长江三角洲东部岛屿风尘堆积赤铁矿和针铁矿含量及古气候意义

长江三角洲东延海域嵊山岛屿风尘堆积地层是记录晚更新世晚期东亚季风演变的重要载体。采用漫反射光谱（DRS）法、柠檬酸钠-重碳酸钠-连二亚硫酸钠（CBD）浸提法结合标准赤铁矿、针铁矿建立标准铁氧化物含量与反射率之间的校准方程,定量重建了东部岛屿风尘堆积的赤铁矿、针铁矿含量的变化特征。结果显示,东海嵊山岛风尘堆积中赤铁矿的含量为0.18%~0.40%,平均值为0.31%,针铁矿的含量为0.7%~1.19%,平均值为1.11%。根据赤铁矿、针铁矿含量特征结合地球化学和环境磁学参数,分析其记录的古环境信息:54~46 ka B.P.时期内气候相对干燥,季风降水减弱,46~39 ka B.P.时期内气候相对潮湿,季风降水增强;46±4 ka B.P.时期的高值可能指示了一个冷事件。     

武夷山紫色土磁学特征及其对成壤的指示意义

紫色土是非地带性土壤,具有磁性本底值低的特征,是研究成土初始阶段土壤磁性矿物与成土因素关系的良好材料。目前,国内紫色土系统的环境磁学研究处于起步阶段。本研究以福建省武夷山市的紫色土剖面(简称WYS剖面,地理坐标为27°44′24″N, 118°00′36″E;海拔216.3 m)为分析对象。该剖面发育于白垩系紫红色粉砂质泥岩之上,厚度为0.9 m。通过系统的环境磁学研究,结合漫反射光谱一阶导数曲线、色度指标和常量地球化学元素指标,分析其磁学特征的层次分异,探讨磁学参数对成壤的指示意义。结果表明：1)WYS剖面以反铁磁性矿物赤铁矿为主。A层的亚铁磁性矿物磁铁矿含量略有增加,超顺磁(SP)颗粒含量更高,磁颗粒相对更细。成壤作用是造成A层和C层的磁学特征差异的主导因素。2)WYS剖面母岩具有易于物理风化、不易化学风化的特征。由于成土时间短,即便在湿热气候条件下,母质中磁性矿物转化微弱。母质和成土时间是影响紫色土磁学性质的主导因素。3)成壤过程中,少部分赤铁矿转化为磁铁矿。磁学参数的微小变化响应于弱成壤作用,表明紫色土磁学特征可以非常敏感地指示成壤强度。     

天山北麓典型黄土沉积序列的磁学特征及主控因子初探

新疆黄土岩石磁学特征与地层性质的对应关系具有鲜明的区域特征.本文选取沙湾黄土剖面进行较为系统的岩石磁学分析.研究结果表明,沙湾剖面的磁性矿物组成与黄土高原及新疆北部其他黄土剖面相似,以亚铁磁性矿物(如磁铁矿、磁赤铁矿)为主要的载磁矿物,同时含有一定量的不完全反铁磁性矿物(如赤铁矿、针铁矿)和顺磁性矿物.假单畴(PSD)和多畴(MD)为样品的主要磁畴特征,部分土壤样品中磁性矿物磁畴状态表现为单畴(SD).进一步分析发现,磁化率与地层对应关系较为复杂,剖面3m以上地层中的磁化率及其他相关磁学参数与成壤强度呈现正相关关系,全新世以来发育的古土壤中磁化率值较高,细颗粒磁性矿物含量也较高;而3m之下地层中磁学参数显著表现为风力强度驱动变化模式.古风场强度的变化可能对剖面整体磁学性质具有一定的影响,成壤作用受到风动力条件的制约,主要决定了较细颗粒磁性矿物的含量变化.xARM/SIRM参数与磁化率相比对地层成壤强度的指示作用更为明显.     

