电子探针分析技术在古地磁重磁化问题研究中的应用

采用电子探针能谱分析、波谱定量分析和背散射（或二次）电子像、元素特征X射线像与元素面分析等分析技术,研究了导致华北盆地南缘早古生代碳酸盐岩发生重磁化的磁铁矿交代（黄铁矿）作用。研究结果表明,电子探针非常适用于深入研究古地磁重磁化问题,其多种分析技术不但能够提供包括假像磁铁矿、磁铁矿反应边和黄铁矿交代残余在内的一系列可靠交代证据,而且还能根据磁铁矿中TiO2、Al2O3、MgO、CoO、NiO、ZnO、MoO3含量和黄铁矿中Co、Ni、Zn、Mo、Tl、Te、Ag等指示元素的定量数据,获得有关它们的成因信息     

南方红土的磁性矿物组成及其区域性差异

位于我国热带、亚热带地区的南方红土是我国分布最广的第四纪土状沉积,其经历了较强的化学风化作用,具有典型的磁性矿物组成。磁性矿物是沉积物的重要组成成分。磁性矿物的种类、粒度和含量等信息可以反映沉积物形成时的温度、降水等气候条件。因此,了解红土沉积物磁性矿物组成对于研究南方红土区的环境演化具有重要意义。本文综合分析了安徽宣城、浙江长兴、江西九江及广西百色4个剖面不同层位红土样品的x-T曲线、三轴等温剩磁热退磁曲线等岩石磁学结果,发现南方红土的磁性矿物组成主要为磁铁矿、磁赤铁矿、赤铁矿及针铁矿,这些磁性矿物的相对含量不仅具有地带性差异,而且在不同风化阶段也存在差异。其中百色剖面顶部棕色土中磁赤铁矿含量相对其他剖面较高,与百色地区现今较强的风化作用相符。同一剖面内网纹红土中赤铁矿的含量较高,磁赤铁矿的含量相对较低,指示网纹化时期较强的成土作用引起磁赤铁矿向赤铁矿的转化。此外,岩石磁学结果显示百色剖面网纹红土及均质红土中含有一种特殊性质的磁性矿物,即粒度较细、解阻温度较低的成土成因赤铁矿,该矿物为后期强烈风化作用的产物。该次生矿物携带了较强的化学剩磁,引起了百色剖面初始碎屑剩磁的重磁化。该研究表明磁性矿物组成的差异还可以用来解释南方红土剩磁记录的多样性。     

亚热带地区花岗岩风化壳上发育红土的磁性矿物转化机制——基于非磁学指标和岩石磁学的综合分析

选取亚热带地区发育于花岗岩风化壳上的两个典型红土剖面(福州剖面和泉州剖面)作为研究对象,在前期系统岩石磁学研究的基础上,结合常量地球化学元素、色度、粒度指标,分析磁学特征与环境条件的内在联系,重点探讨亚热带湿热气候条件下红土中磁性矿物转化途径及机制。结果显示:1)两个剖面硅(SiO2)、铝(Al2O3)、铁(Fe2O3)等常量地球化学元素含量及其随剖面深度变化规律基本一致;衡量风化强度的化学蚀变指数(CIA)、风化淋溶指数(ba指数)以及元素比率(如硅铝率和硅铝铁率)在数值上非常相近。常量地球化学参数表明两个剖面土壤均处于脱硅富铝化的成土阶段。2)两个剖面红度和黄度值差异较大,表明福州剖面土壤中赤铁矿和针铁矿含量相对较高;色度参数在两个剖面中随深度变化规律具有较好的一致性。3)两个剖面粒径均随风化程度增强而变细,强风化层位粘粒含量最高;相较于泉州剖面,福州剖面粒度更细。综合分析野外土壤发生特征及上述参数,认为福州红土剖面由于成土时间较长,因此经历了更强的后期风化作用。在此基础上,分析土壤磁性转化影响因素及转化机制,得出如下结论:1)亚热带地区湿热的气候条件是磁性矿物总体特征变化的主导因素;2)土壤母质和成土时间是亚热带地区不同红土剖面磁性矿物特征差异的主控因子;3)亚热带地区土壤磁性矿物转化途径不同于温带地区:湿热气候条件对原生磁性矿物改造作用更为明显,并且影响次生磁性矿物的赋存形式。     

帕米尔弧形构造带东北缘晚新生代构造活动的沉积与重矿物变化响应

帕米尔弧形构造带东北缘晚新生代沉积特征的研究对于理解帕米尔构造带弧形扩展机制具有重要意义。本文通过对帕米尔弧形构造带东北缘的晚新生代沉积地层的沉积特征对比研究和重矿物采样与组份分析,建立了帕米尔弧形构造带东北缘地区的晚新生代沉积联合柱状对比图和重矿物组份变化曲线。研究结果表明,晚新生代沉积与重矿物变化主要记录了帕米尔弧形构造带东北缘的两期构造活动。第一期构造活动发生在安居安组沉积时期,帕米尔弧形构造带东北缘的和什拉甫剖面、英科1井表现为粗碎屑沉积和对应的不稳定重矿物爆发,而南部的甫沙2井中则并未观察到,这一事件可能反映了喀什-叶城走滑系统在和什拉甫剖面附近的中新世构造启动。第二期构造活动发生在阿图什组沉积期间,帕米尔弧形构造带东北缘全区域出现了一套粗碎屑沉积和对应的不稳定重矿物爆发,反映了帕米尔弧形构造带东北缘在上新世以来大规模向北楔入塔里木盆地内部的构造过程。

     

多形貌纳-微米黄铁矿的TEM观察

黄铁矿是自然界广泛存在的一种硫化物矿物,等轴晶系,常见完好晶形为立方体{100}、五角十二面体{210}、或八面体{111},还可形成它们的聚形。前人研究发现,黄铁矿结晶能力较强,在各种条件下均能自发结晶形成完好的晶形(李