罗布泊自生胶黄铁矿对磁性参数χARM/SIRM指示意义的影响

沉积物中磁性矿物的颗粒大小具有重要环境指示意义,是环境磁学研究的重要内容。磁性参数非磁滞剩磁磁化率/饱和等温剩磁（χ_ARM/SIRM）常被用于指示磁性颗粒大小,当沉积物磁性特征为较粗的多畴（MD）颗粒主导时表现为低值,而为较细的单畴（SD）颗粒主导时表现为高值。本研究对罗布泊盐湖LB剖面的沉积物进行了系统环境磁学测试,结果发现剖面中含有5个χ_ARM/SIRM值低于上覆层和下伏层的层位,指示其磁性颗粒较粗。但磁滞参数和扫描电镜结果显示这5个层位磁性颗粒明显细于上覆层和下伏层沉积物,显示χ_ARM/SIRM在这5个层位的指示意义失真。矿物鉴定结果显示这5个层位的主导磁性矿物为早期成岩成因的SD胶黄铁矿,赋存形态主要为颗粒团聚体、单颗粒或颗粒团聚体附着于硅酸盐矿物表面以及分布于薄片状硅酸盐内,这种赋存形态导致其具有较强的磁相互作用,并限制了χ_ARM的增加,最终造成χ_ARM/SIRM下降,指示意义失真。本研究显示当沉积物中存在胶黄铁矿等自生矿物时,利用比值参数χ_ARM/SIRM判断磁性矿物颗粒特征需谨慎。     

长江口潮滩植物对沉积物铁的地球化学循环及磁性特征的影响

通过长江河口高潮滩芦苇带沉积物柱状样CYLWA 1活性铁、有机质、粒度分析及磁性测量,探讨潮滩植物对沉积物铁的地球化学循环及磁性特征变化的影响。结果显示,沉积物柱状样总体上以Fe2 + 占优势,且含量随深度逐渐增加。但在亚表层 (10～ 2 0cm),由于根系的释氧作用,存在着以Fe3 + 占优势的氧化层。在 10～ 2 0cm这一氧化层,指示细颗粒磁性矿物的参数 (χ_fd、χ_ARM)明显减小,而反映磁性矿物类型的参数 (B_CR、SIRM/ χ)显著增大,指示了亚铁磁性矿物颗粒变粗,不完整反铁磁性矿物明显富集,这一现象反映了氧化层不完整反铁磁性矿物的相对富集     

西菲律宾海西部沉积物磁学特征及其环境意义

磁学参数作为有效的气候环境变化替代指标,能为古环境演变和沉积物物源研究提供有价值的信息。对取自西菲律宾海西部的GX72柱状样沉积物进行系统的环境磁学研究,测量了磁化率(χ)、非磁滞剩磁(ARM)、等温剩磁(IRM)、磁化率变温曲线(κ-T曲线)、磁滞回线等磁学参数或曲线。结果表明,GX72柱状样沉积物中携磁矿物以低矫顽力磁铁矿为主,粒径以较粗粒准单畴(PSD)为主,这些磁性颗粒主要来源于河流输入的陆源碎屑物质,风成粉尘较少。剖面上多个磁学参数呈现出相同或相反的变化趋势,反映古气候对沉积物磁学性质的制约。χ高值样品通常对应于高饱和等温剩磁(SIRM)值、低ARM/SIRM值、低χARM/χ值以及低χfd值;这类沉积物样品中磁性矿物的含量相对更高,粒度相对较大,可能形成于冷期(相对)。相反,χ低值样品通常对应于低SIRM值、高ARM/SIRM值、高χARM/χ值以及低χfd值,这类样品中磁性矿物的含量相对较低,粒径相对较小,代表相对暖期沉积。     

罗布泊Ls2孔近7.1Ma以来沉积物的环境磁学研究

塔里木盆地的高分辨率环境记录对于理解西部干旱乃至全球变化至关重要.湖泊沉积物的磁学参数能够记录沉积环境和古气候信息.罗布泊地区是受西风影响的典型区域.本文选取罗布泊Ls2孔7.1Ma以来长度达1050.6m的沉积物进行详细的岩石磁学与环境磁学研究.结果表明,磁铁矿和赤铁矿是沉积物中主要载磁矿物.钻孔底部和上部的沉积物磁铁矿含量相对较高,中部强磁性矿物浓度降低导致赤铁矿占主导.磁性矿物以PSD (pseudo-single-domain)颗粒为主,并含有极少量的SP(super-paramagnetic)颗粒.罗布泊Ls2孔的S-ratio比值表明,7.1～5.6Ma气候为相对较干旱和相对较湿润交替出现,5.6～3.6Ma干旱化加剧,3.60～0.74Ma有所缓和,0.74～OMa干旱化最为强烈,其中5.1Ma和3.6Ma是两个明显的转折点.多磁学参数表明,晚中、上新世以来罗布泊地区的磁性矿物含量的变化,可以反映罗布泊地区气候渐进式的干旱化过程.     