松辽盆地南部钱家店铀矿床后生蚀变作用及其对铀成矿的约束

目前对松辽盆地南部钱家店铀矿床成因的认识存在明显争议.本文利用偏光显微镜、扫描电镜、XRD等分析测试方法对该矿床后生蚀变作用进行了系统的研究,发现该矿床不同类型砂岩中矿物蚀变作用类型有:赤铁矿化、褐铁矿化、黄铁矿化、粘土化、碳酸盐化和铀矿化,其中黄铁矿化包括胶状黄铁矿化、草莓状黄铁矿化和粒状黄铁矿化,粘土化主要包括水云母化、高岭石化和伊利石化,碳酸盐化包括方解石化、铁白云石化和菱铁矿化.红色砂岩和黄色砂岩以赤铁矿化、褐铁矿化、水云母化、高岭石化、伊利石化和方解石化为主,但黄色砂岩中赤铁矿化、褐铁矿化及水云母化程度略低;灰色不含矿砂岩以微弱赤铁矿化、黄铁矿化、高岭石化、伊利石化、铁白云石化和菱铁矿化为主;灰色含矿砂岩中以黄铁矿化、高岭石化、伊利石化、铁白云石化、铀矿化和菱铁矿化为主;原生灰色砂岩以黄铁矿化和菱铁矿化为主.钱家店铀矿床演化历史和矿物之间的穿插关系分析显示,成岩期矿物蚀变以菱铁矿为代表,形成于中性-弱碱性环境;成矿早期矿物蚀变以赤铁矿、针铁矿、黄铁矿、水云母和高岭石等为代表,形成于酸性环境;成矿晚期矿物蚀变以伊利石和铁白云石为代表,形成于弱碱-碱性环境;成矿期后矿物蚀变以方解石为代表,形成于碱-强碱性环境.因此,钱家店铀矿床经历了成岩期中性-弱碱性环境→成矿早期酸性环境→成矿晚期弱碱-碱性环境→成矿期后碱-强碱性环境的转变.      

宝鸡剖面S5古土壤磁化率变化机制

运用岩石磁学和地球化学相结合的方法对宝鸡剖面S5和S3古土壤的磁性特征进行了详细对比分析,结果表明S5古土壤层Rb/Sr比值较高,S5古土壤形成期气候温暖湿润,成壤程度比S3时期强.S5层亚铁磁性矿物含量低于S3层,反铁磁性矿物主要为针铁矿;而S3层的反铁磁性矿物主要为赤铁矿.S5层土体表面及土壤空隙中可见大量黑褐色的铁锰胶膜分布,由于沉积后土壤长时期处于偏干或偏湿的氧化、还原交替环境中,细粒的磁铁矿和/或磁赤铁矿、赤铁矿溶解转化成褐铁矿、针铁矿等弱磁性矿物,主要转化成在局域湿润环境下能够稳定存在的针铁矿,这种磁性矿物的转化可能导致了成壤强的S5古土壤超顺磁亚铁磁性矿物含量的减少和磁化率的降低.     

渭河流域典型黄土剖面的环境磁学特征及其古气候意义

对黄土高原南部耀县全新世黄土地层的形成及保存环境进行了研究.结果表明:地层中磁性矿物主要为软磁性矿物,硬磁性矿物对地层的磁学性质贡献小;随着成壤强度的增加,硬磁性矿物的相对含量在减少.本区全新世地层的形成和保存环境为氧化环境,适宜用磁学手段反演全新世古气候.对磁化率和频率磁化率、无磁滞剩磁磁化率的对比分析,可以看出:成壤强度较低时,细粒磁性矿物相对于磁性矿物总量的增加速率相对较快;成壤强度较高时,细粒磁性矿物的相对含量会达到或趋近饱和,相对于磁性矿物总量的增加速率相对较慢.研究表明,在黄土地层中,χfd%和χARM/χ等指示细粒磁性矿物的磁学参数可以显示更细微的气候变化;在古土壤中,χlf的气候指示意义相对更好.     

渭河流域典型黄土剖面的环境磁学特征及其古气候意义

对黄土高原南部耀县全新世黄土地层的形成及保存环境进行了研究. 结果表明: 地层中磁性矿物主要为软磁性矿物, 硬磁性矿物对地层的磁学性质贡献小; 随着成壤强度的增加, 硬磁性矿物的相对含量在减少. 本区全新世地层的形成和保存环境为氧化环境, 适宜用磁学手段反演全新世古气候. 对磁化率和频率磁化率、无磁滞剩磁磁化率的对比分析, 可以看出: 成壤强度较低时, 细粒磁性矿物相对于磁性矿物总量的增加速率相对较快; 成壤强度较高时, 细粒磁性矿物的相对含量会达到或趋近饱和, 相对于磁性矿物总量的增加速率相对较慢. 研究表明, 在黄土地层中, χfd%和χARM/χ等指示细粒磁性矿物的磁学参数可以显示更细微的气候变化; 在古土壤中, χlf的气候指示意义相对更好.     

