我国南方红土岩石磁学特征及其磁化率增强机制

我国南方第四纪红土是研究古环境变化的重要载体,主要由均质红土和网纹红土两大不同类型的沉积层组成。运用岩石磁学、漫反射光谱和粒度相结合的方法,分别对我国南方长沙(CS)、岳阳(HN)、南昌(NC)以及新余(XY)典型红土剖面的均质层和网纹层进行了详细的对比分析,结果表明网纹红土层<2 μm的黏粒含量较多,网纹红土层形成时期气候更加温暖湿润,成土作用高于上覆均质红土层。磁铁矿、磁赤铁矿、赤铁矿和针铁矿都是均质红土层和网纹红土层磁性矿物的主要载体。其中,网纹红土层的亚铁磁性矿物低于均质红土层,主要以较粗的假单畴PSD和多畴MD存在,反铁磁性矿物以赤铁矿为主;而上覆均质红土层却以较多的SSD磁赤铁矿为主。网纹红土层可见大量黑褐色铁锰胶膜和铁锰结核分布,这是由于沉积后土壤长期处于高温高湿的还原环境中,强磁性矿物如细粒磁铁矿、磁赤铁矿等部分被溶解转化为弱磁性矿物(如赤铁矿和针铁矿,主要是赤铁矿),这种磁性矿物的转化可能导致了成土作用强的网纹红土层较粗磁性颗粒的增加,而超顺磁亚铁磁性矿物含量的减少以及磁化率的降低。     

黄土高原现代自然降尘的特征——以固原安塞为例

收集了宁夏固原2007年5月至2008年4月的12个降尘样品,陕西安塞2007年5-8月、2008年3-11月的13个降尘样品,并分别在两个降尘采样点附近采集了2个自然表土样品,对样品进行了总有机碳、粒度、磁化率分析,结果发现两地降尘的总有机质含量在1.029%~6.634%之间。粒度特征显示近源搬运占主导地位,同时,工业污染产生的PM10以下颗粒物贡献较小。降尘磁化率比自然表土明显偏高,但季节变化不明显。     

重力活塞取样器贯入深度研究

重力活塞取样器是一种重要的海底连续沉积物采集仪器,贯入深度和样品质量对海洋地质研究有着重要影响。通过对重力活塞取样器贯入过程建立能量守恒方程,得出贯入深度控制方程。已知取样器参数和土质类型条件,可计算取样管贯入深度,深度受取样器重量、体积、形状、取样管直径和沉积物类型等因素共同影响。已知取样器参数和贯入深度,可推测海底沉积物类型。     

西北干旱区黄土-古土壤磁化率变化特征

对祁连山东段黄土-古土壤环境磁学的研究表明,在这一地区黄土-古土壤沉积中主要的磁性矿物是磁铁矿型矿物,而磁化率的增强与黄土-古土壤序列并不匹配,且存在着由剖面底部向上逐渐升高的趋势。我们认为在铁磁性矿物种类没有变化的情况下,西北干旱-半干旱区磁化率的这种增强很可能是磁性颗粒物粒度变化或者来源相关的磁性颗粒含量的变化所引起。     

Vertical spatial correlation length based on standard penetration tests

The spatial correlation length (SCL), or the scale of fluctuation, is a parameter for describing the spatial variability of soil and one of the important parameters used in random field theory. Studies reporting the spatial correlation length based on real field data of offshore/nearshore sea bottom soils are rather limited in the literature, so in this study, the vertical spatial correlation length is determined using site investigation data from two sites of the southern coast of Turkey. Based on quite extensive data, the vertical spatial correlation length is estimated using four different autocovariance functions. The values are within typical ranges reported in the literature for similar soil groups, both onshore and offshore. It is also noted that the widely-used exponential function almost always gives the lowest value of spatial correlation length. The results of this study add to the database of spatial correlation lengths based on real data and could be useful for future studies on reliability assessment of offshore foundations using random finite element method.     

