四万年以来南海西北次海盆地磁场古强度演化及其地球动力学意义

海洋沉积物能够记录较为连续的古地磁信息.对沉积物记录的天然剩磁(NRM)进行归一化处理,可以构建过去较为连续的地磁场相对古强度(RPI)信息,这对于研究地磁场演变与全球记录对比具有重要的科学意义.本文以南海西北次海盆地区L07岩芯作为研究对象,利用等温剩磁(IRM)作为NRM的归一化参数,构建了南海西北次海盆地区37ka以来的RPI曲线.实验结果显示,L07岩芯中载磁矿物的成分较为单一,以单畴(SD)-细粒准单畴(PSD)低矫顽力磁铁矿为主,能够作为古强度记录的载体.此外,在11.5ka处RPI出现峰值.进一步结合东亚地区鄂霍茨克海岩芯的RPI记录以及中国黄土10Be的丰度变化,我们认为该RPI峰值是由于地球非偶极子场影响所致.这说明东亚正磁异常的影响范围可以达到中国南海等中低纬度地区,这为理解东亚地区磁场演化提供了新证据,同时也为该区千年尺度RPI记录变化特征提供了新机制.     

南海南部约80ka以来的古地磁记录

晚更新世以来以一系列地磁漂移事件是区域地层对比和确定沉积物年代框架的重要工具.但是在海相沉积物中,识别这些地磁漂移事件多依赖相对磁场强度(RPI)的变化,在地磁方向异常方面鲜有报到,从而影响对这些事件可靠性的讨论.本文选择南海南部巽他陆架附近重力活塞钻孔BKAS2PC的沉积物,进行系统的岩石磁学和古地磁研究,获得该钻孔沉积记录的RPI和磁倾角变化信息.岩石磁学及扫描电镜结果表明沉积物的原生主要载磁矿物为单畴(SD)和假单畴(PSD)钛磁铁矿.在一些层位,沉积后发生的还原作用形成胶黄铁矿等铁硫化物.磁性矿物的浓度和粒度等参数呈现显著的两阶段变化特征,上部(约220 cm以上)含量低而粒度细,下部含量高但粒度相对较粗,整体上均在一个数量级范围内波动.样品的交变退磁特征显示当交变场超过60 mT时,受胶黄铁矿影响产生旋转磁化,剩磁强度反而上升.因此,在20～60 mT之间确定原生特征剩磁,并把RPI定义为NRM_((20-40)mT)/ARM_((20-40)mT).通过~(14)C限定,并与其他有良好年代控制的相对磁场强度曲线进行对比,建立了钻孔的年代框架.结果显示,钻孔沉积物记录了几次显著的地磁漂移事件,这为联合应用RPI与磁场方向异常构建海相沉积物年代学框架提供了新的依据.     

菲律宾海西北部岩芯记录的125 ka以来的地磁场强度及其影响因素

沉积物记录的地磁场强度首先提供了模拟地磁场演化的数据约束,其次提供了沉积物的年龄信息. 本文报道了菲律宾海西北部岩芯记录的地磁场相对强度,并结合岩石磁学和沉积学性质探讨了影响强度的各个因素. 除底部红粘土层的局部磁偏角偏转可能揭示了沉积后改造以外,磁化率各向异性和地磁场方向特征表明沉积物为原状沉积. 岩石磁学性质表明沉积物符合磁性均一性,可以记录可靠的地磁场强度. 由于红粘土层及其下部的磁偏角异常,本文讨论其上部约125 ka的结果. 常规归一方法获得的两个地磁场强度参数NRM/ARM(特征剩磁和非磁滞剩磁比值)和NRM/κ(特征剩磁和磁化率比值)与其它记录对比得到时间-深度对比点,对比点之间的年龄为线性内推或者外推. 地磁场强度时间模型上的岩芯氧同位素与全球氧同位素综合曲线一致证明强度结果的有效性和对比的正确性. 磁化率为归一参数的强度大多低于以非磁滞剩磁为归一参数的强度,频谱和相关分析证明NRM/ARM不与ARM和磁性矿物粒度(ARM/κ)相关,也没有轨道周期性,而NRM/κ却与κ和ARM/κ相关,而且有13~12 ka的周期. 由此我们认为NRM/ARM记录的地磁场强度比NRM/κ更好地消除了气候印记. 进一步探讨了超顺磁含量、碳酸钙含量、磁性矿物组成以及磁性矿物粒度变化与地磁场强度差值的关系,发现末次间冰期较高的超顺磁含量和磁性矿物粒度的较大范围变化造成了地磁场强度差值,后者至少造成了90%差异. 中等含量的碳酸钙和较小的磁性矿物组成变化不是磁场强度差值产生的原因. 如何校正磁性矿物粒度变化的影响将是下一步工作的重点.     

