乌鲁木齐市大气降尘环境磁学特征

应用环境磁学方法研究了乌鲁木齐市大气自然降尘所含磁性矿物的磁学特征,同时对该市实施"煤改气"工程前后的空气质量变化进行对比。结果表明:(1)大气降尘样品的磁化率(x)平均值为508.77×10~(-8)m~3/kg,频率磁化率(x_(fd)%)平均值为2.17,表明该市降尘样品中载磁矿物主要为亚铁磁性矿物,超顺磁(SP)性颗粒物的含量较低;(2)X值、SIRM和SOFT都有较为显著的季节变化,其数值夏季低于冬季。且降尘样品中磁化率和软剩磁与饱和等温剩磁(SIRM)呈正相关,说明低矫顽力亚铁磁性矿物是样品剩余磁性的主要载体;(3)大气降尘磁化率与空气污染物浓度随时间的变化曲线特征趋势相一致,且2011年较2012年污染程度明显减轻;(4)该市大气降尘样品冬季可能主要受控于供暖期燃煤排放的废气。     

磁化率测量过程中样品重量对磁化率的影响

磁化率是新生代乃至前新生代地层古环境研究的常规代用指标,被广泛用于风尘堆积、湖泊沉积物以及海洋沉积物中。沉积物磁化率值的准确测量对于古环境重建十分重要。在磁化率测量过程中单个样品质量对于磁化率测量值的影响,目前尚无报道。选取甘肃临洮晚第四纪黄土—古土壤样品,通过测量同一样品不同质量的磁化率,查看样品质量对磁化率值的影响。结果表明,1)样品质量对于磁化率值具有显著影响。样品质量小于6 g时,LT297和LT365样品的低频磁化率值(!lf)随着样品质量增加而变大,质量达到6 g之后!lf基本保持不变。2)样品的频率磁化率(!fd%)与质量之间关系复杂,没有一定的规律,样品质量小于6 g时与大于等于6 g时相比,!fd%变化幅度加大。3)建议测量磁化率的样品净重以不少于6 g为宜。     

晚更新世以来长江三角洲长尺度气候干旱事件 ——来自沉积物环境磁学的记录

选择位于长江三角洲南部区域的3个钻孔CSB4、CSB6和CSB8,开展环境磁学方面的研究,以揭示该地区晚更新世以来沉积物记录的显著气候事件。结果显示：3个钻孔都存在明显的S300低值区域,其变化规律为当S300为低值时,磁化率、ARM和SIRM的值较低,而IRMAF80mT/SIRM和ARM/SIRM的比值相对较高,表明磁性矿物浓度降低、粒度变细。同时S300低值区域沉积物以黄色粉砂质黏土为主,含铁锰质结核。IRM获得曲线定量分析结果揭示：沉积物中赤铁矿等高矫顽力组分的含量相对增加,指示长江三角洲区域3次显著的干旱气候事件。在磁性地层及其AMS 14C、光释光测年基础上,推断3次干旱事件发生的时间分别为163―121 ka B.P.（事件I）、57―42 ka B.P.（事件II）和14―10 ka B.P.（事件III）,对应海平面相对较低时期,季风减弱,降水减少,气候干旱,形成以氧化作用为主的环境。     

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。     

贵州麦岗水库沉积物的矿物磁性特征及其土壤侵蚀意义

对取自贵州西南部紫云县麦岗水库的沉积物柱芯MG1-1进行了包括SIRM、ARM、χlf、χfd、IRM-20mT和IRM-100mT等磁性参数的矿物磁性测量,并计算了ARM/SIRM、HIRM和IRM-100mT/SIRM。根据沉积物的这些矿物磁性特征,并结合137Cs、粒度、TOC、C/N分析结果,推测了麦岗水库流域在1960～2007年(47年)间的土壤侵蚀变化情况。研究表明:麦岗水库流域的土壤侵蚀强度变化虽然存在一些波动,但整体上呈现由强到弱到强再到弱的变化过程。结合降水资料和土地利用/土地覆被变化情况,探讨了影响土壤侵蚀变化的主要原因。结果表明,降水量对流域土壤侵蚀变化的影响不大,而人类活动,特别是土地利用的变化可能是引起流域土壤侵蚀变化的主要原因。     

