沙漠、戈壁和黄土表土岩石磁学特征及其对黄土磁化率机制的意义

黄土高原黄土来自于其北部或西北部的沙漠和戈壁被广泛认可。本文选取西北地区典型的沙漠、戈壁和黄土表土样品,进行系统的岩石磁学研究。结果显示：沙漠和戈壁磁学特征相似,以磁铁矿占绝对优势,磁颗粒为多畴和假单畴,几乎不含超顺磁颗粒,磁性矿物总体含量高于黄土表土。黄土表土以磁铁矿为主,同时含有磁赤铁矿,磁颗粒以成壤过程中形成的超顺磁和单畴颗粒为主。虽然沙漠和戈壁细粒中亚铁磁性矿物相对比例明显高于粗粒,但粗粒组分含量大,对磁性稀释作用显著,全样总体表现为粗粒磁性特征。影响沙漠、戈壁和黄土磁化率的主导因素不同,沙漠和戈壁为磁性矿物含量主导型,磁性矿物总含量高,黄土表土为磁性矿物粒度主导型,超顺磁对磁化率贡献占主导。合理区分风速论和成土论两种磁化率机制,需准确判断成壤程度和氧化还原状态。因此,不同环境条件下磁化率的环境意义及古气候重建,需首先准确区分影响磁化率的主导因素。     

新疆典型地区大气降尘磁学特征及其环境意义

应用环境磁学方法对北疆昌吉地区和南疆阿克苏地区大气降尘的磁学特征进行对比研究。结果表明：2012年春夏季昌吉地区大气降尘样品磁性矿物以磁铁矿和磁赤铁矿为主,阿克苏地区样品除受到磁铁矿、磁赤铁矿主要控制外,还含有更多赤铁矿等高矫顽力磁性矿物。两地降尘样品都以假单畴颗粒PSD和多畴颗粒MD为主。昌吉地区大气降尘样品的磁性矿物含量明显高于阿克苏地区。阿克苏地区大气降尘样品以天然降尘为主,强磁性矿物含量较低;昌吉地区降尘样品人为源输入强度高,磁学信号强。大气降尘的磁学特征包含大量环境信息,可以作为粉尘环境监测的重要手段。严格控制工业污染物排放,合理规划工业布局,依旧是治理城市大气污染的重要措施。     

北疆地区城市大气降尘磁学特征及其环境意义

应用环境磁学方法,系统地研究了乌鲁木齐市和木垒县大气自然降尘所含磁性矿物的类型、晶体粒径和含量及其环境意义。结果表明:①乌鲁木齐市和木垒县降尘中铁磁性矿物含量高,其磁学特征主要受磁铁矿控制。②乌鲁木齐市降尘中磁性矿物含量高,尤其冬季降尘,而木垒县降尘中磁性矿物含量相对较低。③乌鲁木齐市降尘样品中磁性矿物的晶体颗粒较粗,磁学特征显示多畴（MD）和假单畴（PSD）颗粒的等效特性,季节差异性小;木垒县降尘样品中磁性矿物的晶体粒径较细,为单畴（SD）颗粒,季节性差异大。研究指示乌鲁木齐市人类活动过程中排放了大量的磁性矿物,并对其降尘的磁学特征产生了明显影响,冬季表现的尤为明显。     

北京市大兴区大气降尘环境磁学特征及其环境意义

应用环境磁学方法对北京市大兴区大气降尘环境磁学特征进行了系统研究,并通过与北京市朝阳区、兰州市大气降尘环境磁学特征的对比,对环境磁学在污染物来源解析及扩散条件研究中的应用机理进行了探讨。结果表明,大兴区大气降尘磁性矿物含量明显高于本区表土,人为源影响显著;降尘样品磁学特征主要受磁铁矿控制,并含有一定数量的磁赤铁矿,磁性矿物为准单畴和多畴颗粒;大兴区降尘样品的磁性矿物含量明显低于朝阳区,且样品颗粒相对较细,表明人口密度、车流量、城市发达度对大气污染程度存在显著影响;大兴区与兰州市大气降尘磁性矿物含量的季节变化差异表明,燃煤取暖对北京大气质量的影响显著减弱,燃煤锅炉改造是大气污染防治的重要措施之一。气象因素对大气颗粒物浓度变化有重要影响,降水、低气压和高风速利于大气颗粒物的清除和扩散,低气温对大气颗粒物污染的负面影响显著。     

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。     

坎苏剖面记录的西天山地区黄土磁学性质及其控制因素初探

西天山地区坎苏(KS)黄土剖面的岩石磁学研究结果表明,与黄土高原地区黄土基本一致,磁性矿物以亚铁磁性矿物为主,磁铁矿和磁赤铁矿占据重要地位,针铁矿也普遍存在于地层中.该剖面中磁性矿物的含量高,硬磁性矿物含量也高.磁性矿物磁晶粒度以假单畴和多畴(PSD/MD)为主,而S1S3的磁晶粒度较细,表现为粗单畴(SSD)的性质....     