基于地磁场相对古强度变化的下蜀黄土年代序列及其古气候意义

分布于宁镇地区的下蜀黄土年代标尺研究薄弱.我们以镇江大港钻孔岩芯的下蜀黄土为例,探讨了下蜀黄土记录地磁场相对古强度的可靠性.岩石磁学的实验显示,下蜀黄土大体上符合估计相对古强度对沉积物的要求.以低频磁化率()作为天然剩磁(NRM300)的归一化因子,我们获得了下蜀黄土记录的地磁场相对古强度变化.通过与邻区和全球的单个及合成曲线的对比,我们发现大港钻孔岩芯的相对古强度记录展现出主要的全球偶极场的变化特征,因而可用于建立下蜀黄土的年代标尺.新的年代标尺表明,大港钻孔的磁化率年代序列与北方黄土无法直接对比,证实了该地点的下蜀黄土磁化率变化机制与北方的不同.大港钻孔下蜀黄土的沉积速率与磁化率相关,低风尘沉积速率对应低磁化率,是降水增加所导致的结果.沉积速率与磁化率年代序列显示,下蜀黄土记录的本区季风变化过程可分为4个阶段.阶段Ⅳ(819～700ka)对应中更新世转型阶段,东亚季风降水较少.阶段Ⅲ(700～412ka)对应中更新世的大间冰期,东亚季风降水最多.阶段Ⅱ(412～197ka)时东亚季风降水减少,较阶段Ⅳ略少.阶段Ⅰ(197～34ka)东亚季风降水最少.因此,中更新世气候转型后,长时间尺度东亚季风降水持续减少,可能受全球温度阶段性降低驱动.     

四川旺苍地区中三叠世雷口坡组重磁化机理初步研究

对四川北部旺苍地区中三叠世雷口坡组进行了古地磁学和岩石磁学研究,结果表明,主要载磁矿物为多畴磁铁矿和磁赤铁矿,所携带的特征剩磁在地理坐标下与近代地磁场方向接近,可能是由于后期白云岩化作用和热粘滞剩磁引起的重磁化所致.     

西菲律宾海沉积物200ka以来的地球磁场相对强度记录及其年代学意义

对西菲律宾海本哈姆高原的Ph05重力柱样沉积物进行了系统的岩石磁学和古地磁研究,结果表明载磁矿物主要为准单畴磁铁矿,磁性矿物的含量变化不大,表明该孔适合于古地磁场相对强度（RPI）重建．应用磁化率、非磁滞剩磁（ARM）和饱和等温剩磁（SIRM）归一化天然剩磁,从而得到RPI．为了进一步确定由3种方法得到的RPI的可靠性,运用P-T方法和交叉谱分析进行检验,发现应用ARM归一化得到的RPI与相关的气候参数相关性最小,因此认为应用ARM作为归一化参数得到的RPI最为可靠．基于RPI建立的年代模型与基于AMS^14 C测年数据以及通过有孔虫氧同位素曲线而建立的年代模型较为一致．文中得到的过去200ka以来的RPI与全球其他地区得到的相应曲线非常相似,其强度低值可以和Sint-200的谷值相对应,这种相似性证实了地球磁场强度变化的全球一致性．     

