环境磁学在古气候环境研究中的回顾与展望

基于磁性矿物的性质变化能敏感记录现在和地质历史时期的气候环境变化信息,环境磁学方法能鉴别环境演化过程中磁性物质在大气圈、水圈和岩石圈中运移、沉积和转化的过程,系统介绍了沉积物中磁性矿物的特征和鉴别方法以及主要的环境磁学参数和意义,着重回顾了环境磁学在以黄土、湖泊和海洋沉积物为载体的古气候环境研究中的应用及其取得的重要进展,指出了环境磁学在古气候环境研究过程中要加强多磁学参数综合应用,促进地质记录和磁学指标之间的定量研究,有利于理解不同沉积物的磁性矿物特征和环境变化过程的相关关系.同时强调沉积物还原成岩作用过程的环境磁学研究是目前以至今后发展的一个重要方向.     

新近纪以来中国黄土高原的风尘记录

通过对黄土高原中部两个典型的风尘堆积序列的岩性和磁性地层研究 ,认为中国黄土高原风尘堆积的开始发育年龄至少约为 7.2 Ma B.P.。以红粘土和黄土—古土壤交互出现的风尘沉积 ,不仅真实地记录了东亚季风气候的形成演化 ,而且可能包含了青藏高原的阶段性隆升、北半球冰盖形成演化及大冰期发生等构造气候事件的印记。反映粉尘源区的干燥度及携带粉尘的大气环流强度的风尘沉积速率自 7.2 Ma B.P.开始、尤其是 4.5 Ma B.P.以来逐渐增大 ,似乎暗示了自新近纪以来亚洲内陆粉尘源区干旱化的逐级发展和东亚冬季风环流强度的逐渐增加     

佳县红粘土堆积序列频率磁化率的古气候意义

佳县红粘土剖面的磁性地层学研究证明，黄土高原北部风尘堆积的起始年代可以追溯到8．35Ma以前，通过进一步的磁化率测量和频率磁化率分析，发现佳县红粘土及上覆部分午城黄土—古土壤序列的磁化率和频率磁化率之间存在良好的正相关关系，表明成壤作用过程中由生物作用或风化作用形成的超顺磁颗粒和磁性矿物对磁化率和频率磁化率的增大具有重要贡献；同时，剖面中红粘土频率磁化率的百分含量明显高于上部午城黄土，指示了红粘土堆积较强的成壤作用，表明黄土高原普遍发育的红粘土堆积具有相似的磁学性质和古气候意义，并在空间尺度上可以对比。佳县风尘堆积的频率磁化率年代序列指示了3．6Ma以来，尤其是2．7Ma后气候波动加剧和北方干旱化增强。     

佳县红粘土堆积的磁学性质及其古气候意义

对佳县剖面红粘土作了较为详细的岩石磁学研究. 实验结果显示, 该地区红粘土堆积与黄土高原黄土-古土壤及其他红粘土堆积既具有相似的磁学性质, 又有明显的自身特点, 磁性矿物以磁铁矿、磁赤铁矿、赤铁矿为主, 褐铁矿/针铁矿含量较小. 同时, 红粘土与剖面上部午城黄土中的古土壤和黄土相似, 较强发育的古土壤层与弱发育的古土壤层相比, 显示低矫顽力特征和较高的超细颗粒含量, 说明在相对湿润气候条件下成壤作用的增强对超细颗粒的形成和磁性矿物的转化具有重要贡献, 体现出晚第三纪红粘土发育的古气候环境与黄土-古土壤相似, 具有波动变化的特点. 与黄土高原东部和南部风尘堆积的磁滞回线特征相比, 佳县红粘土样品达到饱和需要相对较高的磁场强度, 进一步证明了硬磁性矿物的存在和相应较弱的生物化学作用特征, 说明黄土高原北部与东部和南部的气候环境存在一定的差异性, 干旱化的程度相对较高.     

钱塘江河口周边钻孔磁性地层学研究及意义

长江三角洲地区的沉积历史和特征,是揭示我国东部沿海区域新生代以来构造演化与地理格局形成过程的重要窗口.本文基于磁性地层学方法,结合AMS14 C和光释光测年数据以及该地区硬质黏土标志层,对分布于钱塘江河口两侧的五个钻孔建立年代地层框架.结果表明,除河口北部一个钻孔底部年龄至高斯正极性期外,其余钻孔显示南部地区约200ka BP以来才开始沉积,最南端晚至约60ka BP.与该地区已有钻孔磁性地层学资料进行对比,认为长江三角洲部分区域沉积年龄超过百万年和"北厚南薄、东厚西薄"的特征,主要是受早期区域构造背景的影响,而长江三角洲大范围的沉积发生自约200ka BP以来,受构造缓慢沉降和海平面变化控制的细颗粒(黏土-粉砂粒级)从晚更新世才开始沉积,约60ka BP以后扩大至整个三角洲区域.     

黄土高原西部红粘土岩石磁学性质及其指示的亚洲内陆中中新世气候变化特征

对黄土高原西部庄浪红粘土进行详细岩石磁学分析表明,沉积物磁性由磁铁矿和赤铁矿主导,并且含有一定量的磁赤铁矿.中中新世大暖期红粘土中磁铁矿、磁赤铁矿含量显著升高;中中新世大暖期前后红粘土中的磁铁矿含量相对较低,赤铁矿相对含量较高,但并未显示较强的磁赤铁矿信息.磁性矿物的整体粒径表现为以SP,SD和PSD颗粒为主,MD颗粒较少.庄浪红粘土磁化率在16.5 ～ 13.8Ma出现峰值,与当时的夏季风强盛、降水丰富、成壤作用较强造成的亚铁磁性矿物相对含量增加密切相关.在全球气候变暖的中中新世大暖期,综合庄浪岩石磁学特征以及陆地和海洋的其他证据可以推测当时东亚冬、夏季风可能同时增强.