亚热带第四纪沉积型红土与风化壳型红土的磁学特征对比

对浙江新昌玄武岩、花岗岩风化壳红土和江西南昌第四纪沉积型红土剖面的磁学特征进行了分析,结果表明,同一气候区内风化壳红土的磁学特征受母质特征影响较大。随着风化强度的增加,强磁性的玄武岩风化壳磁化率先减小后增加,磁性矿物颗粒先变粗后变细,弱磁性的花岗岩风化壳磁化率逐渐增加,磁性矿物颗粒逐渐变细。第四纪沉积型红土剖面中,均质红土磁化率远大于网纹红土,磁性矿物颗粒亦较网纹红土层细。这些差别说明了第四纪沉积型红土剖面中均质红土与网纹红土不完全相同的物质来源。     

金衢盆地加积红土多指标记录的环境变化

金衢盆地连片、集中分布有较厚的第四纪古红土。选择汤溪(TX)加积型红土剖面进行了磁学、色度和粒度的测量,研究结果表明:1)剖面上段的表土层和均质红土层磁化率高,磁性矿物以亚铁磁性矿物为主;剖面中段的网纹红土层磁化率低,磁性矿物以不完整反铁磁性矿物(如赤铁矿)含量为主;剖面底部的黄色网纹化砾石层磁化率低,磁性矿物以不完整反铁磁性矿物为主。2)色度指标值(a*、b*、L*)偏高说明东部季风区湿热的气候条件,不同层位的差异说明不同层位具有不同的成土环境。3)粒度组成显示有一定的风成沉积特征,比较一致,以粉砂为主,但不同土壤层之间存在差异。剖面底部黄色网纹化砾石层可能为干冷的早期河流沉积环境;中部网纹红土层反映的是暖湿多水而且干湿交替变化频繁的沉积环境;上部均质红土层则反映了与现代区域气候相似的沉积环境。     

庐山JL剖面红土磁化率特征及古环境记录

江西九江庐山地区JL剖面红土磁化率测试结果表明:1.典型网纹红土的磁化率远小于弱网纹红土和棕黄色黄土-古土壤,数值上,棕黄色黄土-古土壤是网纹红土的2.33倍.剖面各层段频率磁化率均值变化于10.09％～ 13.71％,且与磁化率显著正相关,表明风化成土作用中形成的超顺磁性颗粒对红土磁性增强具有重要贡献.2.湿润气候和土壤渍水的假潜育环境下铁磁性矿物易于分解、转化、淋失,这可能是导致网纹红土磁化率异常偏小的主因.从而在剖面上磁化率与CIA变化趋势相反,两者峰谷波动又基本一致.3.结合ESR年代,JL红土磁化率沿剖面自下而上分为4个波动式增大的阶段,可与早更新世以来季风环流演变过程中的几个重要转折期对应,记录了大尺度内的古环境变化信息.早更新世以来该区环境湿润程度波动式减弱,气候自中更新世以来由湿热向干冷转变.     

福建北部闽江流域第四纪红土的磁学特征及其环境意义

南方第四纪红土是记录南方古环境信息的良好载体和第四纪古气候环境研究的重要内容。本文对采自福建北部闽江流域大横第四纪红土剖面的样品进行磁化率、等温剩磁、饱和等温剩磁和代表样品的κ-T曲线等多磁学参数的详细测量和分析,研究结果表明:大横剖面的磁化率范围为8.87~35×10-8m3·kg-1,饱和等温剩磁范围为51.77×10~(-5)~294.51×10-5Am~2·kg~(-1),总体偏低,说明大横剖面的磁性矿物含量较低,可能是福建北部化学风化作用强烈且温暖湿润的环境导致的;频率磁化率、非磁滞磁化率及χARM/SIRM比值说明剖面自上而下,磁性矿物颗粒大小总体上呈现变粗趋势,由SP+SD颗粒到SD+MD颗粒的转变,剖面磁性矿物以磁铁矿为主,并含有磁赤铁矿、赤铁矿和纤铁矿等。本文探讨了红土剖面的不同沉积层磁学特征变化及对环境的指示意义,对认识该地区第四纪红土的风化特征及发育环境有一定借鉴意义。     

