存在.细颗粒亚铁磁性矿物对磁化率贡献较大.3)据磁学参数辅以其他理化指标推测,黄棕色土与下蜀黄土形成环境与现在亚热带环境类似,但黄棕色土以较低的粉砂与粘土比值反映其化学风化作用较下蜀黄土强,显示了一定的纬度效应.4)广泛分布于亚热带地区的网纹红土磁学特征类同,粒度组成和地球化学指标也相似,反映形成时期区域内的自然要素的地带性分异不及今日明显.另一方面,网纹红土中较高的HIRM、矫顽力和居里温度指示其含有较多的赤铁矿,而且磁性矿物颗粒较其上的黄棕色土粗,全铁含量略高于黄棕色土,87Sr/86Sr比值也较黄棕色土高,所有这些都佐证网纹红土与黄棕色土可能具有不完全相同的物质来源.     

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。     

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.     

江西九江红土生物标志化合物的分布特征及其古气候环境意义

为了探求江西九江红土地层中所记录的古气候环境信息,论文在对江西九江红土剖面的野外地貌、岩性和相关沉积环境调查分析基础上,利用气相色谱-质谱联用仪对正构烷烃、一元正脂肪酸等生物标志化合物进行了研究,着重分析了正构烷烃和一元正脂肪酸的来源及其碳数分布特征。结果显示:江西九江红土剖面上部均质红土中正构烷烃的CPI、∑C_(21)~–/∑C_(22)~+及一元正脂肪酸的CPI_L值均大于其下部的网纹红土,且波动较为明显,表明网纹红土的形成气候比其上的均质红土形成时期气候暖湿,反映了中更新世中期(600～300kaBP)的极端暖湿期;正构烷烃的∑C_(21)~–/∑C_(22)~+、(C_(15)+C_(17)+C_(19))/(C_(27)+C_(29)+C_(31))、(C_(16)+C_(17)+C_(18))/(C_(29)+C_(31)+C_(33))、C_(17)/C_(31)在剖面上表现出一致的旋回性变化,反应了江西九江中更新世以来气候的冷暖旋回变化。结果表明红土地层中的生物标志化合物具有很好的古气候环境意义。     

九江加积型红土网纹形态特征及其环境意义

【目的】第四纪加积型网纹红土发育具有独特的网纹结构,在长江中下游地区分布较为广泛,是对第四纪环境变化的记录和响应。以往对网纹理化性质关注较多,但对网纹形态特征研究较少,结合理化性质去全面分析网纹特征有利于更为深刻地认识其环境意义。【方法】根据对江西九江网纹红土剖面的网纹形态和理化性质的分析,在理解理化性质可能对形态的影响和网纹化机制的基础上着重讨论了网纹形态特征的环境意义。【结果与结论】（1）该剖面的网纹形态具有较为系统的变化特征,剖面上部的网纹相对较细小,而下部的网纹则相对较粗大;（2）从风化指标ba等和网纹形态指标的对应程度来看,总体上网纹形态与气候由暖湿到冷干的变化趋势具有一定对应性,但网纹形态对气候指示意义具有一定的局限性。     

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。     

淮北白浆土发育与晚第四纪古地理环境变化

本文从淮北白浆土的剖面二段性出发，根据土壤性质的剖面变化，剖析了这种土壤中存在着的土壤发生间断性，并通过化学成分、粘土矿物组成、铁锰结核的地球化学、土壤薄片及石英颗粒形态、抱粉以及年龄等分析、鉴定和测定，结合土壤与地貌的关系，揭示了这种土壤上、下部土体间不同的发育状态。研究表明，淮北白浆土的形成并非全新世以来某种单一成土过程的结果，而是本区晚第四纪以来不同阶段地貌演变和气候变化造成的土壤演变的外在表现，它还记录了本区多次抬升－剥蚀－堆积－土壤发育的交替演变。     

论华南红色风化壳

本文论述了我国南方广泛分布的富含铁铝氧化物的红色粘土的成因、分布及其所形成的土壤,并论述了第四纪红色风化壳的时代划分问题。     

加积型网纹红土网纹化机制及形成环境

选取九江地区JL剖面网纹层段典型样品,针对红基质与白网纹的物质组成及理化性质展开异同分析,在此基础上探讨网纹红土形成环境。初步得到以下结论:1)红基质与白网纹的粒度组成、元素组成、风化特征基本一致,但铁元素有显著差异,"网纹"并非原生构造,不是岩性差异及差异风化的产物,而是同源物质经历化学风化过程中元素分馏的结果。2)地球化学分析、磁学分析和粘粒级矿物组成分析一致表明,白网纹与红基质在铁含量、铁氧化物形态、铁矿物类型方面存在明显差异。白网纹与红基质相比,全铁含量(4.30%)低于红基质(8.63%);Fe^3+/Fe^2+比值(40.66)低于红基质(90.95);游离铁量及游离度(7.01 g/kg,32.96%)低于红基质(76.21 g/kg,77.52%);铁活化度和晶胶率(25.31%,37.77%)高于红基质(8.77%,9.69%);赤铁矿和针铁矿含量极少,这充分表明白网纹局部存在明显的铁淋失。3)白网纹局部脱色机制主要受控于赤铁矿及其转化,红基质主导矿物为赤铁矿,并含有一定的磁赤铁矿和针铁矿,而白网纹则不含磁赤铁矿,赤铁矿含量也极少。此外高岭石含量也是影响色浅的因素之一,白网纹蛭石、高岭石含量(20.24%和45.08%)均略高于红基质(11.45%和41.82%)。4)赤铁矿的富集、局部铁迁移的特点,整体上指示高温、中强程度化学风化和季节性多水的环境。这在一定程度上暗示网纹红土形成时期气候高温多雨,且季节性反差增强。     