天山黄土岩石磁学特征及其磁化率增强机制

天山北坡海拔2 400~2 700 m不同高度的地貌面上分布有大片风成黄土,是详细研究我国西北内陆极端干旱区形成演化过程和中亚内陆黄土岩石磁学性质与物源物质、气候条件相互关系的理想材料。通过对天山北坡沙湾县东湾镇清水河第6级阶地黄土剖面进行采样、高精度的磁化率及其他岩石磁学参数的测量分析,发现天山黄土的磁学性质主要为低矫顽力的亚铁磁性矿物(如磁铁矿和磁赤铁矿)所主导,与黄土高原地区黄土沉积序列明显不同。成壤作用形成的细颗粒磁性矿物对天山黄土磁化率的影响微弱,而来自源区的粗颗粒磁铁矿含量的增加是天山地区磁化率增强的主要影响机制。磁化率和粒度自0.8 Ma以来逐渐增加和变粗的趋势,可能是对亚洲内陆中更新世以来干旱化过程的响应。     

三门峡地区的红粘土磁性地层及环境记录

位于黄土高原东南缘的三门峡红粘土地层,以陕县指望剖面为其典型代表。厚度为74．3m的指望剖面由上部厚34m的黄土地层和下伏厚40.3m的红粘土沉积组成,黄土为L24－L33的连续风尘沉积,下部红粘土为RS1－RS5的沉积。磁性地层研究显示：M／Ga界线位于33.8m处,黄土与红粘土界线之上20cm,Ga/Gi界线位于56.25m处的RS3中下部。该区红粘土近5Ma至2.6Ma的风尘沉积夹河湖相沉积。指望剖面的红粘土地层磁化率较黄土高原内部偏高,总体特征一致,说明近5Ma来东亚季风在区域演化上的一致性。     

板翼动力锚水中自由下落过程数值模拟

板翼动力锚是依靠自重完成安装并靠自重和海床土的抗力来锚固的新型动力锚。板翼动力锚在水中自由下落的阻力决定了锚到达海床表面时的速度,进而直接决定了锚贯入海床中的深度以及它能提供的承载力。板翼动力锚的形状比较复杂,采用计算流体动力学的方法研究板翼动力锚的下落速度、水平位移和转角与下落位移的关系。计算结果表明:板翼动力锚的拖曳阻力系数约为0.93~1.12之间;在沉贯过程中应使加载臂与翼板共面以减少阻力;板翼动力锚的终端速度约为28 m/s。     

东亚夏季风气候变迁强迫机制初探

基于反映东亚夏季风气候变迁的洛川黄土磁化率记录及一系列古气候模拟结果,通过统计分析研究了地球轨道参数、全球冰量及大气ＣＯ２含量等强迫因子对东亚夏季风气候变迁的影响。结果表明,在１０＾５ａ时间尺度上东亚夏季风气候变化大约有一半是由全球冰量消长引起的,约有１／４归于大气温气体含量的改变,而直接受到地球轨道的线性驱动作用很小。但在１０＾３～１０＾４ａ时间尺度上,冰期时东亚季风边缘地区夏季和降水变化的７０     

辽东湾沿岸岩石物性特征

利用从辽东湾沿岸采集的500块岩石标本所获得的物性资料,分析了各类地层、岩体的物性统计特征。根据密度、磁化率等值线图分析了物性分布特征,并将物性等值线图与地质图进行了对应性分析,为辽东湾沿岸地区的重磁场解释及其地质意义研究提供了重要的基础资料和参考依据。     

西部黄土高原兰州黄土磁化率增强模式及其驱动机制

我国黄土高原第四纪风成黄土序列为研究不同时间尺度(构造和轨道尺度)的环境演变提供了理想材料,其中轨道尺度上冰期-间冰期气候变化是第四纪以来气候周期性演变的重要特征。粒度和磁化率分别作为冬季风和夏季风指标被广泛应用于亚洲内陆干旱化和古季风演化研究。然而,磁化率作为古气候代用指标在解释区域环境演化时存在差异性,并不能将其总视为暖湿信号。以黄土高原西部地区的兰州皋兰山和西津岩心为研究对象,详细分析了倒数第二次冰期以来的粒度和磁化率特征,并与洛川剖面进行空间对比。研究表明,间冰期的磁化率总体高于冰期,但在冰期向间冰期转换的过渡期,皋兰山和西津岩心磁化率值并没有降低到冰期水平,而与弱发育古土壤磁化率水平类似。我们推测该时段兰州黄土磁化率增加并非由成壤作用增强贡献,而是源区粗颗粒磁性矿物增加所致,其磁化率增强模式可能同阿拉斯加、新疆黄土类似。由此可见,磁化率增强模式不仅在冰期时黄土高原东西部存在显著差异,而且在同一区域的不同沉积时期也存在较大差别。     