杭州湾北岸芦潮港潮滩沉积物磁性特征的年际变化及其粒度控制

对杭州湾北岸芦潮港潮滩2007-2010年固定点沉积物进行了逐月的磁性测量和粒度分析,探讨了磁性特征的月际、年际变化及其与粒度的关系。结果显示,2007-2009年,芦潮港潮滩沉积物的磁性特征呈现出相似的季节性变化特征,磁性参数χ、χARM、SIRM以及比值χARM/SIRM总体上在12月次年7至月表现为高值,8-11月为低值,S-300变化趋势与之相反。粒度分析显示,每年12月至次年7月沉积物粒度总体较细,8-11月较粗,这说明潮滩较细沉积物中含有较多的亚铁磁性矿物,与已报道的2004-2005年研究结果相似。相比前三年,2010年1-7月及12月沉积物磁性矿物含量相对下降,8-11月份磁性矿物含量相对上升,导致2010年磁性参数月际变化幅度减小。同时,2010年沉积物粒度月际变化特征也发生了改变,即1-7月及12月沉积物粒度变粗,8-11月沉积物变细。相关分析表明,磁性参数与粒度之间的关系在2007-2010年中没有发生明显的变化,说明2010年沉积物粒度月际变化模式的改变是磁性特征月际变化改变的主导因素。尽管如此,长江流域来沙下降对河口潮滩沉积物物源的可能影响,仍需予以长期关注。     

石英尾砂对濠河上游沉积物污染的磁学响应

濠河上游沉积物和石英尾砂磁学参数及SiO₂质量分数(w(SiO₂))分析结果表明,沉积物中w(SiO₂)高达80%以上,说明沉积物已被石英尾砂严重污染。磁测结果显示,沉积物与石英尾砂的磁学特征基本相同,这2类样品中的主要磁性矿物是磁铁矿,含量较低,磁性矿物粒径较宽,主要为0.1~5 μm;这主要是大量石英尾砂进入濠河后,在其稀释作用下,沉积物磁性减弱,使磁性矿物的粒径变粗。沉积物中w(SiO₂)与磁学参数(χ、SIRM和χ_ARM)存在负相关关系(-0.83≤R≤-0.61),表明磁学参数能反映石英尾砂对沉积物的污染程度,其值越低说明石英尾砂对濠河污染越严重。     

三门峡会兴沟剖面黄土—古土壤序列的岩石磁学研究

岩石磁学是古地磁学和环境磁学研究的基础,是鉴定岩石和沉积物中磁性矿物种类、粒度和含量的有效途径。对黄土高原东南部三门峡盆地的水沟—会兴沟旧石器遗址会兴沟剖面黄土—古土壤序列(S_0~S_8)进行系统的岩石磁学研究表明:本剖面沉积物的主要载磁矿物为磁铁矿、磁赤铁矿和赤铁矿,显示准单畴(PSD)磁性颗粒特征。所有磁学参数曲线均表现出基本一致的变化特征,与深海氧同位素曲线能够很好的对应,反映了第四纪以来的冰期—间冰期旋回中,东亚季风影响下的风尘黄土堆积中磁性矿物种类、粒度和含量的周期性变化特征。黄土中高矫顽力磁性矿物的相对含量要高于古土壤中的,而随着成土作用的加强,在古土壤中细粒的低矫顽力磁性矿物显著增加的同时,其中高矫顽力磁性矿物的绝对含量也相应增加。质量磁化率(χ)与非磁滞剩磁磁化率(χ_(ARM))和饱和等温剩磁(SIRM)及磁粒度参数χ_(ARM)/SIRM和χ_(ARM)/χ均呈明显的正相关关系,表明由成土作用产生的单畴(SD)颗粒和较小PSD颗粒对磁化率增强有显著的贡献。     