安徽郎溪县十字镇第四纪红土理化性质及其古环境意义

第四纪红土广泛分布于中国长江中下游地区,是反映中国南方第四纪古环境的重要载体。基于安徽郎溪县十字镇一处典型黄棕色土-网纹红土剖面的155个样品的粒度分析,并结合磁化率、色度和漫反射光谱数据,再结合前人年代地层学和磁性地层学的研究,将郎溪十字镇剖面与长江中下游地区广泛分布的下蜀黄土进行对比,旨在探索该剖面红土的物源。并且对上部黄棕色土和下部埋藏红土的风化程度进行比较,进而揭示从网纹红土到黄棕色土的转变反映出的古气候古环境变化信息。结果表明:1)样品均不含2 mm的砾石,砂质量分数较少,以"风尘基本粒组"(10~50μm)为优势粒级,其次为黏粒(2μm),粒度组成特征反映了明显的风成特性;粒度频率曲线和粒度参数对比分析表明,网纹红土平均粒径较上覆黄棕色土细,细粉砂(2~10μm)和黏粒(2μm)更加集中,说明网纹红土沉积后经历了更强的风化成土过程;2)磁化率、色度和漫反射光谱数据分析表明,网纹红土较上覆黄棕色土含有更多的赤铁矿和针铁矿。这是因为网纹红土形成于中国南方一个极端湿润期,高温高湿的还原环境导致强磁性的亚铁磁性矿物部分被溶解转化为弱磁性矿物(如赤铁矿和针铁矿);3)郎溪十字镇剖面磁化率值与黏粒(2μm)质量分数具有很好的可比性,呈明显负相关关系,说明郎溪十字镇剖面的磁化率值具有指示风化作用强度的意义。郎溪十字镇剖面从上部黄棕色土到下部网纹红土的各项理化指标都具有非常明显的变化,可能反映了中国南方一次重大的气候转型事件,可以被视为长江中、下游地区对中更新世全球性重大气候变化的响应。     

网纹红土稀土元素地球化学特征的初步研究

稀土元素(REE)在揭示沉积环境,研究沉积物物源及成因方面具有重要的示踪意义。江西、湖南、浙江等地更新世加积型红土REE含量和分布特征的研究结果表明: ①除结核外,红土各类样品的REE总量变化于158.2～224.0 μg\5g-1之间。由大至小排序为:无网纹棕黄色土>无网纹均质红土>网纹红土。网纹层内白网纹REE含量高于红网纹。结核样品REE异常富集,是网纹红土母质的3～6倍,Ce富集为主要贡献者。②来自中亚热带地区不同红土沉积剖面的各类网纹红土样品,其稀土分布模式相似,与上地壳(UCC)稀土组成相近。比较研究发现,网纹红土母质与黄土高原黄土、镇江下蜀黄土、西峰第三纪红粘土的稀土配分模式非常一致,而与碳酸盐红土、花岗岩红土存在明显差异。这些特征暗示网纹红土母质与北方黄土红粘土间存在物源联系,网纹红土物质组成均匀,经历了高度混合,显示风成特性。③网纹红土稀土元素特征一方面继承了原始物质的特性,另一方面体现了南方湿热气候条件下,化学风化导致的再分馏特征。化学风化中,Eu未出现明显的再分馏,而Ce的再分馏显著。通常情况下,风化淋溶指数越小,Ce富集程度越高。然而,网纹化过程中Ce分馏特征显示出复杂性。     

洞庭湖周边地区第四纪红土粒度特征及环境意义

第四纪风成红土广泛分布于中国南方,与北方的黄土同为反映第四纪古环境的重要载体。基于洞庭湖周边地区10 处剖面122 个红土样品的粒度分析,对该区红土沉积特征及其反映的环境意义进行探讨。结果显示：①样品均以粉砂（4~63 μm）为优势粒级,其次为粘粒（<4 μm）,砂含量很少,并富集“风尘基本粒级”（10~50 μm）,含量达33.23%~42.23%,粒度特征与典型的黄土、下蜀黄土、加积型红土样品相似,显著不同于湘潭洪冲积红土,也区别于本区砂岩风化壳红土,表明洞庭湖西、南、东缘丘陵岗地存在风成堆积成因的中亚热带风成加积型红土。② 黄棕色土、网纹黄棕色土、均质红土、网纹红土等4 类样品的粘粒含量由高到低的排序是网纹红土 >均质红土 >网纹黄棕色土>黄棕色土;粉砂含量由高到低的排序正好相反。结合粒度参数推测,黄棕色土发育时期,沉积作用增强,粒度变粗,分选性较好;网纹红土发育时期,沉积作用较弱,风化成壤作用强,细颗粒含量增多,分选性相对较差。这可能反映了洞庭湖地区中更新世至晚更新世冬季风加强,风化减弱的气候变化过程。③ 沿冬季风主导风向（偏北风）,洞庭湖周边地区红土的M_φ、Md值（φ值）自北向南增大（变细）,风成组分（10~63 μm）百分含量随之减少,<2 μm组分百分含量自北向南略有增加。这种趋势提供了组成该地区加积型红土的粉尘由偏北向南传输的风成证据和母质风化程度向南增强的环境信息。     