河北任丘剖面河湖相沉积及全新世水文气候事件

河北平原中部任丘剖面厚达12 m的河湖相沉积和多层的泥炭为该地区环境演变研究提供了基础.根据测年结果、沉积物的粒度、磁化率等代用指标分析,重建了该地区11 640 cal.aBP以来的环境演化序列.对粒度、磁化率的变化及其反映的水文气候事件进行了解释.对于东部湿润地区的开放型湖泊而言,粒度仍然可以很好地反映气候干湿变化规律;而在河湖相交替沉积的地区,磁化率有两种赋存机制,在河流相沉积中其赋含在粗粒碎屑物质中,而当湖泊生产力相当旺盛的时候其与平均粒径呈负相关,但是与小于10 μm粒径呈显著正相关.全新世以来该地区经历了3次湖泊扩张时期,年龄分别为9 500～9 050、8 110～7 240、5 670～3 300 cal.aBP.另外,较为明显的河道前进事件有两次,分别发生在9 050～8 110和6 700～6 500 cal.aBP,此时湖泊严重收缩,河道占据原来的湖盆位置.     

白令海和西北冰洋表层沉积物磁化率特征初步研究

为了准确解释环境磁学参数记录的极地古气候环境变化信息,本研究对白令海和西北冰洋61个站位的表层沉积物进行了高、低频质量磁化率(χ)、非磁滞磁化率(χARM)和磁化率-温度(k-T)分析,以探明该区沉积物中磁性矿物的种类、来源与搬运路径。结果显示,样品的χ具有明显的地域分布特征。白令海的χ值整体高于楚科奇海,并在育空河口外侧和圣劳伦斯岛南侧较高,向北和向西南方向逐渐减小。楚科奇海中东部陆架上表层沉积χ值高于阿拉斯加沿岸,而西北冰洋深海平原和洋脊区的χ值最低。χARM的变化趋势与质量磁化率相似,但频率磁化率的变化趋势与质量磁化率正好相反。k-T分析结果显示阿留申海盆沉积物中的铁磁性矿物以磁赤铁矿占主导,白令海陆架育空河口外侧和圣劳伦斯岛南北两侧为磁铁矿,白令海陆架西部和楚科奇海陆架中东部为磁赤铁矿和磁铁矿,楚科奇海阿拉斯加沿岸为黄铁矿,而西北冰洋陆坡、深海平原和洋脊区为胶黄铁矿和黄铁矿,但高纬度区沉积物中的胶黄铁矿含量更高。沉积物中磁性矿物的区域性分布受沉积物来源、洋流和底质环境等因素的控制。白令海和楚科奇海陆架磁赤铁矿来源于亚洲大陆,白令海陆架东部的磁铁矿来自育空河流域,阿拉斯加沿岸沉积物中的黄铁矿,应为阿拉斯加西北部陆源侵蚀来源的或早期成岩作用形成的,西北冰洋深海盆区的胶黄铁矿,为自生成因的。     

热带土壤发育过程中土壤磁化率特征研究

热带地质质量磁化率因受众多因素作用,不能反映土壤发育状况。同时,利用DCB溶液处理热带地区高度发育的土壤样品,由于土壤次生超顺磁的磁性矿物不能完全溶解、去除,所以处理后样品磁化率或处理前后磁化率差值与土壤风化成土年龄和发育程度没有较好的相关性,说明该方法用于区分热带地区土壤中原生和次生磁性矿物对磁化率的贡献和推断土壤发育程度是不适合的。土壤频率磁化率因主要受风化成土作用强度影响,所以能够较好地指示土壤发育程度和相对成土年龄。     

神经网络在松辽盆地深层火山岩岩性预测中的应用

基于松辽盆地深层火山岩岩心分析,通过模型正演分析发现,深层火山岩产生的重、磁异常不是很大,表现为叠加在强背景之上的次级异常。 提出了积分—迭代延拓平化曲线新方法来增强火山岩磁异常信息,以达到均衡磁异常,消除深度的影响。通过对松辽盆地区域磁异常的处理与解释,提取反映深层火山岩的磁异常信息,利用斜导数、欧拉反褶积等多种方法圈定了深层火山岩的分布,指出火山岩的视密度、视磁化率与其两者的相关系数是最佳的三参数组合。神经网络模糊识别是判别火山岩岩性的有效方法, 应用该方法在井约束下建立判别网络, 完成了深层火山岩岩性的识别。应用神经网络判别火山岩岩性的方法对其他地区深层火山岩的预测有一定的参考和借鉴作用。     

