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。     

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。     

冲绳海槽中部火山事件的环境磁学记录

对冲绳海槽中部DH180岩心沉积物进行了AMS14C测年、磁化率、非磁滞剩余磁化强度和饱和等温剩余磁化强度等试验,在含火山物质高的两段层位各磁学参数发生了异常变化。在57.5~82.5和212.5~252.5 cm深度处磁化率、非磁滞剩余磁化强度和饱和等温剩余磁化强度表现出增大的变化趋势,饱和度则出现相对减小的变化趋势。根据磁学参数异常变化的位置和测年数据,对所记录的两次火山事件发生年代进行了计算,它们分别为距今约12.6和6.2 ka,最近一次火山喷发的年代与K-Ah火山喷发的年代基本一致。     

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。     

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。     

环境磁学与磁化率测量系统

环境磁学是一门介于地球科学、环境科学和磁学之间的新兴边缘学科。在环境系统中,土壤、岩石、沉积物、大气尘埃等自然物质以及人类活动所产生的次生物质往往表现出不同的磁性特征,它们与物质内含矿物的磁性类型、铁磁晶粒含量、大小构成及配比组合有关,在一定程度上反映了其来源母质、生成环境、搬运过程和沉积作用等综合信息。环境磁学旨在分析物质的磁性矿物组合和特征,探索其在不同环境条件下的转化规律,利用环境系统中的物质在磁性特征上的差异和联系及其所指示的环境内涵,研究不同时空尺度的环境过程、环境作用和环境问题,进而…     

长江口北支中全新世以来环境演变变异事件及影响因素

对崇明岛北侧的永隆沙钻孔进行了系统的采样和粒度、微体古生物、环境磁学以及C^14测年等分析，大致恢复了长江口北支古地理环境演变的过程。通过环境磁学和微体古生物分析，揭示了在2080～2000、700～625aBP这两段历史时期，长江口北支表现为河口沙坝亚环境和河口河槽亚环境。这两次环境变异事件记录了长江主泓南北迁移的事实。长江河道的变迁受到诸多因素的影响，科氏力的作用是长江口不断南偏这一发展总趋势的主要原因，海平面上升与气候的变化则是长江主泓南北摆动的主要影响因素。     

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。     

细长圆柱体非均匀磁化研究

一般认为细长圆柱形均匀介质在均匀外磁场中是均匀磁化，但近距离试验证明其轴向是非均匀磁化。细长体是一类较普遍存在的物体，近距离试验时其非均匀磁化特性十分重要，这方面的研究有现实意义。应用圆柱体面磁荷和体磁荷观点建立圆柱体磁化强度方程组，解方程得到其磁化强度曲线，由曲线计算得到的场强结果和试验数据吻合。这种得到圆柱体磁化强度曲线的结果和方法在以前文献中未见报道。     

1.5 Ma以来黄土高原风尘堆积的岩石磁学记录与中更新世气候转型

通过对黄土高原中部朝那剖面黄土-古土壤序列系统的岩石磁学分析,建立了1.5Ma以来黄土高原高分辨率岩石磁学指标演化序列。岩石磁学记录表明本区1.5Ma以来以0.93和0.62Ma为界经历了3个不同的气候演化阶段。在1.5～O.93和0.62～0Ma期间各种磁学参数大致呈同步变化趋势,能较好地与深海氧同位素（MIS）曲线相对应,而在0.93～0.62Ma期间（相当于L9底到L6顶,MIS24-MISl6）,尽管磁化率、饱和剩磁强度（Mr）、饱和磁化强度（Ms）与剩磁矫顽力（Bcr）、矫顽力（Bc）曲线的峰谷能与MIS的峰谷相对比,但该阶段的磁学参数变化幅度和形式明显不同于1.5～0.93和0.62Ma以来的两个演化阶段。磁化率、Mr和Ms在0.93Ma突然降低,此后变幅很小,反映夏季风较弱且相对稳定,一直维持到0.62Ma前后。在0.9Ma前后Bc、Bcr突然增大,可能反映了冬季风突然增强,然后宽幅波动下降。这种变化可能是黄土高原风尘堆积对中更新世气候转型事件的响应。黄土高原岩石磁学记录的中更新世气候转型事件发生于0.93Ma,结束于0.62Ma。造成这次气候转型事件的原因除了与全球冰量和太阳辐射变化有关之外,还可能与中更新世青藏高原急剧隆升而激发的亚洲内陆干旱化加剧,从而导致亚洲内陆沙漠的形成与扩张有关。     