昆明西山峨眉山玄武岩风化壳磁化率特征

开展广泛的磁化率特征研究是目前中国南方红色风化壳环境磁学研究的一个重要内容。通过对昆明西山4个峨眉山玄武岩风化壳剖面进行系统的磁化率测定发现,所有剖面磁化率值都呈现自剖面底部向顶部增高的趋势,这一现象与以往流行的玄武岩风化壳磁化率值随风化成土过程的加深而减小的模式有较大出入。磁化率与频率磁化率的对比分析结果进一步表明风化过程中形成的超顺磁颗粒可能是本区玄武岩风化壳(至少顶部60 cm区域)磁化率增强的主要贡献者。     

庐山JL剖面红土粒度体积分形特征及其环境意义

分形理论在地貌学、土壤学、沉积学等领域得到了广泛应用,但在南方第四纪红土研究中的应用尚不多见.选取庐山北麓一个典型的第四纪红土剖面--JL剖面,根据三维空间内的体积分维模型和线性回归法,对红土颗粒粒径的体积分形特征进行研究,得出该剖面红土粒度体积分维值.研究结果表明:(1)剖面红土粒度的体积分形特征显著,其粒度特征和体积分维值与北方黄土具有较好的可比性,指示该剖面红土母质具有风成特性,并体现堆积与风化同时进行的加积特征.(2)网纹红土粒度体积分维值最大,第①～⑤均值介于2.080 9～2.141 1间;第⑥和第⑧棕黄色土层体积分维值最小,分别为1.998 4和1.972 3;第⑦古土壤层的体积分维值介于网纹红土层和棕黄色黄土层之间,为2.065 3.体积分维值与粘粒含量及分选系数显著正相关,与粉砂含量呈负相关关系.(3)JL剖面红土粒度体积分维值的纵向变化表现为高低值相间的7个旋回,与传统粒度参数相比具有更显著的分段性,并与红化率和CIA值峰谷变化存在对应关系,可以作为指示沉积-风化环境变化的指标.初步认为庐山地区红土母质第四纪以来成壤环境存在强弱变化并逐渐减弱.     

第四纪加积型红土与黄土的风成相似性探讨

粒度分析表明,第四纪加积型红土的粒度组成特征与黄土相似,其粒度组成以50 μm以下的粉沙和粘土组分为主,并且10～50 μm的风尘基本组分含量与黄土类似,该类型红土粒度组成存在明显的由北向南粘粒含量增加的空间变化规律;粒度组成的频率曲线研究表明,第四纪加积型红土主要呈现双峰和多峰的特征,表明其搬运营力的多元性,与西风区黄土类似;该类红土的稀土元素丰度以及Sr、Nd同位素组成也与北方风尘沉积相似.因此提出该类红土可称之为加积型红土,它与北方风成沉积存在风成相似性.     

中国南方红土古环境重建中存在的几个问题

随着黄土-古土壤系列在中国北方第四纪古环境演变的成功恢复，对中国南方红土所记录的古环境和全球变化信息的研究也逐渐成为热点。然而，纵观最近10多年来对中国南方红土古环境变化的研究现状，还存在不少问题，一些结论尚难以令人满意，从成因机理上未能给予有力的理论支持。对在风化壳形成机理的认识、风化壳剖面记载环境变化的历史、红土-沉积旋回所反映的古气候变迁、红土和黄土的古环境记录的对比等方面的研究中暴露出的一些问题，本文进行了剖析和讨论。     