海南岛周边海域表层沉积物磁化率 空间分布特征及其物源指示意义

海洋表层沉积物的磁学性质逐渐被证明是分析海洋沉积物物源的有效手段之一。选取海南岛周边海域39个站位的表层沉积物进行了磁学特征研究。结果表明：海南岛周边海域表层沉积物的低频磁化率和频率磁化率具有明显的空间分异特征,表现为高值区主要出现在海南岛以南海域,而海南岛以东和以西海域则呈现从岸向海逐渐降低的趋势。磁化率的影响因素分析表明：研究区海洋表层沉积物的磁化率主要由陆源碎屑物质贡献,因此可以认为沉积物低频磁化率和频率磁化率的空间分布特征能指示陆源输入的变化。利用多个环境磁学参数对采样点进行Q型聚类,并结合低频磁化率和频率磁化率的空间分布特征及采样点的地理位置将研究区划分为4个区域：海南岛以东水深超过100 m的海域（Ⅰ区）沉积物主要来源于其东北面的珠江水系,同时粤西沿岸河流携带来的物质也有一定程度的影响;海南岛以东水深小于100 m和海南岛以南海域（Ⅱ区）沉积物可能主要来自于海南岛沿岸侵蚀搬运以及入海河流输入;北部湾北部海域（Ⅲ区）沉积物受琼州海峡和北部湾沿岸河流输入物质的共同影响;海南岛以西海域（Ⅳ区）沉积物受来自海南岛西南侧河流输入、沿岸侵蚀物和由南向北的洋流所携带的沉积物的共同影响。研究表明：低频磁化率和频率磁化率组合可有效指示近岸表层沉积物的物源变化。     

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。     

广州市表层土壤磁学性质的空间插值方法比较

本文利用广州市范围内的350个表层土壤样品χ_lf、χ_ARM/SIRM、HIRM等14个磁学参数的测试结果，在对各磁学参数分别进行统计特征分析和正态性检验的基础上，对满足正态或近似正态分布的磁学参数进行趋势分析。利用确定性插值法（包括反距离权重法和径向基函数法）和地统计法（包括普通克里金法和泛克里金法）对14个磁学参数进行空间插值并根据交叉验证法（比较不同插值方法的交叉验证参数）的结果，比较地统计法和确定性插值法的预测误差，从而确定14个磁学参数的最优插值方法。结果表明：1）地统计法中，χ_ARM、χ_lf、χ_hf、S₁₀₀、S₃₀₀、S_-100、SIRM和HIRM的普通克里金法插值效果最好；SIRM/χ的泛克里金法插值效果最好；χ_ARM/SIRM和S_-300的普通克里金法（OK）和泛克里金法（UK）的插值效果接近。OK法作为最常用的地统计空间插值方法，在表土磁学参数上也相较于UK适用范围更广。2）确定性插值法中，χ_ARM、χ_lf、χ_hf、χ_fd（%）、χ_ARM/χ、χ_ARM/SIRM、HIRM的径向基函数法插值效果最优；S₁₀₀、S_-100、S_-300和SIRM的反距离权重法插值效果最优；反距离权重法和径向基函数法均可作为χ_fd、SIRM/χ、S₃₀₀的插值方法。3）综合比较地统计法和确定性插值法，发现χ_ARM、χ_lf、χ_hf、χ_fd、χ_fd（%）、χ_ARM/χ、χ_ARM/SIRM、S₃₀₀、HIRM的空间插值应采用径向基函数法；S₁₀₀、S_-100和S_-300的空间插值应选择反距离权重法；而SIRM/χ和SIRM空间插值建议分别采用泛克里金法和普通克里金法。     

渭河宝鸡市区段河床沉积物磁性特征分析

利用环境磁学的方法可以有效地示踪河流沉积物的物源,对渭河宝鸡市区段干流及其支流河床沉积物全面系统的磁学特征分析表明：渭河干流和支流沉积物的磁性矿物含量总体相对较高,磁性矿物类型主要以亚铁磁性矿物磁铁矿和磁赤铁矿为主,同时存在不完全反铁磁性矿物赤铁矿,磁晶粒以PSD（假单畴）和MD（多畴）颗粒为主。渭河干流沉积物的磁性特征在空间上表现出了一定的差异,根据χ_ARM/χ（非磁滞剩磁磁化率/磁化率）值的变化规律将渭河宝鸡市区段沉积物的来源分成了两段,第一段从宝鸡峡到神龙大桥,沉积物χ_ARM/χ 值逐渐减小,磁性颗粒逐渐变粗;第二段从神龙大桥到千河入渭口,沉积物χ_ARM/χ 值逐渐增大,沉积物的颗粒呈现出由粗变细的特征,指示了渭河宝鸡市区段河流沉积物存在一定的物源差异,渭河宝鸡市区段干流沉积物的物质来源主要以上游携带为主导,从神龙大桥向下游,支流对河床沉积物具有一定的贡献,北岸比南岸流域贡献的物质相对较多。     