花岗岩上发育的亚热带红土岩石磁学特征

本文对发育于花岗岩上的两个亚热带红土剖面进行了系统的岩石磁学研究,测试了磁化率、频率磁化率、等温剩磁、非磁滞剩磁、磁滞回线等常温磁学参数,选取代表性样品进行了高低温岩石磁学分析,拟探讨亚热带红土磁性矿物的特征及湿热环境下土壤中磁性矿物的转化规律。实验结果表明:亚热带红土的强磁性矿物为磁铁矿、磁赤铁矿;弱磁性矿物为赤铁矿和针铁矿,滞水土层中含有纤铁矿。花岗岩具有较强的磁性,在其上发育的红土也因此具有较强的磁性。花岗岩中的亚铁磁性矿物的磁畴以多畴占主导地位,随着风化强度的增强,逐渐形成较细粒的超顺磁与单畴磁性矿物。亚热带红土中的磁赤铁矿与位于半干旱区黄土高原成土作用形成的磁赤铁矿存在着磁学性质上的差异,表现为具有更高的居里点(约600℃和640℃),可能说明亚热带红土中的磁赤铁矿粒径更粗。两个剖面在磁学性质上存在着明显的差异,泉州剖面磁性矿物以磁铁矿为主,磁化率最高可达1823×10~(-8)m~3/kg,平均值为1033.1×10~(-8)m~3/kg,具有较低的剩磁矫顽力;福州剖面磁性矿物以磁铁矿和部分热稳定磁赤铁矿为主,磁化率最高为385.73×10~(-8)m~3/kg,平均值为91.5×10~(-8)m~3/kg。基于磁学参数分析,认为母质与后期成土作用共同造成了两个剖面的磁学性质差异,但后者起主导作用。磁化率在两个剖面中,均随着深度减小而减小,与温带地区表层土磁化率增强有很大区别。湿热环境条件下,强磁性矿物溶解或转化为弱磁性矿物的程度主导剖面磁化率变化。     

西昆仑山黄土的岩石磁学特征及其磁化率增强机制

成壤过程中形成的细颗粒的软磁性矿物被认为是导致古土壤磁化率增加的主要原因。但近来的研究表明,在一些地区,尤其是靠近沙漠边缘的黄土-古土壤序列,源区对黄土磁化率的影响要远大于成壤作用。因此,有必要对不同地区、不同环境条件下的典型黄土堆积进行详细的岩石磁学研究。日前,我们在西昆仑山北侧钻取了一根长达671m的岩芯,这为研究极端干旱区黄土的岩石磁学性质提供了难得的契机。本文对第一期黄土钻探得到的207m岩芯进行了详细的岩石磁学研究,结果表明: 昆仑山黄土的主要载磁矿物为磁铁矿和磁赤铁矿,同时还含有少量的针铁矿、赤铁矿;  该地区磁化率的变化主要受源区粗颗粒的软磁性矿物含量的影响,成壤作用形成的细颗粒磁性矿物对磁化率的贡献极小;  磁化率、粒度在0.5Ma左右急剧升高和变粗,主要与气候干旱化加剧有关。     

还原成岩作用对磁性矿物的影响及古气候意义:以长江口水下三角洲岩芯YD0901沉积物为例

本文对长江口水下三角洲岩YD0901(31°11′N,122°30′E)中0～34.22m的沉积物进行高分辨率岩石磁学研究,结果表明:阶段Ⅰ (0 ～ 8m)中磁性矿物含量高,含有磁铁矿、赤铁矿及少量的硫化物;阶段Ⅱ(8.0～34.2m)中磁性矿物含量低,磁性矿物包括粗颗粒磁铁矿、赤铁矿和铁的硫化物.磁参数结果指示了沉积物垂向上氧化还原环境的改变,由还原环境(阶段Ⅱ)转为氧化环境(阶段Ⅰ).受成岩作用影响,阶段Ⅱ中的细颗粒的磁铁矿颗粒被溶解而生成铁的硫化物,但是粗颗粒磁铁矿和赤铁矿受成岩作用影响较小,可以提取原生的古气候信息.根据磁性矿物含量和矫顽力的变化在1300年至7000年之间识别出4个气候突然变冷事件,沉积物磁性矿物矫顽力反映的气候变化周期为800年和220年.     

