内蒙古嘎顺诺尔湖泊沉积物磁化率与粒度的古环境意义

湖泊沉积物磁化率和粒度已被广泛地应用于古环境和古气候研究,但在不同地区两者的关系不同,一般与磁性矿物来源、种类和赋存粒级有关。查明磁性矿物来源和赋存状态是利用粒度和磁化率恢复古环境的重要基础。通过测定干旱区嘎顺诺尔GXN剖面湖泊沉积物的磁化率与粒度及两者的相关关系,结合代表性样品的岩石磁学特征,揭示此类地区湖泊沉积物磁性矿物来源和赋存状态,探讨它们在干旱区湖泊沉积物中所反映的环境变化信息。结果显示,剖面下部（200~105 cm）和上部（36~0 cm）沉积物磁化率与粗砂含量呈正相关,中部（105~36 cm）与粉砂含量呈正相关,表明磁性矿物主要富集于粗颗粒和较粗颗粒组分中。剖面下部和中部沉积物以顺磁性矿物为主,含少量亚铁磁性矿物（如磁铁矿+磁赤铁矿）,含少量顺磁性矿物;剖面上部沉积物以亚铁磁性矿物为主（如磁赤铁矿+磁铁矿）,含少量顺磁性矿物。根据嘎顺诺尔晚全新世湖泊沉积物剖面的岩性、磁化率和粒度组合特征,可将其划分为河漫滩相沉积（200~105 cm）、浅湖相沉积（105~36 cm）和滨浅湖相沉积（36~0 cm）3个阶段。该湖粒度组分中<4 μm和4~64 μm颗粒主要反映了湖泊水动力的变化,受碎屑物来源和水动力条件的控制;而河漫滩相中>64 μm粗颗粒组分的峰值是风力作用的结果。河漫滩相及滨浅湖相的磁化率高值则指示了湖面较低,水动力较强,有较多的磁性矿物随粗颗粒入湖;浅湖相的磁化率低值则指示该时期湖面较高,水动力较弱,磁性矿物随入湖粗颗粒含量的减少而降低。     

长江中游沿江牛轭湖沉积及其环境意义——以长江荆江段天鹅洲、中洲子为例

以长江中游荆江段天鹅洲和中洲子(牛轭湖)为对象,通过对其沉积物柱样进行210Pb、137Cs、粒度、磁学测试分析,建立了牛轭湖沉积的基本序列、沉积特点与年代学框架。研究表明:1牛轭湖沉积为A-B层,A层(下层)为河相沉积层和河/湖过渡层,B层(上层)为湖相沉积层,沉积物粒径在剖面上呈"粗—细—粗"变化特点。2对于近现代牛轭湖,笼统运用放射性核素(如210Pb)比活度计算的平均沉积速率推测沉积物年代,会产生较大误差,需运用其他沉积特征参数和近现代环境变化事件记录进行多重校核。3牛轭湖沉积可以较好地记录河流流域洪水事件,可为重建古洪水事件提供借鉴。牛轭湖沉积较其他湖泊沉积更为复杂,相关研究尚待继续深入。     

阿西克剖面记录的西天山地区黄土磁学性质及古气候意义初探

选取阿西克剖面作为研究对象,对伊犁地区末次间冰期以来的沉积的黄土地层的磁学特征进行分析。结果发现,伊犁地区黄土地层的磁性矿物有磁铁矿、磁赤铁矿、赤铁矿、针铁矿,磁学性质受亚铁磁性的磁铁矿（和磁赤铁矿）控制;MD和PSD是地层中亚铁磁性矿物的主要磁畤状态,随着成壤强度增加,地层中的SP和SD颗粒相对含量逐渐增加;亚铁磁性矿物含量与地层并不完全对应。对磁学参数控制机制的分析表明,本剖面磁学性质受控因素比较复杂,磁性矿物含量主要受控于物源的磁学性质,成壤作用对地层中细粒磁性矿物含量具有很大影响,还原作用可能对底部古土壤层的磁学性质造成一定影响,但对整个剖面的磁学性质影响相对较小。     