伊朗西部Shooshtar黄土岩石磁学特征及增强机制研究

黄土由风积形成,黄土堆积的地层不仅记录了古气候冷暖变化,地表分布的黄土区常常是旱作农业高度发展地区,并可能发展为古文明起源地,如中国黄河流域。两河流域的古巴比伦古文明是世界上最古老的文明,伊朗西部地区是两河流域古巴比伦文明的重要组成部分,也是古代丝绸之路重要的途径地;位于两河下游的波斯湾入海口附近,分布着大面积尚未被认识的风成黄土。文章通过对伊朗西部胡齐斯坦省Shooshtar(SH)地区所采集的疑似风成沉积物样品进行系统的环境磁学、粒度、稀土元素,以及漫反射光谱测量,探究该剖面的磁学性质及其磁性增强机制,以发掘其蕴含的环境信息。结果表明:SH剖面具有风成黄土粒度分布特征和风积物稀土元素分布特征;磁性矿物以软磁性矿物磁铁矿和磁赤铁矿为主,并含少量硬磁性矿物针铁矿和赤铁矿,磁性颗粒以粗SSD颗粒为特征。该剖面磁性的增强受微弱的成壤作用和外源输入的磁性矿物共同影响,而外源输入的磁性矿物贡献更显著,SH剖面与东北部黄土-古土壤磁化率增强机制相似,但又存在区别,主要源于外源输入磁性矿物的差异和区域降水差异所导致的成壤强度不同。     

天山北麓黄土记录的30万年以来古气候演变

对天山北麓黄土分布特点与形成年代的研究,以及以此为载体应用各代用指标的古气候重建已经取得了不少进展。在前人工作的基础上,选取黄土—古土壤序列分明,底部S3古土壤发育的鹿角湾剖面为主要研究对象,结合天山北麓的其他多个典型黄土剖面,运用色度、粒度、常量地球化学元素含量和环境磁学参数等指标,探讨大约30万年以来的古气候演变。鹿角湾黄土实验结果显示,各古气候代用指标随剖面深度变化与黄土—古土壤更替大概一致,剖面上部（L2及其以上）与下部区别明显。粒度分布揭示黄土物源输入主要受控于两股不同风系,随黄土古土壤的更替两者的主次地位发生变化。环境磁学实验结果显示,剖面下部磁性弱,频率磁化率低,但古土壤层稳定单畴含量较高,反映湿润成壤环境下超顺磁亚铁磁性矿物溶解或转化为弱磁性矿物;剖面上部比剖面下部的磁性要强,磁性矿物粒度更粗;S0为磁性成壤增强模式,与其他黄土古土壤层不同。再结合其他典型剖面的记录,可以推断研究区30万年以来有干旱化的趋势,但S2发育阶段总体上可能比S3发育阶段略为湿润,这一阶段之后气候明显变干,S1发育阶段明显比S2与S3发育阶段干旱,干旱化趋势一直保持至全新世开始之前。     

东太平洋水合物海岭钻井沉积物铁硫化物的磁学特征及其意义

对ODP(大洋钻探Ocean Drilling Program)204航次在水合物海岭南峰钻取的1245B、1249C、1251B和1252A孔岩心进行磁学分析,结合自生黄铁矿集合体结果探讨沉积物中的铁硫化物的磁学特征及其与甲烷渗漏、水合物赋存的关系。结果表明：4个钻孔岩心中磁性矿物含量总体不高,主要为中、低矫顽力的软磁性矿物,载磁矿物为亚铁磁性的磁铁矿、胶黄铁矿和磁黄铁矿。沉积物中自生黄铁矿是甲烷厌氧氧化(AOM)作用下硫酸盐还原的主要产物,减缓了磁性矿物含量、颗粒大小差异对χARM、HIRM和SIRM/χ的影响,加大了χ/χARM、ARM/SIRM对磁性矿物含量的敏感度。自生黄铁矿集合体含量随深度的变化可能反映古代AOM活动。在甲烷渗漏、水合物赋存背景下,胶黄铁矿和磁黄铁矿的赋存可能是局部与水合物相关的氧化还原作用产物,也可能是早更新世末、中更新世以来某一时期硫酸盐甲烷转换带(SMTZ)快速上移的产物。早更新世沉积层内连续的胶黄铁矿沉积反映了孔隙水中HS-不足的还原成岩环境,与甲烷渗漏、水合物的赋存无关。     

Late Quaternary loess deposition in the southern Chaiwopu Basin of the northern Chinese Tian Shan foreland and its palaeoclimatic implications