江西泰和第四纪红色粘土的矿物特征

第四纪红色粘土在我国南方分布很广,最典型的分布在华中岗地上,土层较厚,上部土质均匀,下部具有红白网纹并含砾石,大都是中更新世的洪积-冲积或残积-坡积物,笔者认为可能是间冰期比较暖热气候条件下的产物。熊毅早就指出:各地环境殊异,地形复杂,母岩不同,其理化特征将随之而异。第四纪红色粘土来自不同的堆积相,和经受不同的风化和成土过程,这将在矿物组成方面反映出来。土壤普查的结果表明,第四纪红色粘土按其分布的地形部位,成因和物质来源,可分成两类:一类是残积坡积相，为中更新世较早的暗红色沉积物，即Q₂另一类是冲积相，为中更新世较晚的红化程度较轻的淡红色沉积物。它们都经历了中更新世至今的成土过程1)”。为了查明它们的差异，并有助于第四纪沉积物的研究，笔者用部分标本进行矿物分析，并对初步结果进行讨论。     

中国南方红土与第四纪环境变迁的初步研究

本文简述了我国南方红土的形成时期，讨论了安徽省宣城剖面的特征及其成因，并对此剖面进行了ＥＳＲ年代学的研究，建立了此剖面的时间坐标。作者在此基础上，根据土壤地层学、磁化率、全氧化铁含量及有机质的含量分析和碳同位素测定等手段，将中更新世以来的沉积物──红土(古土壤)划分为８个沉积旋回，代表了８个大的气候旋回，并与我国北方黄土—古土壤系列具有明显的可比性。     

第四纪网纹红土的类型与网纹化作用

第四纪网纹红土在中国南方红土发育区内广泛分布,具有特殊的结构,是第四纪红粘土的重要组成部分,按照质地网纹红土可分为均质类网纹红土和非均质类网纹红土。测试结果显示:（1）均质类网纹红土的粒度组成以粉砂（5～50 μm）和粘粒（<5 μm）为优势粒级,砂（>50 μm）含量很小,不足3%;粒度频率曲线多数呈单峰正偏形态,众数峰值位于5.5～6.5之间,部分呈双峰形态,两个峰值分别位于6和8附近;CIA值较高（84.31%～89.26%）,ba值较低（0.19～0.30）;稀土元素平均含量和分布模式与风尘沉积相似,87Sr/86Sr值与佳县上新世红粘土接近;εNd（0）介于-10.54～-12.66之间,表明物质源区基本稳定;均质类网纹红土的理化特征体现了风成沉积的特性和风化成土作用的显著影响,可称之为加积型网纹红土。（2）非均质类网纹红土发育自冲洪积相、坡积相沉积物或基岩风化壳红土,土体粉砂含量明显减少,多小于50%,砂含量大大增加,>50 μm和>250 μm粒级的离散系数较高,指示了显著的非均质特征;CIA值多数大于84%,化学元素和风化指标的离散系数多小于10%,显示其经历了较为强烈和稳定的风化作用。第四纪网纹红土的形成先后经历了风化成土过程和网纹化过程,南方红土区在网纹红土发育期内具有整体湿润的气候条件。     

北戴河红色风化壳地球化学特征及气候环境意义

风化壳地球化学特征具有环境指示意义。用X射线荧光光谱法(XRF)和X射线衍射法(XRD)分别测试了秦皇岛北戴河燕山大学北侧红色风化壳(简称燕大风化壳)主量元素和粘粒粘土矿物。结果表明:除Ca外,Si、Al、Fe、Na、K的含量在风化壳上均有不同程度的波动,其中Si、Na、K波动轨迹基本一致,Al、Fe则与其相反,相关性分析显示SiO2与Al2O3、TFe、Fe2O3,Al2O3与TFe、Fe2O3,Na2O与CaO具有较好相关性;粘土矿物组合为1·4nm过渡矿物(25%~45%)+伊利石(10%~20%)+伊蒙混层矿物(20%~35%)+高岭石(15%~30%),矿物演化系列是长石、黑云母→(蛭石→1·4nm过渡矿物)→(伊利石)→高岭石。与粘土矿物以1∶1型高岭石为主的富铝化南方红色风化壳相比,燕大风化壳Si淋失度,Fe、Al富集度,矿物演化程度都较低,属硅铝化风化壳。燕大风化壳是上新世暖温带到北亚热带过渡型气候的风化产物,与现代秦皇岛暖温带半湿润型气候不同,这反映第四纪以来该区气候干旱因子增多。CIA、S/A等指示的风化强度异常表明,燕大风化壳形成后至少遭受过两次构造抬升,为剥蚀型风化壳,反映该区新构造运动间歇式上升的特点。     

内蒙古赛乌素金矿氧化带划分及金的次生富集

赛乌素金矿是在我国干旱－半干旱气候条件下形成的，较为典型的风化淋滤残积型金矿床。该矿床氧化带剖面可划分成：表土亚带、碳酸盐亚带、铁质亚带、花岗岩风化亚带和基岩。花岗岩风化亚带的上部为金矿体次生富集的主要赋存部位。但由于原含矿地质体金矿化及构造裂隙分布的不均匀性，使金的次生富集局部出现波动。在金的次生富集过程中腐殖酸的作用不是主要的，而粘土矿物、赤铁矿等对金的吸附，以及具有小分子量的有机酸类可能起着相对重要的作用。