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。     

渭河宝鸡市区段河床沉积物磁性特征分析

利用环境磁学的方法可以有效地示踪河流沉积物的物源,对渭河宝鸡市区段干流及其支流河床沉积物全面系统的磁学特征分析表明：渭河干流和支流沉积物的磁性矿物含量总体相对较高,磁性矿物类型主要以亚铁磁性矿物磁铁矿和磁赤铁矿为主,同时存在不完全反铁磁性矿物赤铁矿,磁晶粒以PSD（假单畴）和MD（多畴）颗粒为主。渭河干流沉积物的磁性特征在空间上表现出了一定的差异,根据χ_ARM/χ（非磁滞剩磁磁化率/磁化率）值的变化规律将渭河宝鸡市区段沉积物的来源分成了两段,第一段从宝鸡峡到神龙大桥,沉积物χ_ARM/χ 值逐渐减小,磁性颗粒逐渐变粗;第二段从神龙大桥到千河入渭口,沉积物χ_ARM/χ 值逐渐增大,沉积物的颗粒呈现出由粗变细的特征,指示了渭河宝鸡市区段河流沉积物存在一定的物源差异,渭河宝鸡市区段干流沉积物的物质来源主要以上游携带为主导,从神龙大桥向下游,支流对河床沉积物具有一定的贡献,北岸比南岸流域贡献的物质相对较多。     

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。     

渭河宝鸡市区段河床沉积物磁性特征分析北大核心CSCD

利用环境磁学的方法可以有效地示踪河流沉积物的物源,对渭河宝鸡市区段干流及其支流河床沉积物全面系统的磁学特征分析表明:渭河干流和支流沉积物的磁性矿物含量总体相对较高,磁性矿物类型主要以亚铁磁性矿物磁铁矿和磁赤铁矿为主,同时存在不完全反铁磁性矿物赤铁矿,磁晶粒以PSD(假单畴)和MD(多畴)颗粒为主。渭河干流沉积物的磁性特征在空间上表现出了一定的差异,根据χ_(ARM)/χ(非磁滞剩磁磁化率/磁化率)值的变化规律将渭河宝鸡市区段沉积物的来源分成了两段,第一段从宝鸡峡到神龙大桥,沉积物χ_(ARM)/χ值逐渐减小,磁性颗粒逐渐变粗;第二段从神龙大桥到千河入渭口,沉积物χ_(ARM)/χ值逐渐增大,沉积物的颗粒呈现出由粗变细的特征,指示了渭河宝鸡市区段河流沉积物存在一定的物源差异,渭河宝鸡市区段干流沉积物的物质来源主要以上游携带为主导,从神龙大桥向下游,支流对河床沉积物具有一定的贡献,北岸比南岸流域贡献的物质相对较多。     

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。     

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。     

阿拉善地区湖泊岩芯磁性特征记录的全新世环境变化

对居延海G36钻孔进行了系统磁性特征分析,并结合总有机碳含量和粒度等环境代用指标,在精确测年的基础上,探讨了居延海地区全新世时期以来的环境变化。结果显示,居延海岩芯磁性矿物主要存在于粗颗粒的沉积物中,载磁矿物为颗粒较粗的多畴磁铁矿;磁化率变化机制比较复杂,与干湿环境变化没有简单正（反）关系。根据G36沉积物环境代用指标的变化,大致可以将其分为4个干湿交替时期:6 700~4 600 a BP干旱时期,4 600~3 100 a BP湿润时期,3 100~2 500 a BP干旱时期以及1 800 a BP以来湖泊干涸。在这4个时期中,磁学参数记录了两次显著湿润事件和两次显著干旱事件。     

兰州沙尘暴样品磁学性质与粒度分析及其与悉尼样品的对比

对2009年9月23日悉尼特强沙尘暴和2010年4月兰州沙尘暴样品进行了磁学参数和粒度测量.结果表明:悉尼尘暴样品中磁性矿物含量远远低于兰州样品.磁性矿物种类略有不同,兰州样品主要含有磁铁矿、磁赤铁矿,可能含有赤铁矿;悉尼样品除了上述矿物外,还含有针铁矿.悉尼样品比兰州样品的磁性矿物颗粒要细.悉尼样品的粒度分布曲线呈现四峰态,粒度曲线呈现宽扁形态;兰州样品呈现三峰态,粒度曲线则呈窄高的形态.沙尘暴样品与源区样品磁学性质的大相径庭及粒度曲线的多峰态分布都说明了沙尘暴物源的非惟一性.此外,将兰州沙尘暴样品与九州台黄土-古土壤样品的粒度进行了比较,结果显示,1～10 μm组分含量的增加及10～20 μm组分含量的减少主要与不稳定矿物的物理化学风化过程有关,0.02～1μm组分含量增加的主要原因是新矿物的生成及不稳定矿物的风化.沙尘暴样品与黄土-古土壤样品的粒度分布曲线具有一定的相似性,说明现代沙尘暴事件是地质时期风尘活动的持续,现代风积作用仍在继续.     