The piedmont aeolian sediment in Central Asia is has been widely used for Quaternary palaeoclimatic reconstructions. Here we present detailed sedimentological and rock magnetic investigations on 188 samples from the ~9.4‐m‐thick Urumqi River section (URS) in the southern Chaiwopu Basin of the northern Chinese Tian Shan foreland. Optically stimulated luminescence (OSL) dating constrains the time‐span of the URS loess sedimentation from c. 28 to c. 6.8 ka. This chronology implies that the onset of the URS loess sedimentation is approximately synchronous with the Shangwangfeng Glaciation (MIS 2) in the headwaters of the Urumqi River. Analyses of sediment grain size and rock magnetic parameters indicate that sediment grain‐size composition controls magnetic properties of the URS loess, i.e. the wind intensity model, distinct from the pedogenic model interpreting the variations in magnetic properties of the loess in the Chinese Loess Plateau (CLP). Overall, the variations in sediment grain size and magnetic properties throughout the URS indicate that the present study area was dominated by a climate of strengthened wind associated with gradually intensified aridity during the latest Pleistocene. In contrast, the intensity of aridity and coldness during the early Holocene gradually became relatively weakened.     

A palaeomagnetic and mineral magnetic study of the loess sequence at Liujiapo,Xian, China

Employing an average vertical sampling interval of 20 cm, oriented samples were collected from 26 m of the loess section at Liujiapo, near Xian, China in order to refine the existing magnetostratigraphic record. Palaeomagnetic results reveal two short reversed-polarity subzones within a profile of predominantly normally magnetised sediments, an interpretation that is at variance with previous results from this section and from other studies of Chinese loess. Investigation of sediment mineral-magnetic properties indicates a close correspondence between down-section variations in intensity of magnetisation, susceptibility and saturation isothermal Journal of Quaternary Science remanence (SIRM), and lithology. The ratios IRM_-100mT/SIRM and SIRM/ susceptibility appear to be particularly sensitive indicators of the degree of soil development and hence of palaeoclimate.     

潮滩表层沉积物磁性特征的季节性变化及其对沉积动力作用的响应:以杭州湾北岸为例

根据2004年9月—2005年8月杭州湾北岸中潮滩固定观测点重复采集的表层沉积物的磁学参数和粒度分析,探讨了研究区域潮滩沉积物磁学性质的季节性变化及其对沉积动力的响应。 结果表明, 该观测点潮滩沉积物磁学参数存在显著的月际变化,2004年12月底—2005年5月上旬的半年中,SIRM、χARM、χfd%、χARM/χ、χARM/SIRM等参数出现高值,指示了沉积物中含有较多的细晶粒亚铁磁性矿物,对应于潮滩淤积时段和较细的沉积物粒级组成,其余各月上述磁参数值较低,对应于潮滩沉积物较粗的侵蚀期。上述结果表明,沉积物的磁性特征可以很好地反映潮滩冲淤过程中沉积动力的变化。     

Late Cenozoic orogenic history of Western Qinling inferred from sedimentation of Tianshui basin, northeastern margin of Tibetan Plateau

The Western Qinling orogenic belt marks the northeastern margin of the Tibetan Plateau. Its late Cenozoic orogenic history is recorded in an excellent sedimentary sequence exposed in the Tianshui sub-basin of the Longzhong basin. According to the magnetostratigraphic analysis from the Yaodian and Lamashan sections, we speculate that the late Cenozoic Tianshui basin accumulated lacustrine/floodplain deposits from ~14.8 to ~2.6?Ma. In addition, detrital apatite fission-track thermochronologic and paleocurrent data reveal that the detritus of the Tianshui basin mostly derived from the Western Qinling and that the youngest population age represents a ~14?Ma volcanic intrusion, which can be related to the lithospheric deformation and uplift of the Tibetan Plateau. Furthermore, two stages of variations in depositional facies and average accumulation rates were attributed to the pulse uplift and deformation of the Western Qinling at 9.2–7.4 and ~3.6?Ma.     

早更新世以来青藏高原隆升作用在塔里木盆地腹地的响应

自约55Ma印度-欧亚板块碰撞,青藏高原经历持续挤压,发生多次阶段性隆升作用.晚新生代以来强烈隆升作用不仅造就了青藏高原北部强烈的构造变形效应,还引起了大规模的干旱化.位于塔里木盆地腹地(N38° 40.911′,E80°18.484′)的玛扎塔格褶断带东西向延伸约300km,南缘发育出露连续、完全的早更新世地层,岩性主要以灰黄色泥岩、粉砂质泥岩、粉砂岩为主,含有薄层粗砂岩及砾岩.本文延展了原来研究剖面,共采集古地磁样品90块共9个采点.系统热退磁结果揭示出了正反极性,高分辨率的磁性地层学及野外磁化率研究确定研究剖面时代约为2.2～0.1Ma,对玛扎塔格整个剖面地层的年龄控制提供了限定.利用MS2磁化率仪对野外剖面现场测量,采集209米695点数据.通过与深海氧同位素比对分析,说明磁化率结果不仅较好揭示了全球气候变化,还精确记录了约1.8Ma、1.2Ma、0.9Ma、0.65Ma等多期构造活动,并且直接证明年龄约0.05Ma的地层发生了较强构造变形.青藏高原早更新世以来隆升过程具有脉冲特征,约0.9Ma的强烈隆升使主体达到冰冻圈,起到的屏障效应使塔里木盆地开始较快速干旱化,同时为黄土高原提供了更多风尘物质和增强了对粉尘的搬运能力,导致巨厚的粗粒上砂岩层L9形成.     