新疆塔城地区黄土沉积的磁学特征及其对古环境变化的指示

西风区黄土沉积序列的磁化率变化特征比较复杂,磁化率与成壤强度之间的相关性在不同的区域环境中具有一定的差异。选取塔城地区黄土剖面作为研究对象进行较为系统的磁学特征分析。结果显示,塔城剖面的磁性矿物主要为磁铁矿、磁赤铁矿等亚铁磁性矿物,同时含有一定量的反铁磁性矿物和顺磁性矿物,磁畴状态主要是多畴（MD）和假单畴（PSD）。成壤作用影响单畴（SD）颗粒磁性矿物的相对含量,而对超顺磁（SP）颗粒的贡献有限。影响地层磁学性质的因素比较复杂,粒度与磁学参数的变化与区域的气候波动具有一定的对应关系。古土壤中磁性矿物浓度的降低以及钙积现象可能反映了成壤时期温暖干燥的气候条件,磁性矿物浓度的变化在一定程度上或许是对区域相对湿度状况的反映。     

科尔沁沙地风沙沉积物磁学特征及其古环境意义初探

选取位于科尔沁沙地东北缘的六户屯剖面风沙沉积物为研究对象,进行系统的磁学特征和粒度分析。结果表明：六户屯剖面磁性矿物含量较少,磁学性质主要受亚铁磁性磁铁矿控制,并含有少量赤铁矿和针铁矿,磁性矿物粒度较细,以稳定单畴和超顺磁颗粒为主。沉积物中磁性矿物的粒度分布受风力大小与成壤强度的影响,单畴颗粒相对含量随风力的增强而增加,随土壤发育程度的增强而减少,χARM/χlf和χARM/SIRM可以指示冬夏季风的相对强弱。六户屯剖面磁性矿物粒度主要受冬季风强度及其动力分选作用的控制,磁性矿物粒度与沉积物总体粒度呈反相关;但在某些层位,夏季风影响下的成土过程对其改造作用不容忽视。成壤过程中形成的超顺磁颗粒是磁化率增强的主要因素,单畴颗粒对土壤发育适宜期磁化率的增加贡献相对较弱。     

海南玄武岩风化壳剖面磁化率变化特征

我国华南地区分布较广的玄武岩风化壳剖面由于代表了自基岩开始向上逐步风化成壤作用加强的过程,具有深入研究土壤磁学参数与成壤强度之间关系的潜力。对来自海南文昌南阳的新生代玄武岩风化壳剖面的磁化率测量和分析表明:该剖面低频质量磁化率(Xlf)和高频质量磁化率(Xhf)具有相同的变化趋势,总体而言,随着成壤强度的增加先缓慢降低而后迅速增加;与此同时,百分频率磁化率(Xfd%)则从玄武岩基岩到风化壳顶部呈明显的升高趋势;低频质量磁化率与高频质量磁化率的差值(Xfd)则随着成壤强度的增加先缓慢升高而后迅速升高。这些数据暗示,各种磁学参数与成壤强度之间的关系较为复杂,相对而言,百分频率磁化率(Xfd%)在一个较广的成壤强度范围内可能是一个较好的成壤强度指示器。初步研究结果表明,对该类型剖面更为深入的环境磁学和岩石磁学研究,有可能更详细地了解风化成壤过程中磁学参数变化的机理。     

阿西克剖面记录的西天山地区黄土磁学性质及古气候意义初探

选取阿西克剖面作为研究对象,对伊犁地区末次间冰期以来的沉积的黄土地层的磁学特征进行分析。结果发现,伊犁地区黄土地层的磁性矿物有磁铁矿、磁赤铁矿、赤铁矿、针铁矿,磁学性质受亚铁磁性的磁铁矿（和磁赤铁矿）控制;MD和PSD是地层中亚铁磁性矿物的主要磁畤状态,随着成壤强度增加,地层中的SP和SD颗粒相对含量逐渐增加;亚铁磁性矿物含量与地层并不完全对应。对磁学参数控制机制的分析表明,本剖面磁学性质受控因素比较复杂,磁性矿物含量主要受控于物源的磁学性质,成壤作用对地层中细粒磁性矿物含量具有很大影响,还原作用可能对底部古土壤层的磁学性质造成一定影响,但对整个剖面的磁学性质影响相对较小。     