陕南丹凤茶房村黄土-古土壤剖面色度参数特征

以丹凤县茶房村黄土-古土壤剖面为对象, 研究了该区黄土色度参数的变化规律及其主控因素。结果表明, L*(亮度)在黄土层中出现峰值, a*(红度)、a*/b*(红度/黄度)在古土壤层出现峰值, 色度参数的峰谷变化特征与该区黄土-古土壤地层旋回相吻合。L*(亮度)的变化与有机质含量密切相关;a*(红度)、a*/b*(红度/黄度)的变化则受控于铁氧化物的种类和含量。尽管三者的受控因素不同, 但都与风化成壤强度密切相关, 且与磁化率形成良好的对比, 可作为良好的气候代用指标, 间接地反映该区气候和成壤环境的变化规律。     

北大西洋ODP1049C孔Aptian-Albian期高频旋回大洋红层的成因:矿物学证据

北大西洋ODP171B航次1049C孔Aptian-Albian期沉积以出现大洋红层与灰色、白色沉积物高频旋回为特征。为了探讨大洋红层的成因,本文进行了矿物学、地球化学、沉积学等方面的研究。漫反射光谱、磁化率和活性铁数据表明,赤铁矿、针铁矿的出现是导致样品由白色向红色转变的矿物学原因。棕色和橙色样品中出现赤铁矿和针铁矿的特征峰,FeR/FeT平均值分别为0.23和0.24,明显区别于其他颜色的样品。磁化率与红层成良好的正相关关系,说明铁氧化物矿物含量的变化是导致磁化率变化的原因。X射线衍射结果表明,不论颜色如何,样品中均含伊利石、高岭石、蒙脱石、绿泥石等粘土矿物,其分布与样品颜色没有直接关系,很可能反映当时物源区气候稳定。ODP1049C孔岩芯沉积物出现橙色、棕色、白色、灰色等颜色的高频变化,颜色过渡接触界线清晰,说明导致红色变化的赤铁矿和针铁矿是沉积期低温氧化的产物。棕色样品中CaCO3含量最低,推测红层所对应的氧化条件是由于较低的有机质堆积速率造成的。     

Magnetic anisotropy of hematite natural crystals: increasing low-field strength experiments

Hematite is a very abundant mineral in natural rock samples. Despite being one of the most important carriers of remanent magnetization, its magnetic anisotropy is not well understood partially due to its high coercivity and complex behavior. In particular, the field intensity beyond which the Rayleigh relation no longer holds varies from one crystal to another. This field threshold is usually less than the field used in most commercial instruments. The nonlinear behavior of low-field susceptibility may thus hinder the magnetic fabric analysis. We have carried out an intensive study of the low-field bulk susceptibility and anisotropy of magnetic susceptibility (AMS) at increasing low fields in the range of 2–450 A/m (effective value) in a collection of hematite natural crystals. Standard rock magnetic properties, X-ray diffraction, and mass spectrometry have also been determined in order to discover the parameters influencing the low-field susceptibility variations with field. The AMS principal directions, the shape of the AMS ellipsoid, and the degree of anisotropy are the parameters that can vary with different applied fields. It has been found that there is no correlation between magnetic properties like coercivity or saturation magnetization and the range in which the Rayleigh approximation is valid. However, there seems to be a correlation with the peak width determined from X-ray diffraction, suggesting that the Rayleigh region in hematite crystals is related to the spatial orientation of the physical domains within the basal plane.     