乌鲁木齐市土壤环境磁学特征及其空间变化研究

对乌鲁木齐市建成区和郊区不同用地类型土壤样品的磁学特征、空间变化规律及初步的环境指示意义进行了研究。结果表明:城市土壤磁性矿物平均含量适中,主要以多畴亚铁磁性矿物主导,同时含有少量不完全反铁磁性矿物。建成区土壤磁性矿物中超顺磁性矿物粒度含量非常少,郊区由超顺和粗磁颗粒共同构成。从磁性参数的空间分布特征来看,磁性矿物含量呈现出工业区、交通密集区以及其他人类活动强烈地区含量高,北部的耕地和其他3个方向的未利用地含量低的变化规律,而且建成区特别是工业区附近存在较多的多畴亚铁磁性矿物和相对较高的不完全反铁磁性矿物。通过对磁性参数空间分布特征的分析,初步得出建成区比受人为因素影响相对较少的郊区土壤磁性强,与建成区工矿企业生产、汽车尾气和其他人为活动产生的粗颗粒亚铁磁性的污染物相关。     

昆明市松华坝水源区表土磁学特征及其环境意义

采用环境磁学研究方法研究了昆明市松华坝水源区表土的磁学特征,结果表明,松华坝上游地区表土未受或很少受到污染,土壤磁化率偏低,土壤中的主要载磁矿物为磁铁矿、磁赤铁矿,另外还含有少量弱磁性的磁黄铁矿和针铁矿。松华坝下游坝区土壤受到了一定程度的污染,污染表土的磁学特征表现为：高磁化率,磁化率与频率磁化率呈现较强的负相关,污染土壤中的主要载磁矿物为强磁性的磁铁矿。松华坝下游土壤污染主要局限于距水面2m的范围之内．污染物主兽来源干农业面源污染．     

泥河湾盆地马圈沟剖面早更新世矿物变化特征及其古环境意义

在野外考察采样的基础上,对泥河湾盆地马圈沟剖面更新世河湖相沉积序列进行了XRD矿物组分和磁性矿物分析。研究发现,剖面沉积矿物主要由碎屑矿物和碳酸盐矿物组成,碎屑矿物主要为石英、钠长石、白云母和斜绿泥石,其平均含量分别为38.77%、17.16%、29.63%和4.11%,是剖面沉积矿物组成主体,且各矿物之间基本没有相关性;相对于碎屑矿物,碳酸盐矿物在整个剖面中含量较低,主要为方解石和白云石,其平均含量分别为4.72%、3.59%,文石在剖面中零星出现。对剖面典型样品进行热磁分析,确定了沉积物中磁性矿物的种类以及加热过程中的变化和产物,并对其来源进行了探讨。同时发现,含绿泥石较高的灰绿色粉砂样品加热后磁化率的升幅比灰黄色样品高,而绿泥石的相对含量与该地区化学风化密切相关,进一步说明κ-T曲线的变化特征可以用来反应盆地化学风化作用强度的变化,具有重要的古环境意义。     

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。     

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。     

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。     

塔里木盆地现代天然降尘磁性特征时空对比研究

塔里木盆地是北半球中、高纬度粉尘的重要源区。本研究在盆地南部的民丰县设置现代粉尘采样点,于2006年1月至2007年12月逐月采集样品。研究结果表明民丰县自然粉尘的月沉降通量为49.95 g·m-2,春、夏、秋季数值接近,冬季最低。粉尘中磁性矿物含量低,晶体粒径粗,矫顽力高,赤铁矿含量低。塔里木盆地自然粉尘和黄土高原黄土的磁学性质对比分析结果显示：黄土高原黄土的初始磁化率略低于塔里木盆地的现代降尘,二者的原生强磁性矿物的晶体粒径较粗,约为5 μm。粉尘在黄土高原沉积后,随着成壤过程中的生物化学风化作用加强,大量细粒强磁性矿物生成。同时,赤铁矿含量的增加也是指示成壤作用强度的重要标志。在塔里木盆地,人为源粉尘的磁性特征主要表现在强磁性和较低的矫顽力两方面。对盆地边缘地区的城市粉尘调查结果发现：北部城市粉尘的人为源输入强度高,磁学信号强;南部城市相对较弱。这与当地的经济发展状况、人口密度具有良好对应关系。环境磁学是进行粉尘环境监测和物源示踪的有效手段。     