赣南晚白垩纪红层磁学研究及其地质意义

磁性地层学是界定沉积物地质年代的一种重要方法,该方法的应用建立在沉积物记录了可靠的特征剩磁基础上.红层的磁性地层年代学研究对于我国华南地区晚中生代以来古环境、古气候的演化具有极为重要的意义.但是,目前对于红层古地磁可靠性的解释存在广泛的争议,为更好地理解并尝试解决具体红层剖面的古地磁可靠性问题,迫切需要综合岩石磁学和其他非磁学手段对沉积物中的载磁矿物性质进行系统厘定.本文通过对赣南地区两个典型晚白垩纪红层剖面(信丰XF剖面和留车LC剖面)进行详细的岩石磁学分析,并结合扫描电镜和沉积相特征,判定出磁性矿物以赤铁矿为主,含有少量针铁矿、磁赤铁矿和磁铁矿.其中,赤铁矿是最主要的剩磁载体,且与钛铁矿共存,综合磁学与非磁学结果判定其记录了原生的沉积剩磁.在获得了可靠的古地磁信息基础上,结合前人对该区域生物地层学和年代学研究并与邻区地层比对,初步判断出LC剖面与XF剖面地质年代分别为晚白垩纪早期Cenomian期和晚白垩纪晚期Maastrichtian期.XF剖面依据ESR测年、南雄盆地地层比对和沉积相的判断,地层极性时段初步界定为C30n,即68.196~66.398 Ma,这为进一步探讨该地区的古环境和古气候演化提供了可参考的年龄标尺.     

磁铁矿的低温磁学性质研究进展

磁铁矿(Fe3O4)是自然界沉积物和岩石天然剩磁的最主要载磁矿物.本文主要评述低温条件下(2\|300K)磁铁矿的晶体结构特征、Verwey相变以及磁晶各向异性等，重点介绍了两种重要的剩磁随温度变化曲线.最后简单地介绍磁铁矿的低温磁学研究在地学中的应用以及氧化和超顺磁效应对低温磁学性质的影响.     

珠江三角洲沉积物的岩石磁学性质及其环境意义

选取珠江三角洲区域位于广州番禺的PD钻孔进行沉积物岩石磁学和环境磁学记录的研究. 岩石磁学实验表明钻孔大部分沉积物以低矫顽力的磁铁矿类矿物为主要控磁矿物, 但仍存在少量铁硫化物. 在有机质丰富的灰黑色黏土沉积中, 铁硫化物含量增加, 成为影响沉积物磁性特征的主要矿物, 标志着海退后富含有机质而缺氧的沼泽环境. 以赤铁矿和针铁矿类矿物为主要控磁矿物的花斑黏土, 表明了一个较长时期的暴露风化过程, 代表着沉积间断. 在以磁铁矿类矿物作为主要载磁矿物的沉积物中, 磁铁矿浓度及粒度的变化主导磁化率(κ)、饱和等温剩磁(SIRM)等环境磁学参数的变化, SIRM/κ 和χ_arm/SIRM的大小旋回响应于海平面的升-降过程, 它们的高值反映了磁性矿物粒度变细、海平面上升. 在沉积学分析的基础上, 根据环境磁学参数截然不同的变化规律, 结合微体古生物数据, 将珠江三角洲沉积物代表的环境分为两次显著的海平面上升－下降旋回, 晚更新世和全新世的海侵又包含若干个比较明显的次级海平面波动过程.     

苏北盆地兴化1#钻孔沉积物的岩石磁学特征

对苏北盆地兴化1#钻孔岩心沉积物进行了质量磁化率、频率磁化率、变化曲线、等温剩磁和磁滞回线等参数的测试分析，结果表明，粘土质沉积物中的主要载磁矿物为磁铁矿和赤铁矿；砂质沉积物中的磁性矿物除了磁铁矿和赤铁矿外，还含有少量的磁赤铁矿和针铁矿.针铁矿普遍存在于钻孔下部的样品中.整个钻孔沉积物中的磁性矿物颗粒都是介于单畴和多畴之间的准单畴颗粒，但粘土质沉积物中的磁性矿物颗粒更趋近于单畴颗粒，而砂质沉积物中的磁性矿物颗粒更趋近于多畴.根据不同的磁性矿物组合特征，选择合理的温度和磁场强度区间对古地磁退磁结果进行分析，得到沉积物可靠的特征剩磁方向，为古地磁年代学提供依据.     