贵州石板桥水库沉积物的矿物磁性特征及其土壤侵蚀意义

对取自贵州省关岭县石板桥水库的岩芯做了矿物磁性测量（lχf、ARM、IRM20mT、SIRM、IRM-100mT）并计算了ARM/SIRM、HIRM、IRM-100mT/SIRM。将这些结果与同时完成的137Cs、粒度、TOC和C/N分析结果相结合,推测了过去的42年（1960²002年）中这一水库的汇水流域内的土壤侵蚀状况。在这一时期,尽管存在着若干次一级的波动,土壤侵蚀总体上呈加剧的趋势。将这些结果与收集的降水和土地利用/土地覆被变化资料数据相结合,探讨了土壤侵蚀状况发生变化的原因。土壤侵蚀的总体加剧可能是由1960年以来林地面积的减小和农田面积的增大以及1990年以来因植树而较强翻动地表物质造成的,而土壤侵蚀的次一级的波动可归结为降水的波动。     

新疆表土磁学性质及其环境意义

在新疆地区采集了331块表土样品,分析了样品的磁性特征(磁性矿物种类、磁性矿物含量和粒径组成)及其环境意义。结果指示新疆地区表土磁性特征存在较大的区域差异。北疆样品中磁性矿物总体含量较高,以单畴和假单畴颗粒的磁铁矿、磁赤铁矿等软磁性矿物为主,南疆样品中磁性矿物含量较低,硬磁质含量稍高,单畴颗粒矿物所占比重较北疆低;伊犁地区样品的磁性矿物在组成上与南疆样品更为接近,但成壤相对较强,超顺磁颗粒含量高。新疆地区表土磁性特征差异在一定程度上反映了新疆地区环境因子的区域差异,尤其是年均降水的不同。     

兰州市大气降尘环境磁学特征研究

应用环境磁学方法系统研究了兰州市区大气自然降尘的磁学特征（包括磁化率、无磁滞磁化率、等温剩磁、磁滞回线和热磁曲线）。结果表明：兰州市大气降尘中磁性矿物含量较高,磁参数的贡献主要来自磁铁矿和磁赤铁矿,磁性矿物的粒度较粗,为准单畴颗粒;兰州市大气污染严重,磁化率等磁学参数较好地反映了兰州市大气污染状况;兰州市空气污染防治近年来已取得了一定成效,空气质量有了较大改善,冬季污染在逐年减轻,而夏季污染变化不大。环境磁学作为一种简单、快速且无破坏性的研究手段,可以为城市污染防治研究提供许多有价值的信息。     

Comparative varve counting and magnetic properties of the 8400-yr sequence of an annually laminated sediment in Lake Valkiajärvi, Central Finland

Two varve counts made nearly 20 yrs apart and by different authors in the small and well sheltered meromictic lake of Valkiajärvi were compared with a view to establishing how similar, or otherwise, these two independent varve chronologies might be. The results were significant, the difference between the two varve counts being less than 2% for most of the sediment length, even though the average varve thickness was only 0.3 mm. The continuous and essentially uniform varve record - so far the longest in Finland - covers 8400 yrs and could be applied for accurate dating of palaeoenvironmental indicators in the sediment. As an example, we present a varve-dated pollen diagram for Lake Valkiajärvi.In addition, some magnetic parameters (susceptibility, ARM, SIRM) were measured on the sediment sequence to support the stratigraphic division and correlation of the cores, and to outline the development of the basin since the last deglaciation. Magnetic variables reflected mainly the variation in minerogenic material in the sediment, and were therefore related to changes in the catchment. The magnetic parameters also showed a drastic change some 6000 yrs ago, the reason for which, unfortunately, is still not fully understood.     