川西高原理县黄土磁学特征及其影响因素

川西高原河谷阶地和断陷盆地广泛分布厚层风成黄土-古土壤序列,目前对其磁学性质变化机制及古气候意义研究还很薄弱。文章对该区理县黄土-古土壤剖面进行了系统的岩石磁学研究,确定了其磁性矿物种类、含量和颗粒大小的特征及其变化规律。通过结合粒度、色度与地球化学参数,进一步探讨了理县黄土-古土壤磁性的主控因素。结果表明:1)理县剖面同时含有强磁性矿物(为磁铁矿和磁赤铁矿)以及弱磁性矿物(为赤铁矿和针铁矿);2)相对黄土层,古土壤层含有更高比例的亚铁磁性矿物;3)成土过程中生成的大量细小强磁性矿物颗粒,是古土壤层S1磁化率增加的主导因素,该模式与黄土高原相似;4)结合色度以及磁学性质,可以较为明确地区分成壤强度;(5)理县黄土剖面物源复杂,磁学特征受到沉积物来源、后期流水和气候的共同作用,利用单一磁学性质(比如磁化率)进行古气候研究会造成多解性。     

江西信江盆地上白垩统风成红层的古地磁研究

红层是古地磁学的重要研究对象之一。以往对河湖相红层的古地磁研究较多,而对于风成红层的研究较少。因 此,对于风成红层剩磁记录是否可靠等基本问题仍然缺乏清晰的认识。文章对江西信江盆地上白垩统圭峰群塘边组风成 红层和河口组河流相红层开展了古地磁研究,并通过对比风成红层与河流相红层的古地磁结果,探究风成红层剩磁记录 的可靠性及不同沉积过程对古地磁记录的影响。逐步热退磁实验结果显示仅有19% 的塘边组风成红层分离出稳定的特征 剩磁,而且其强度衰减曲线为凸形,表明特征剩磁为碎屑赤铁矿携带的原生剩磁。其平均方向为Ds=15.6 °, Is=28.9 °, n= 25, κ=13.0, α95=8.3 °;对应的古地磁极为Latitude=70.7 °, Longitude=245.6 °, A95=6.8 °。该古地磁极与赣州地区河湖相红层 的古地磁极及华南晚白垩世的古地磁极位置一致,表明风成红层的剩磁记录是可靠的。河口组河流相红层绝大部分样品 未能分离出稳定的特征剩磁。磁化率各向异性结果显示塘边组和河口组为沉积组构。岩石磁学结果表明,载磁矿物为赤 铁矿和磁铁矿。通过对塘边组风成红层的薄片观察和红度值比较等进一步研究表明,颗粒粒度和胶结程度可能对红层剩 磁记录的稳定性有一定影响。     

江西信江盆地上白垩统风成红层的古地磁研究

红层是古地磁学的重要研究对象之一。以往对河湖相红层的古地磁研究较多，而对于风成红层的研究较少。因 此，对于风成红层剩磁记录是否可靠等基本问题仍然缺乏清晰的认识。文章对江西信江盆地上白垩统圭峰群塘边组风成 红层和河口组河流相红层开展了古地磁研究，并通过对比风成红层与河流相红层的古地磁结果，探究风成红层剩磁记录 的可靠性及不同沉积过程对古地磁记录的影响。逐步热退磁实验结果显示仅有19% 的塘边组风成红层分离出稳定的特征 剩磁，而且其强度衰减曲线为凸形，表明特征剩磁为碎屑赤铁矿携带的原生剩磁。其平均方向为Ds=15.6 °, Is=28.9 °, n= 25, κ=13.0, α95=8.3 °；对应的古地磁极为Latitude=70.7 °, Longitude=245.6 °, A95=6.8 °。该古地磁极与赣州地区河湖相红层 的古地磁极及华南晚白垩世的古地磁极位置一致，表明风成红层的剩磁记录是可靠的。河口组河流相红层绝大部分样品 未能分离出稳定的特征剩磁。磁化率各向异性结果显示塘边组和河口组为沉积组构。岩石磁学结果表明，载磁矿物为赤 铁矿和磁铁矿。通过对塘边组风成红层的薄片观察和红度值比较等进一步研究表明，颗粒粒度和胶结程度可能对红层剩 磁记录的稳定性有一定影响。     