浑善达克沙地南缘晚更新世黄土-古土壤序列的高分辨率磁性气候记录

浑善达克沙地处于季风边缘区,目前对该区域末次间冰期以来的古气候演化历史及其动力学机制尚不清楚。文章以浑善达克沙地南缘山间低洼地带北沟剖面总厚度4.72 m(未见底)的黄土-古土壤序列为研究对象,开展了光释光测年和精细的岩石磁学、环境磁学、地球化学和漫反射光谱分析。结果表明:1)该剖面记录了末次间冰期以来完整的风成堆积历史,并通过东亚夏季风指标(Rb/Sr及χARM/χ)与深海氧同位素曲线的对比建立了13万年来该黄土-古土壤序列精细的年龄模式;2)在黄土高原上常规的用来指示成壤强度和夏季风强度的磁参数并不完全适用于干旱-半干旱地区(400 mm等降水线附近)的风成黄土,而地球化学指标在指示季风边缘区的地球化学风化过程上表现出一定的合理性,北沟剖面复杂的磁信号可能是对末次冰期季风边缘区显著减弱的夏季风的阈值响应;3)在末次间冰期东亚夏季风可以延伸到内蒙古中东部,北沟剖面记录了浑善达克沙地南缘末次间冰期以来区域古季风的演化历史。     

宁武天池干海湖泊沉积物的部分非磁滞剩磁研究

应用部分非磁滞剩磁(pARM)谱,对山西宁武天池干海湖泊沉积物携带的磁信息研究表明,粗磁铁矿颗粒(MD)是主要载磁矿物颗粒,其pARM谱在低矫顽力区间(AF20 mT)达到最高值;而细磁铁矿颗粒(PSD-SD)为次要载磁颗粒,其pARM谱在高矫顽力区间(AF20 mT)稍有突起。但是,剖面三个层位具有不同特征,上层(大约7.3~4.0 ka)的粗磁性矿物颗粒含量最高,下层(大约12.0~13.0 ka)次之,而中层(大约12.0~7.3 ka)相对最低;中层的细磁性颗粒含量最高,下层和上层的细磁性颗粒含量次之。pARM谱分析结果与磁滞曲线测量获得的磁畴结果一致。在较高的交变磁场区间获得的pARM可以有效地压抑粗磁颗粒的信息,进而使细磁颗粒的信号增强。应用pARM谱分析,能有效判别样品中磁性矿物的磁畴状态,有助于沉积物的古气候、岩石磁学和古地磁学研究。     

Paläoklima und paläoozeanische Verhältnisse im SW-Pazifik während der letzten 6 Millionen Jahre (DSDP - Site 594, Chatham Rücken, östlich Neuseeland)

Detailed sedimentological investigations were performed on sediments from DSDP-Site 594 (Chatham Rise, east of New Zealand) in order to reconstruct the evolution of paleoclimate and paleoceanographic conditions in the Southwest Pacific during the last 6 million years. The results can be summarized as follows:

1. High accumulation rates of biogenic opal and carbonate and the dominance of smectites in the clay fraction suggest increased oceanic productivity and an equable dominantly humid climate during the late Miocene.
2. During Pliocene times, decreasing contents of smectites and increasing feldspar/quartz ratios point to an aridification in the source area of the terrigenous sediments, culmunating near 2.5 Ma. At that time, accumulation rates of terrigenous components distinctly increased probably caused by increased sediment supply due to intensified atmospheric and oceanic circulation, lowered sea level, and decreased vegetation cover.
3. A hiatus (1.45 to 0.73 Ma) suggests intensified intermediate-water circulation.
4. Major glacial/interglacial cycles characterize the upper 0.73 Ma. During glacial times, oceanic productivity and terrigenous sediment supply was distinctly increased because of intensified atmospheric and oceanic circulations and lowered sea level, whereas during interglacials productivity and terrigenous sediment supply were reduced.
5. An increased content of amphibols in the sediments of Site 594 indicates increased volcanic activities during the last 4.25 Ma.