甘肃西山坪遗址岩石磁学性质及其研究意义探讨

对甘肃西山坪遗址剖面样品进行磁化率、频率磁化率、热磁分析、非磁滞剩磁和等温剩磁等一系列岩石磁学实验测试,分析环境磁学参数特征变化,试图探讨西山坪遗址研究意义,为今后深入研究该沉积序列蕴含的古环境记录提供了岩石磁学基础.结果表明：西山坪遗址剖面沉积物中磁性矿物主要以低矫顽力的磁铁矿和磁赤铁矿为主,高矫顽力磁性矿物赤铁矿含量极其有限,越向剖面表层,强磁性矿物含量逐渐增加.磁性矿物颗粒表现出黄土的典型特征,以单畴、准单畴为主,含有一定量的超顺磁颗粒,颗粒度越向剖面表层越细.从物源上看,遗址沉积物主要来自近源的黄土风尘堆积,主要是风成堆积,并混合大量人类活动信息,给今后综合研究岩石磁学与人类活动特征的关系有一定借鉴意义.     

环境磁学视角下的北冰洋深海磁性地层：以罗蒙诺索夫脊ARC5-ICE4孔为例

近年来,北冰洋深海百万年尺度的磁性地层年代框架受到了来自诸如Mn旋回地层和钛磁赤铁矿“自反转”现象的强烈质疑,以致对该方法在北冰洋的适用性产生了巨大争议.鉴于此,本文对中国第五次北极科学考察在北冰洋罗蒙诺索夫海岭获得的ARC5-ICE4钻孔岩心(水深2860 m,进尺4.15 m)开展了深入的岩石磁学分析.结果证实岩心中的载磁组分以磁铁矿为主,部分颗粒表面发生轻微氧化作用,另含少量磁赤铁矿、赤铁矿、钛磁赤铁矿等;整体粒径呈现相对均一的准单畴(PSD:pseudo-single domain),且含量随深度变化不大.岩心1.15～2.04 m区间显示的负极性并非“自反转”所致,而是真实的古地磁场记录;结合相对古强度(RPI)曲线模式和S-ratio的旋回变化特征,将其对应于松山期(约2.58～0.78 Ma),钻孔底界年龄<3.58 Ma.另外,上述年代框架指示的沉积速率变化模式很好地吻合了北半球冰期加强(iNHG:intensification of Northern Hemisphere glaciation)和中更新世气候转型(MPT:mid-Pleistocene tran...     

花东海盆浊流沉积的磁性特征及其环境意义

对取自台湾以东花东海盆GX168孔的浊流沉积物进行系统的岩石磁学研究,揭示其沉积学和岩石磁学特征,分析其物源和形成机制.研究结果显示,剖面上共识别出12层浊流沉积物,其分布存在规律,下部350~700cm共发育11层浊流沉积物,而0~350cm仅出现1层浊流沉积物.浊流沉积物粒径明显较背景沉积物粗,石英、长石含量更高,底部与下伏背景沉积呈突变接触,顶部与上覆背景沉积呈渐变接触,内部发育典型的正粒序韵律结构.浊流沉积物和背景沉积物具有相似的磁学特征,两者均以磁铁矿为主要载磁矿物类型,且磁铁矿颗粒均以准单畴和多畴颗粒为主.同时,两者也存在一定差异,浊流沉积物中磁铁矿较背景沉积物更为富集,磁化率和饱和等温剩磁更强,磁铁矿粒径更粗,这与浊流沉积物原始沉积区更靠近物源区有关.花东海盆浊流沉积形成的诱发机制可能是末次冰期以来频发的海平面波动造成陆坡之上沉积物重力失稳,导致陆坡沉积物向海盆搬运.     