沉积物中铁氧化物的定量方法及其 在白垩纪大洋红层中的应用

赤铁矿和针铁矿是自然界中最稳定的两种铁氧化物,广泛存在于地球的各个圈层。很多沉积物的颜色都是由它们引 起的,它们的形成和保存具有重要的环境指示意义。实验室中赤铁矿和针铁矿的表征和鉴定手段很多,但受其含量低、结 晶差、颗粒细小难分离等因素的困扰以及某些测试方法自身的限制,能用于铁氧化物定量分析的方法很少。文中就常用的 基于X射线衍射（XRD） 和漫反射光谱（DRS） 的铁氧化物定量方法进行了系统评价。在定性分析的基础上,采用基于 XRD的K值法获得西藏床得剖面红色页岩中赤铁矿的含量为3.81％~8.11％,采用DRS与多元线性回归相结合的方法获得北 大西洋ODP1049C孔12X岩芯段棕色层中赤铁矿和针铁矿的含量分别为0.13％~0.82％和0.22%~0.81％,橙色层中赤铁矿和 针铁矿的含量分别为0.19%~0.46％和0.29%~0.67％。与其它分析结果的比较表明,这两种定量方法在白垩纪大洋红层中的 应用是可行的。但在实际应用时,首先要通过XRD和DRS相结合来提高定性分析的准确性,然后通过综合分析铁氧化物的 预判含量范围和结晶程度来选择合适的定量方法。     

冲绳海槽现代沉积物磁学性质分布特征与环境的关系

选取东海陆架至冲绳海槽槽底平原的110个表层沉积样品,通过磁化率、等温剩磁、非磁滞剩磁和饱和等温剩磁等多种磁学参数测量试验手段,分析探讨了沉积物磁性与物质来源及环境的内在联系,指出不同沉积环境中,各磁性参数表现出不同的磁性特征。冲绳海槽东槽底平原沉积物因含有较多的火山物质,磁学特征与其它沉积环境有明显差异,各磁性参数特征值明显较强。CaCO3含量与磁性参数没有明显的相关性,但在高含量区可能对沉积物磁性矿物的含量具有稀释作用,使沉积物表现出相对减弱的磁性特征。     

Ferrimagnetic minerals in red paleosols of Pleistocene Epoch, eastern China

The type,grain size and origin of ferimagnetic minerals separated from red paleosols of pleistocene Epoch(Q2)in eastern China ,were studied by using mineral magnetic measurement,X-ray powder diffraction and electron microscopy.Results showed that the iron oxider in red paleosols were composed of hematite(α-Fe2O3),maghemite(γ-Fe2O3) and goethite(α-FeOOH),Mineral magnetic parameters and X-ray diffraction patterns indicated that maghemite was the dominant remanence carrier in red paleosols,which is characterized by superparamagnetic(SP) and stable single domain(SSD) grains,The variations of magnetic susceptibility(χ） ,anhysteretic magnetic susceptibility(χRAM）and saturation isothermal remanent magnetization(SIRM) for red paleosols following heating to various temperatures showed two peak values at 700℃ and 900℃.The spherulitic magnetic particles measuring 250-1000μm in diameter in red paleosols were separated by the magnetic separation method,indicating that these magnetic particles were an assemblage of superparamagnetic and stable single domain ferrimagnetic grains,It is suggested that the ferrimagnetic minerals of red paleosols be a pedogenic ferrimagnetic component under high temperature and high humid conditions in the Pleistocene Fpoch(Q2).It is concluded that the magnetism characteristics of red paleosols can be used to evaluate the environmental changes of Quaternary in eastern China.     

应用矿物磁测技术和X射线衍射研究氧化土中的磁性矿物

应用矿物磁测、Ｘ射线衍射和化学分析对氧化土的磁性矿物进行了研究。结果表明矿物磁测及磁分离技术与Ｘ射线衍射结合是鉴别土壤中磁性矿物的类型及其晶粒特征的有效方法,证明氧化土中的主要氧化铁矿物是赤铁矿和磁赤铁矿,针铁矿次之,磁铁矿偶见,其磁赤铁矿的含量可达１．６２％￣１．９２％。土壤中磁性矿物的晶粒特征多以超顺磁性和稳定单畴态存在,认为磁性矿物的成因是通过缓慢的成土化学作用产生的。