失水对海洋沉积物磁学性质的影响

为了探究沉积物的干燥过程及方式对其磁学性质的影响,选取含水率高的南海沉积物样品,对其中685个样品在自然条件下逐步晾干,并每间隔40 d测量1次低频磁化率（κlf）、高频磁化率（κhf）、饱和等温剩磁（SIRM）、S-300和频率磁化率系数（κfd）,共测量5次;对另外60个样品进行冷冻干燥,并在干燥前后测量相同的磁学参数。结果表明：1）自然晾干过程中,除少数异常点（约7%）外,大多数样品的κlf和κhf呈减小趋势,少数样品呈增大趋势,S-300和κfd均呈减小趋势,SIRM先减后增,整体上呈增大趋势;2）冷冻干燥过程中,样品的κlf、κhf、S-300和κfd呈增大趋势,SIRM呈减小趋势;3）2种干燥方法均不影响κlf、κhf、SIRM和S-300的剖面变化趋势,但对κfd的影响较大,这在磁学指标的古环境研究中具有关键的指示意义。磁学参数的变化,可能是由于失水过程发生的微弱氧化作用、失水导致水的抗磁性“负贡献”降低、细粒磁铁矿和磁赤铁矿在湿润状态下转变成顺磁性和不完全反铁磁性等综合因素造成的。建议对同一批次的样品采取相同的干燥方法。     

Environmental magnetic and magnetic fabric studies in LakeWaynewood, northeastern Pennsylvania, USA: Evidence for changes inwatershed dynamics

An environmental magnetic and magnetic fabric study of sedimentscollected from Lake Waynewood, a post-glacial lake in the PoconoMountains of Pennsylvania, USA, provided a history of the lake's watersheddynamics over the past 3500 years. Two 5 m long, Mackereth coresof lake sediments and three watershed soil profiles were analyzed magnetically.Paleosecular variation and ¹⁴C measurements allowed timing ofchanges in the lake's watershed which are documented by changes in ARM,SIRM,, S-ratio, SIRM/, ARM/ and ARM/SIRMdowncore. Prior to 2900 years BP, there is little evidence for allogenicinflux. Dramatic changes in mineral magnetic properties and a strong AARmagnetic fabric appear approximately 2900 years BP, suggesting major changes inwatershed conditions, either in the hydrologic regime or in vegetative cover.Between 2900 and 1800 yrs BP, large variations in magnetic mineralogy areapparent, whereas about 1800 years BP, a single sediment source began todominate the magnetic mineralogy. About 100–200 years ago, conditionsagain changed, probably due to clearcutting and settlement of the watershed.Topsoil erosion appears to have dominated the magnetic signal. S and Mnconcentration downcore indicate that there is little evidence for reductiondiagenesis having caused the changes observed in magnetic mineral type andconcentration, except in the top 10 centimeters of the sediment column.     

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。     

西安市大气降尘的磁学特征及其环境意义

对西安市电子二路(XZ)和长安区郭杜镇(XCA)两个样点2012年1月至2013年12月连续两年的大气降尘进行详细系统环境磁学实验分析。结果表明:西安市大气降尘中磁性矿物含量相对较高,主要的磁性矿物为多畴和假单畴的低矫顽力亚铁磁性矿物,并伴有少量的赤铁矿等高矫顽力的硬磁性矿物,磁畴主要由粗颗粒的MD(多畴)和PSD(准单畴)组成。XZ样点大气降尘的磁性浓度和磁性矿物的粒径大于XCA样点,表明城市不同功能区污染源类型存在差异。西安市大气降尘磁性矿物含量表现出明显的季节变化的特征,5-8月(夏季)磁性矿物的浓度明显较低,10月到次年的1月(冬季)是磁性矿物浓度最大的时期,这主要与采暖期排放源的变化有关,另外,西安市特殊的地形和气象因素对大气粉尘的扩散产生重要的影响,导致冬季粉尘的富集。     

1899—2011年青藏高原南部枪勇错沉积物磁性矿物的环境意义

重金属污染物因具有持久性和难降解性,严重影响生态系统健康。青藏高原湖泊远离人类污染区,是研究人类污染物远端效应的理想区域。基于定年数据,湖泊沉积物可以追踪近百年内的人类污染物变化趋势。环境磁学具有经济、快捷和无损耗的特点,被广泛证实可以有效指示重金属污染;但目前还缺乏对青藏高原湖泊沉积物中的相关环境磁学研究。为此,选取青藏高原南部枪勇错1899—2011年的沉积物,进行系统的环境磁学分析,探讨磁性矿物与重金属Hg的相关关系及环境指示意义。结果表明：1899—2011年磁性矿物的类型没有发生变化,可分为4类组分,其中：组分C1（赤铁矿）占比不断增多,C2（针铁矿）占比相应减少,C3和C4（磁铁矿）的占比基本保持不变。样品的饱和等温剩磁和低频磁化率与Hg含量相关性较低。然而C1组分与Hg含量呈现良好的正相关关系。本文认为在近百年全球和青藏高原气温不断增高的趋势下,枪勇错的主要补给——枪勇冰川融化加速,导致原来被冰川或冰尘封存的人类污染产生的Hg重新释放。在这个过程中,C1（赤铁矿）组分因表面积大而易于富集Hg,最终二者一同随融水进入到枪勇错。本研究表明,环境磁学可以应用于青藏高原南部湖泊的重金属研究,并为揭示Hg在青藏高原南部湖泊中的富集过程提供新的视角。