大荔人遗址黄土-古土壤剖面岩石磁学性质研究

自从大荔人化石被发现以来,其遗址剖面便成为研究热点.先前的研究主要集中在地层的对比划分与头盖骨年龄的推断方面,然而对于载磁矿物的鉴定及其古气候含义方面的研究却相对较少.鉴于此,本文运用热磁分析、饱和等温剩磁和剩磁矫顽力谱分析、磁滞回线分析、频率磁化率分析、热退磁分析等方法,对大荔人遗址剖面进行了系统的岩石磁学性质研究,鉴定出其主要载磁矿物为磁铁矿,赤铁矿,磁赤铁矿,磁畴状态主要是似单畴.磁铁矿,赤铁矿是样品中特征剩磁的携带者;主要起源于成土作用的超顺磁颗粒和新生成的亚铁磁性矿物,是古土壤样品磁化率增强的主要贡献者;古土壤中软磁性矿物的含量高于黄土.样品中磁赤铁矿的含量并不高.黄土-古土壤样品的频率磁化率曲线,古里雅冰芯氧同位素、细微粒浓度曲线,岐山五里铺剖面有机质含量曲线在古气候记录方面具有一致性,都展示出至少从MIS5以来,气候从冰期到间冰期的变化是渐变的,反之则表现了突变特征.上述岩石磁学研究丰富了大荔剖面的磁学领域研究内容,为相关课题的深入研究提供了依据.     

福州盆地全新世沉积物的磁学性质及其对环境变化的响应

福州盆地位于海陆过渡地带,在海陆变迁过程中,沉积物记录了高分辨率的环境信息,是揭示沉积特征对环境变化响应过程及模式的理想区域.本文选择位于福州盆地的FZ5钻孔进行岩石磁学、环境磁学和古地磁学方面的研究,以期阐明该区域沉积物磁学性质对陆源碎屑输入、海平面变化和成岩作用的响应.岩石磁学结果表明钻孔沉积物以低矫顽力的亚铁磁性矿物为主体,但是在不同的环境变化阶段,磁性矿物的类型有较大变化.在9~3 cal. ka BP的海侵过程中,沉积物中以磁铁矿为主体,存在菱铁矿和铁硫化物等还原性矿物.硫化作用使细粒磁铁矿溶解形成胶黄铁矿和黄铁矿,其峰面随碎屑磁性矿物的浓度变化而迁移.但硫化作用没有完全消除磁铁矿携带的特征剩磁和陆源碎屑输入量以及海平面升降对该阶段沉积物磁性的控制.在~3 cal. ka BP以来随着海平面下降、沉积环境向陆相氧化环境转化,虽然早期还原作用仍然存在,但后期氧化作用使磁性矿物向高矫顽力的赤铁矿等矿物转变,氧化作用基本扰乱了磁铁矿携带的剩磁.沉积及其后期成岩作用过程中,发生在约~8.2、~7.7、~7.5、~2.7、~1.5、~0.5 cal. ka BP六次强烈的古氧化界面反映了福州盆地当时异常干旱或湿热的气候事件.     

许家窑泥河湾沉积物的岩石磁学性质

对许家窑泥河湾河湖相沉积物开展的一系列岩石磁学实验结果显示: 磁铁矿、磁赤铁矿和赤铁矿为主要的载磁矿物; 低温磁化率和低温剩磁测量是查明磁铁矿、磁赤铁矿化及超顺磁颗粒存在的非常有效的手段; 尽管在局部深度上部分磁铁矿可能经历了低温氧化, 但SD/MD磁铁矿颗粒的大量存在仍是沉积物磁化率增强的主要原因之一; SD/MD磁铁矿和赤铁矿为碎屑成因, 由二者为主要磁性载体的特征剩磁(ChRM)反映了沉积物形成时的原始磁场, 而磁赤铁矿则可能代表了叠加于原生剩磁上后生的化学成分.     