汉江上游晏家棚段古洪水沉积物粒度空间分布特征

对汉江上游流域进行了深入的地层学及地貌学调查,在郧县河段河流一级阶地上覆黄土-古土壤沉积剖面中发现了典型的古洪水沉积层。对其进行了系统采样和粒度分析,结果表明,古洪水沉积层的粒度在空间上有明显的变化。水平方向上,相同层位的粒度自然分布曲线、概率累积曲线和平均粒径基本相同;垂直方向上,从上向下粒度自然分布曲线、概率累积曲线和平均粒径明显不同,粒径逐渐变细。水平方向上的粒度特征说明,古洪水同层位的样品可以相互替代;垂直方向上的变化与前人在泾河以及渭河流域等地研究发现的古洪水沉积层呈从下向上逐渐变细的沉积模式不同,说明古洪水沉积层的沉积模式并非只有一种,而是存在多种沉积模式,这种变化可能与洪水过程有关。     

西安高陵渭河近120年来的洪水演变

西安高陵渭河漫滩沉积剖面发育,能较好地指示渭河洪水变化.沉积物以粗粉砂、细粉砂、极细砂及粘粒为主.粒度较粗层位指示较强的水动力条件和短暂的湿润气候或一定地区的暴雨增加,粒度较细的层位则代表较弱的水动力条件和短暂的湿润程度略低的气候,而在各洪水沉积层之间无洪水发生的阶段则是正常的气候阶段或偏干的气候阶段.高陵渭河近120年来的河漫滩沉积剖面可分为16层,代表了16个大的洪水阶段.高陵渭河近120年来的河漫滩沉积粒度成分比更早期的河漫滩沉积粒度偏细,反映出近120年来渭河洪水深度与规模在变小,这主要是气候变干造成的.     

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。     

福建北部闽江流域第四纪红土的磁学特征及其环境意义

南方第四纪红土是记录南方古环境信息的良好载体和第四纪古气候环境研究的重要内容。本文对采自福建北部闽江流域大横第四纪红土剖面的样品进行磁化率、等温剩磁、饱和等温剩磁和代表样品的κ-T曲线等多磁学参数的详细测量和分析,研究结果表明:大横剖面的磁化率范围为8.87~35×10-8m3·kg-1,饱和等温剩磁范围为51.77×10~(-5)~294.51×10-5Am~2·kg~(-1),总体偏低,说明大横剖面的磁性矿物含量较低,可能是福建北部化学风化作用强烈且温暖湿润的环境导致的;频率磁化率、非磁滞磁化率及χARM/SIRM比值说明剖面自上而下,磁性矿物颗粒大小总体上呈现变粗趋势,由SP+SD颗粒到SD+MD颗粒的转变,剖面磁性矿物以磁铁矿为主,并含有磁赤铁矿、赤铁矿和纤铁矿等。本文探讨了红土剖面的不同沉积层磁学特征变化及对环境的指示意义,对认识该地区第四纪红土的风化特征及发育环境有一定借鉴意义。     

红黏土磁化率增强机制

对于黄土-古土壤序列,磁化率增强机制已经被大家认可,并且磁化率被广泛作为古夏季风强弱变化的代用指标。红黏土伏于第四纪黄土之下,同为风成沉积物,对红黏土磁化率增强机制的研究程度不高,且对强发育红黏土获得比较低的磁化率值的原因不清楚。本文通过对佳县红黏土进行系统岩石磁学分析得出：(1) 红黏土磁性矿物种类以磁铁矿为主,同时含有一定量磁赤铁矿、赤铁矿;磁性矿物平均粒径为PSD颗粒;强发育层含有较多的软磁性矿物,弱发育层含有较多的硬磁性矿物。(2) χ、χfd和χARM两两之间表现出很好线性正相关关系,说明红黏土中含有大量SP和SD颗粒亚铁磁性矿物,这些细小磁颗粒是在成壤过程中产生,成壤作用导致古土壤层磁化率升高。(3) 红黏土χfd、χfd%值较高,说明经历较强的成壤过程,成壤环境与黄土高原黄土-古土壤序列类似,与阿拉斯加、西伯利亚黄土-古土壤明显不同。     