胶州湾基岩类型与分布特征研究

基于钻孔岩心、浅层地震剖面和海洋磁力等资料,研究了胶州湾内海底基岩的类型、分布、埋深和工程力学性质等特征.结果表明,胶州湾基岩类型与相邻陆域基本一致,主要包括中生界莱阳群粗粒碎屑岩、青山群火山岩、王氏群细粒碎屑岩以及燕山晚期花岗岩类.各种类型基岩的分布大致是周边陆域基岩向海域的延伸,其中莱阳群分布在湾中西部;青山群分布较为分散,包括红岛以南、大沽河口外以及团岛和薛家岛之间的湾口地区;王氏群主要分布在湾北部和西部;花岗岩类分布在青岛-黄岛渡口一带和黄岛前湾.大部分区域基岩埋深在30 m以上,总体呈现东深西浅、南深北浅的格局.湾内基岩埋深变化特征表现出与陆地基岩的延续性,是构造和岩性等因素共同作用的结果,并影响了现今的湾底地貌形态.基岩的岩性和风化程度是决定其物理力学性质的主要因素.     

青藏高原东南缘甘孜黄土磁化率揭示的西南季风演化

以青藏高原东南缘甘孜A剖面黄土-古土壤序列为材料,在磁性地层学研究的基础上,对其高分辨率磁化率记录的多时间尺度气候特征进行了分析。磁性地层学研究结果表明,甘孜A剖面典型风尘堆积的底界年龄约为1.16 Ma。磁化率记录在构造时间尺度上具有明显的阶段性,显示了西南季风演化存在中更新世气候转型。功率谱分析检出典型的偏心率100 ka、斜率41 ka、岁差23 ka轨道周期和11.4、7.5 ka的岁差拍頻周期,指示西南季风演化受天文因素影响,印度季风系统对太阳辐射具有非线性响应和热带特征。     

Gulf of Mexico sediment sources and sediment transport trends from magnetic susceptibility measurements of surface samples

The magnetic properties from 200 trigger core-top and Van Veen grab sediment samples recovered from throughout the Gulf of Mexico have been analyzed and used to characterize sediment source and flow pattern distributions. Magnetic parameters included are anhysteretic remanent magnetism (ARM) and magnetic susceptibility (MS) measurements. Results from these measurements are compared to previously determined calcium carbonate percentages, and clay and hematite influx trajectories into the Gulf of Mexico for the same samples reported by Balsam and Beeson [Balsam, W.L. and Beeson, J.P., 2003. Sea-floor sediment distribution in the Gulf of Mexico, Deep-Sea Res. I, 50, 1421–1444.]. The ARM results give an estimate of magnetic grain size distributions, and by analogy, grain size distributions in general, whereas MS patterns show high detrital sediment accumulation zones within the Gulf. The dominant influx of modern high susceptibility sediment into the Gulf of Mexico appears to originate from the Red River, flow into Atchafalaya River Basin and out into the Gulf from Atchafalaya Bay, with significant additional contributions from the Mississippi River through the Southwest Pass of the Mississippi River Delta. This material then moves across the continental shelf and down through the Mississippi Canyon into the deep Gulf where it is redistributed at depths > 3600 m. The eastern shelf margins in the Gulf, offshore from Alabama and Florida, are accumulating calcite- or quartz-rich medium to fine-grained sediment that has a very low or diamagnetic MS signature. From the Louisiana to Texas Gulf coast margins, MS is moderate to high, suggesting a river influx of magnetic constituents from the volcanic fields in New Mexico, and from igneous and metamorphic sources in the Mississippi Basin. Offshore from western Mexico, the MS is high to moderate, but the Yucatan Shelf margin is characterized by low to diamagnetic MS values due to sediment dominated by calcite sands and oozes, a trend that continues to the east onto the West Florida Shelf. Additional measurements of samples collected in association with sites characterized by hydrocarbon seepage exhibit anomalously low MS values. The samples from the lower shelf and slope areas are typified by iron reduction by bacterial organisms in these samples. These results produce anomalous localized lows in the MS trends observed.