河漫滩相沉积与风成沉积粒度判别函数的建立及在红土中应用

以长江南通段、婺江金华段的河漫滩沉积物和洛川、新疆昭苏的马兰黄土为训练样本,推导出河漫滩相沉积与风成沉积粒度的Fisher判别函数,并用启东河漫滩沉积物、南京下蜀黄土和伊犁马兰黄土对判别函数进行验证。第四纪红土的判别结果显示：新余、南平等地红土具有典型河漫滩沉积特征;长沙、金华、南昌、九江等地红土即具有风成又具有河漫滩沉积的特征,且风成沉积特征随着纬度减小及地形起伏增加而减小。结合现代降尘的粒度组成推测,中亚热带网纹红土的物质来源有近源也有远源。近源组分为来自附近河漫滩泛滥平原沉积物的风力二次搬运,在沉积后依旧保留了河漫滩沉积的大部分粒度特征;远源组分可能与黄土类似,由冬季风从北方物源区搬运而来。     

拱王山风化壳的发育特征及其环境和构造意义

风化壳的化学、粘粒矿物及磁化率等实验分析表明 ,云南东川拱王山地区碳酸盐岩风化壳的红土化程度较低 ,处于Ca、Mg淋失阶段的后期或SiO2 淋失、Fe、Mn富积的早期。该地区风化壳在不同程度上存在与现代环境的不相容性。它们是在古风化壳基础上发育的继承性风化壳。在不同海拔高度的山前剥蚀面上 ,风化壳红土化程度的差异 ,是不同时期风化作用的产物。除山顶残留古夷平面上的风化壳之外 ,随海拔高度的增加 ,风化壳的风化程度存在逐渐增强的趋势 ,这一现象反映了该区新构造运动的间歇性抬升特征。     

中国南方第四纪红土的形成时代

通过对目前中国南方红土的不同测年方法和测年结果的详细对比和总结,得出南方第四纪红土不同层次的年代序列.上覆黄土沉积时间小于100kaBP;均质红土介于100～400kaBP;网纹红土400～80kaBP;下伏砾石层年龄大于800 ka BP.     

内蒙古嘎顺诺尔湖泊沉积物磁化率与粒度的古环境意义

湖泊沉积物磁化率和粒度已被广泛地应用于古环境和古气候研究,但在不同地区两者的关系不同,一般与磁性矿物来源、种类和赋存粒级有关。查明磁性矿物来源和赋存状态是利用粒度和磁化率恢复古环境的重要基础。通过测定干旱区嘎顺诺尔GXN剖面湖泊沉积物的磁化率与粒度及两者的相关关系,结合代表性样品的岩石磁学特征,揭示此类地区湖泊沉积物磁性矿物来源和赋存状态,探讨它们在干旱区湖泊沉积物中所反映的环境变化信息。结果显示,剖面下部（200~105 cm）和上部（36~0 cm）沉积物磁化率与粗砂含量呈正相关,中部（105~36 cm）与粉砂含量呈正相关,表明磁性矿物主要富集于粗颗粒和较粗颗粒组分中。剖面下部和中部沉积物以顺磁性矿物为主,含少量亚铁磁性矿物（如磁铁矿+磁赤铁矿）,含少量顺磁性矿物;剖面上部沉积物以亚铁磁性矿物为主（如磁赤铁矿+磁铁矿）,含少量顺磁性矿物。根据嘎顺诺尔晚全新世湖泊沉积物剖面的岩性、磁化率和粒度组合特征,可将其划分为河漫滩相沉积（200~105 cm）、浅湖相沉积（105~36 cm）和滨浅湖相沉积（36~0 cm）3个阶段。该湖粒度组分中<4 μm和4~64 μm颗粒主要反映了湖泊水动力的变化,受碎屑物来源和水动力条件的控制;而河漫滩相中>64 μm粗颗粒组分的峰值是风力作用的结果。河漫滩相及滨浅湖相的磁化率高值则指示了湖面较低,水动力较强,有较多的磁性矿物随粗颗粒入湖;浅湖相的磁化率低值则指示该时期湖面较高,水动力较弱,磁性矿物随入湖粗颗粒含量的减少而降低。     

南方红土的剖面风化特征

对地处九江的南方红土所作的观察和元素地球化学分析表明 ,南方红土在剖面上存在风化强度的系统变化特征。剖面下部对应网纹红土的层位风化强度大大高于剖面上部对应褐黄色土的层位 ,其中氧化铁游离度从下部 90 %降至上部 4 5 %左右 ,相当于从砖红壤环境转变为红壤环境。这种风化强度的系统变化在北方黄土地层中没有相似表现 ,但可能与黄土记录的中更新世晚期以来粉尘通量逐步加大、干旱化程度逐步加深有着某种关联 ,暗示中更新世晚期以来可能存在较为普遍的气候恶化趋势。