新疆博斯腾湖全新世沉积磁性矿物组成与沉积环境探讨北大核心CSCD

中国西北干旱区湖泊沉积物存在磁性矿物种类复杂和磁化率普遍偏低等问题,使得利用环境磁学手段重建古环境、古气候的方法受到了限制。选择新疆博斯腾湖BST12B钻孔顶部岩芯(深度0~2.5 m)不同沉积相的代表性样品,进行载磁性矿物富集,并将原样品和富集获得的样品分别做XRD(X荧光衍射)岩石矿物检测。结果显示,所有湖相样品中均有黄铁矿和磁铁矿检出,而没有磁黄铁矿和针铁矿检出,说明博斯腾湖全新世湖相沉积物的主要磁性矿物是磁铁矿,并含有少量黄铁矿;富集获得的样品中粘土矿物(如绿泥石等)含量明显增加,石英、长石和方解石含量降低,富集后的残留样品的磁化率大幅度降低,说明粘土矿物对干旱区湖泊沉积物的磁学贡献不容忽视。结合沉积物粒度、色度、硫元素含量以及沉积物磁性矿物的组合特征推断,黄铁矿可以作为湖泊高水位的指示矿物种类,因而具有重建湖泊古水位变化的潜力,并应用到博斯腾湖的全新世湖泊环境重建,发现博斯腾湖BST12B钻孔位置早全新世为接近氧化环境的浅湖相环境,而中晚全新世为深湖相沉积环境并存在一个浅水的湖滨相沉积环境。研究结果说明,利用载磁性矿物富集的方法对干旱区湖泊沉积物中所含磁性矿物进行富集后检测是开展干旱区湖泊环境磁学研究的可行手段,对研究湖泊环境变化具有重要意义。     

新疆博斯腾湖全新世沉积磁性矿物组成与沉积环境探讨

中国西北干旱区湖泊沉积物存在磁性矿物种类复杂和磁化率普遍偏低等问题,使得利用环境磁学手段重建古环境、古气候的方法受到了限制。选择新疆博斯腾湖BST12B钻孔顶部岩芯(深度0~2.5 m)不同沉积相的代表性样品,进行载磁性矿物富集,并将原样品和富集获得的样品分别做XRD(X荧光衍射)岩石矿物检测。结果显示,所有湖相样品中均有黄铁矿和磁铁矿检出,而没有磁黄铁矿和针铁矿检出,说明博斯腾湖全新世湖相沉积物的主要磁性矿物是磁铁矿,并含有少量黄铁矿;富集获得的样品中粘土矿物(如绿泥石等)含量明显增加,石英、长石和方解石含量降低,富集后的残留样品的磁化率大幅度降低,说明粘土矿物对干旱区湖泊沉积物的磁学贡献不容忽视。结合沉积物粒度、色度、硫元素含量以及沉积物磁性矿物的组合特征推断,黄铁矿可以作为湖泊高水位的指示矿物种类,因而具有重建湖泊古水位变化的潜力,并应用到博斯腾湖的全新世湖泊环境重建,发现博斯腾湖BST12B钻孔位置早全新世为接近氧化环境的浅湖相环境,而中晚全新世为深湖相沉积环境并存在一个浅水的湖滨相沉积环境。研究结果说明,利用载磁性矿物富集的方法对干旱区湖泊沉积物中所含磁性矿物进行富集后检测是开展干旱区湖泊环境磁学研究的可行手段,对研究湖泊环境变化具有重要意义。     

长江下游南京-镇江河段河漫滩粒度特征北大核心CSCD

分析长江南京-镇江河段3个现代河漫滩沉积孔上部100 cm的粒度特征,探讨宁镇河段现代河漫滩的沉积环境。结果表明:GB孔、ZR孔和ZH孔沉积水动力较小,沉积物颗粒较细,均以粉砂为主;ZR孔的砂含量最多、沉积粒径最大、粒径和砂含量由底层向表层增加;ZH孔分选系数呈明显的阶段性特征。研究认为:河流比降、河势、分汊河床演变以及滩面植被是影响宁镇河段河漫滩粒度特征的重要因素。