广东韶关市农业土壤磁学性质的空间分布及其影响因素

环境磁学方法具有快速、经济、非破坏性等优点,在农业土壤方面具有较高的研究价值与应用潜力。选取广东省韶关市范围内的32个耕地和65个林地表层土壤样品进行环境磁学分析,测试其高、低频磁化率,非磁滞剩磁与饱和等温剩磁等磁学参数,分析农业土壤磁学性质的空间分布特征及其影响因素,以及磁学指标之间的相关性。结果表明：韶关市农业土壤磁学参数在空间上存在较大变异性,曲江、新丰和乐昌北部的磁性矿物质量分数较高,乳源、武江、始兴南部和翁源北部的磁性矿物粒度较细。土地利用方式是研究区内农业土壤磁学性质的主要影响因素,耕地的磁性颗粒粒径比林地粗,磁性矿物质量分数比林地低。母质类型对农业土壤磁学性质的影响程度不及土地利用类型,可能由于农业土壤受人为因素的影响比母质更显著。人为排放源,包括工业活动和交通运输,对农业表层土壤磁性有明显的增强效应,对磁性物质的粒径分布也有一定的影响。     

Magnetic remanence acquisition in Finnish lake sediments

Summary. Magnetic studies have been carried out on organic sediments from five Finnish lakes to determine the carrier(s) of the stable NRM and to find how the remanence is acquired. Single or pseudo-single domain 'magnetite' is thought to carry the NRM. It was found that drying and cooling sediment samples resulted in a loss of NRM which was attributed to the misalignment of small magnetic particles. Low-field experiments were carried out on sediment samples in different physical states and from the results of these investigations it was concluded that post-depositional processes are important in the acquisition of an NRM. Stabilization of magnetic grains is thought to be due to the growth of gels in the organic sediment rather than to dewatering.     

The acquisition of post-depositional detrital remanent magnetization in a variety of natural sediments

Summary. Post-depositional detrital remanent magnetization (pDRM) is the primary means whereby many sediments acquire their palaeomagnetic signal. We have studied the acquisition of this magnetization in a variety of natural sediments. Our technique involves determining the magnetic direction recorded by a sediment as a function of the water content present in the sediment when the sediment experiences a change in the direction of the applied magnetic field. Most of the sediments used in this study were collected wet from natural environments and were preserved in their original state until they were used in the experiments. Grain sizes were measured by the settling tube method which led to the determination of the clay, silt and sand fractions in each sediment. Isothermal remanent magnetization acquisition studies indicated that the predominant magnetic carriers were magnetite. In the pDRM acquisition studies two distinct modes of behaviour were found. For sediments with a sand content less than 60 per cent, the original direction of magnetization was preserved regardless of the water content. Such behaviour is not consistent with a theoretical model which assumes that at high water contents the magnetic carriers remain mobile within fluid-filled voids and hence are able to realign along a new magnetic field direction. For sediments with a sand content in excess of 60%, remagnetization along a new magnetic field direction occurred as expected, provided the sediments were sufficiently wet. Studies of natural sediments and corresponding samples of dried and reconstituted sediments have demonstrated that the magnetic characterization of a sediment can be reliably determined even for older, desiccated sediments.     

Magnetic properties of metal-substituted haematite

Mineral and isothermal magnetic properties of Al-, Mn- and Ni-substituted haematites were characterized and their relationships evaluated in order to interpret better the results of magnetic analyses of soils and recent sediments. Aluminium, manganese and nickel haematites generally behaved as single-domain (SD) particles. The influence of incorporated Al on the magnetic behaviour of haematite was consistent with Al acting as a paramagnetic dilutent. Mass magnetic susceptibility ( χ ) and SIRM₈₀₀ decreased as the level of Al substitution increased. Incorporation of Mn and Ni increased χ , which could be associated with enhancement of the spin canting effect of haematite. The stability of SIRM₈₀₀ to demagnetization for Al-haematite appears to be related to a defect mechanism associated with the development of smaller crystallites arising from Al substitution. Magnetic domain rotation or flipping was probably inhibited, being blocked by structural defects during magnetization and demagnetization, and resulted in a low but stable partial SIRM (SIRM₈₀₀ ). %IRM/SIRM₈₀₀ demagnetization curves and estimated ( B _o )_CR values of ≤100  mT for Mn-haematite indicate pseudo-single-domain/multidomain-like behaviour despite Mn-haematite having particle and crystallite dimensions similar to Ni-haematite, which did not show this behaviour. Data indicate that parameters involving unsaturated, partial SIRM should be used with caution in magnetic studies of soils and sediments.