白令海岩芯记录的冰消期14 ka以来地磁场强度和方向

对白令海北部陆坡B5-4孔进行了古地磁和岩石磁学研究,尝试获得该岩芯的地磁场相对强度和方向变化信息.结果表明:(1)除0~0.44 m沉积物的磁性矿物粒度比其余沉积物细以外,岩芯的磁学性质总体均一,其记录的地磁场相对强度可以与北大西洋ODP983孔相应记录进行高度对比.(2)根据B5-4孔与ODP983孔地磁场相对强度记录对比结果,并结合该孔4.54~4.56 m处有孔虫AMS¹⁴C测年结果,可以确定3个深度-年龄对比点,并据此初步建立了B5-4孔的年龄模型.(3)B5-4孔磁偏角和磁倾角记录与贝加尔湖、北美、欧洲全新世以来的记录和当地地磁场球谐模型结果一致,其对比点丰富了强度对比点年龄模型,揭示了14 cal ka B.P.以来近线性的沉积模式.(4)根据与中国东部陆架两个钻孔的磁倾角对比,我们推测B5-4孔9~14 ka之间两段浅化的磁倾角可能是哥德堡极性事件的记录,但是受到早期成岩或者沉积物平滑效应的影响.以上结果足以证明,地磁场相对强度和方向变化可以从适宜的白令海沉积物中获得,它可以为确定该海区沉积物年龄提供相关辅助信息,有助于解决北极、亚北极古环境和古海洋研究中由于有孔虫等钙质生物壳体缺乏导致的年龄信息匮乏问题.     

渤海南部莱州湾Lz908孔沉积物的岩石磁学性质

亚洲大陆边缘海和陆表海在区域的物质和能量交换以及区域气候与环境演化过程中扮演了关键角色.磁性地层学和环境磁学方法是建立年代框架和环境演变序列的有效手段,但是,由于该地区边缘海和陆表海沉积物中磁性矿物来源十分复杂,磁性地层学和环境磁学研究的重要基础是要精细地解译沉积物的岩石磁学性质.为此,本文利用渤海南部莱州湾Lz908孔与钻孔附近的现代沉积物样品进行了详细的岩石磁学对比研究.结果显示,渤海南部沉积物中的磁性矿物主要是较粗颗粒(较大的准单畴至多畴)磁铁矿,还有少量磁赤铁矿,部分沉积物还含有赤铁矿和针铁矿,其中磁铁矿是特征剩磁的主要载体;莱州湾现代河流-海洋沉积物和钻孔样品之间的磁性特征无显著差异,说明莱州湾沉积物堆积之后尚未经历明显的沉积后期改造.     

黄土高原西北缘末次冰期晚期以来黄土沉积物的岩石磁学性质

以黄土高原西北缘的靖远和古浪剖面(包含黄土层L1上部和占土壤层SO)作为研究对象,选取代表性样品进行磁化率、频率磁化率、热磁曲线、等温剩磁获得曲线和磁滞回线等测定.结果表明,靖远和古浪L1黄土和SO古土壤具有相似的岩石磁学特征.磁性矿物含量相对较低,载磁矿物均以磁铁矿为主,同时含有磁赤铁矿和赤铁矿,且SO占土壤中的磁赤...     

鲁科一井上白垩统沉积岩岩石磁学和天然剩磁分析:兼论利用剩磁方向恢复钻孔岩芯原始方位的可行性

本文对"鲁科一井"(CCSD-LK-Ⅰ)768.9~1112.3m之间的上白垩统沉积岩样品进行了岩石磁学、磁化率各向异性(AMS)以及天然剩磁组分的研究.在此基础上,分析了利用特征剩磁(ChRM)和黏滞剩磁(VRM)方向恢复岩芯原始方位的可行性.三轴等温剩磁热退磁曲线、磁滞回线、反向场退磁曲线、一阶反转曲线等岩石磁学测量结果表明,沉积岩的主要载磁矿物为磁铁矿和赤铁矿.335块样品的AMS测量结果表明磁化率椭球主轴的最大轴K1和中间轴K2与水平面夹角较小,最小轴K3接近垂直于水平面分布,说明沉积岩保留了原始沉积磁组构特征.系统热退磁实验表明,多数样品在25~350℃和500~690℃温度段分别获得VRM和ChRM分量.利用ChRM偏角方向,并考虑构造旋转量校正,对VRM偏角方向进行恢复,Fisher统计得到DVRM=-1.3°,IVRM=59.6°,与当地现代地磁场方向(D=-6.7°,I=53.9°)基本一致.用ChRM偏角方向对磁化率主轴K1偏角方向进行校正,校正的结果为:D_(ch_K1)=349.2°,I_(ch_K1)=-0.7°.本文研究结果对于地质勘探中利用古地磁学方法恢复钻孔岩芯原始方位具有一定参考意义.