邙山黄土Laschamp事件的缺失及成因探讨

邙土黄土岩石磁学研究表明，其岩石磁学性质与黄土高原的黄土基本一致，而古地磁学的研究表明其中本记录“Laschamp”事件。研究发现，样品加热到300℃时的乘磁强度与其频率磁化率之间具有极好的相关性。以此为出发点，提出了邙山黄土剩余磁性的部分化学乘磁成因的认识。结合已有的研究成果，认为黄土剩余磁性由碎屑剩磁和化学剩磁叠加而成，它们对剩磁贡献的相对大小，可能决定了黄土-古土壤磁性记录受“Smoothing”效应影响的程度；而其各自贡献的大小与成壤作用密切相关，成壤作用越强，化学乘磁的贡献相对越大。解释了邙山黄土未能记录“Laschamp”事件的原因。并试图将这些认识推而广之，认为它们在黄土－古土 中可能具有普遍意义。     

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。     

晚第四纪地球磁场强度变化的沉积记录及其对宇宙成因核素(~(14)C和~(10)Be)的影响

地球磁场强度变化的沉积记录是过去十几年内环境磁学的研究热点之一，本文综述了其理论基础和研究方法，归纳了适合于进行这种研究的沉积物应满足的若干条标准以及其沉积记录可靠性的检验标准，介绍了过去２００ｋａ地磁场强度相对变化的连续沉积记录，还评述了晚第四纪地球磁场强度变化对宇宙成因核素１４Ｃ和１０Ｂｅ的控制作用。     

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。     

底栖有孔虫壳貌微观特征对海域低氧及酸化环境指示的研究进展

受人类活动和全球变化的影响，河口和近海海域的低氧以及酸化等环境问题日益突出，近年来已成为科学研究的热点问题并受到社会广泛关注。本文通过梳理底栖有孔虫壳貌微观特征对海域低氧及酸化环境指示的研究现状，总结了壳体特征（壳径和壳重）、壳孔特征（密度、孔径、形态）、壳饰（牙突、瘤状物、脐翼）、壳面溶蚀及壳体重新钙化所引起的房室畸变等指标应用的理论基础和方法技术，并分析了影响结果的各种干扰因素，指出了在研究中若干需要注意的问题和研究方向，提出了一些具有可操作性的建议，为更好地将其应用于近岸海域低氧和酸化环境的研究中并推进至地质历史时期此类古环境的演化研究提供参考。     

基于高通量测序技术的北冰洋典型环境原生生物多样性研究进展

原生生物指可独立生存的单细胞或群体真核生物,其多样性高、结构功能复杂、分布广泛,是海洋微型浮游生物群落的重要组成部分,在维持海洋生态系统结构与功能中发挥着重要作用。早期使用显微镜、流式细胞术等传统方法对原生生物多样性的研究具有若干局限性,随着分子生物学技术的发展,测序技术（尤其高通量测序）为深入研究原生生物多样性、群落组成、时空变化及甄别其环境驱动因素等做出重要贡献。北冰洋是受全球气候变暖影响最为严重的大洋,作为水体生态系统的重要组成者,原生生物所受影响仍待深入探讨。因此,探究北冰洋典型环境（如海水、海冰、融池等）中原生生物的群落组成、动态变化等,有助于了解全球变暖过程中北冰洋生态系统的变化。然而,由于极地自然环境恶劣、样品采集困难等原因,北冰洋原生生物多样性的相关研究十分欠缺,许多研究空白亟待补充。本文对基于高通量测序技术的北冰洋原生生物多样性研究进行了文献搜集与整理,以期为全球变化背景下原生生物多样性研究提供参考。     

长江口北支中全新世以来的两次环境变异

崇明岛北侧永隆沙钻孔岩心的粒度、环境磁学、微体古生物和^14C测年等分析，揭示出中全新世以来长江口北支分别在2080－2000aBP和700－625aBP发生过两次环境变异，分析认为这是由于气候变化导致长江主泓从北支偏到南支又从南支偏回北支。因此，长江三角洲演化的动力系统中，在考虑科氏力的同时，也不可忽视气候的影响。     

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。     

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。     

南海表层沉积物中主要污染物的环境背景值

纯粹意义上的环境背景值是指在未受污染的自然状态下环境要素的正常含量,又称环境污染本底值.在全球海洋环境中,由于人类活动的影响,很难找到不受污染影响的海域,特别是毗邻陆地的沿岸和近海海域.在这些海域中,许多化学成分的实测含量往往是天然本底值与人为影响的叠加,显然在缺乏环境背景值资料的情况下是难以正确评价海区的污染状况的.因此,确定环境背景值是海洋环境保护的基础研究工作之一.