天山北麓黄土环境磁学特征及其古气候意义

新疆黄土-古土壤序列环境磁学参数的变化机理及其气候意义仍存在争议.本文选择天山北麓的中梁黄土剖面,系统开展了低温和常温下环境磁学参数的测试与研究,测量包括室温的磁化率与饱和磁化强度,以及磁化率与饱和剩余磁化强度的低温变化.结果发现,该剖面黄土和古土壤样品的磁性矿物主要由磁铁矿与磁赤铁矿组成,不含任何粒级成壤形成的超顺磁矿物颗粒,其磁化率信号主要记录了粉尘磁性矿物含量变化,较高的磁化率指示较强的风动力状况或者较近的风尘源区,新疆黄土的这种环境磁学"风尘输入模式"可用来重建干旱区的风动力强弱变化.     

珠江三角洲沉积物的岩石磁学性质及其环境意义

选取珠江三角洲区域位于广州番禺的PD钻孔进行沉积物岩石磁学和环境磁学记录的研究. 岩石磁学实验表明钻孔大部分沉积物以低矫顽力的磁铁矿类矿物为主要控磁矿物, 但仍存在少量铁硫化物. 在有机质丰富的灰黑色黏土沉积中, 铁硫化物含量增加, 成为影响沉积物磁性特征的主要矿物, 标志着海退后富含有机质而缺氧的沼泽环境. 以赤铁矿和针铁矿类矿物为主要控磁矿物的花斑黏土, 表明了一个较长时期的暴露风化过程, 代表着沉积间断. 在以磁铁矿类矿物作为主要载磁矿物的沉积物中, 磁铁矿浓度及粒度的变化主导磁化率(κ)、饱和等温剩磁(SIRM)等环境磁学参数的变化, SIRM/κ 和χ_arm/SIRM的大小旋回响应于海平面的升-降过程, 它们的高值反映了磁性矿物粒度变细、海平面上升. 在沉积学分析的基础上, 根据环境磁学参数截然不同的变化规律, 结合微体古生物数据, 将珠江三角洲沉积物代表的环境分为两次显著的海平面上升－下降旋回, 晚更新世和全新世的海侵又包含若干个比较明显的次级海平面波动过程.     

中国北方城市大气降尘磁学特征及其环境意义

应用环境磁学方法研究了兰州市区及对照点大气自然降尘的磁学特征. 结果表明, 兰州市大气降尘中磁性矿物含量较高, 主要含有磁铁矿, 并伴有少量磁赤铁矿和赤铁矿, 磁性矿物为准单畴颗粒; 兰州市自然粉尘背景值较高, 但市区污染物以人为源为主, 尤其在冬季采暖期间; 在春、夏季节, 兰州市的污染仍以人为源为主, 与通常认为兰州市污染冬季以燃煤为主, 春、夏季以粉尘为主的模式有较大差异. 近年来, 兰州市空气污染防治已取得了一定成效, 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, 可以为城市污染源研究及城市污染防治研究提供许多极有价值的信息.     

江西彭泽末次冰期风沙沉积序列的磁学特征及其古气候意义

江西彭泽红光沙山剖面是在约２５～１３ｋａＢＰ左右形成的风砂层夹１２个弱发育 古土壤层的沉积序列．详细的岩石磁学研究表明，该沉积序列的磁性矿物以磁铁矿为 主，并含少量磁赤铁矿和赤铁矿．与风砂层相比，弱发育古土壤层的磁性颗粒较小，低 矫顽力磁性组分的相对比例较大，且磁性矿物的含量明显增加．在该沉积序列中，从风 砂层到弱发育古土壤层，磁化率、非磁滞剩磁、饱和等温剩磁以及低－高矫顽力磁性矿 物的比率等磁学参数显示一定的渐变性；而从弱发育古土壤层到风砂层，这些磁学参 数表现为急剧的变化．低矫顽力磁性组分的含量在该序列最底部倒数第二个风砂层中 最低，向上至层序顶部，风砂层中的低矫顽力磁性矿物的含量大体上缓慢递增．这些磁 学特征反应了末次冰期盛冰期区域性气候的变化．     

西安市道路灰尘磁学特征及其对环境的响应

西安市道路表面灰尘样品的环境磁学研究显示磁化率(χ)、非磁滞磁化率（χ_ARM）以及饱和等温剩磁（SIRM）均比较高,表明样品中磁性矿物含量较高.其中磁化率（χ）主要受人类活动强度影响,而非磁滞磁化率（χ_ARM）及饱和等温剩磁（SIRM）则由人为活动强度和磁性矿物种类共同决定.κ-T曲线以及等温剩磁（IRM）获得曲线显示样品中磁铁矿和磁赤铁矿等亚铁磁性矿物占主导,并可能含有少量的单质铁,其相对含量与人类活动种类有关：与单纯的交通排放及冶金活动相比,密集的人群流动可带来更多的单质铁矿物.磁畴图谱显示磁性矿物粒径变化不大,以准单畴及多畴颗粒等粗颗粒为主,明显大于成土作用形成的磁性颗粒.综合磁性矿物含量种类以及粒径可辨别污染及污染来源,提供污染监测的磁学手段,并初步进行污染来源划分.     

湖泊沉积物中胶黄铁矿的鉴出及其磁学意义

对青藏高原东部若尔盖盆地钻孔获取的湖泊沉积物进行了详细的岩石磁学调查及矿物学鉴定, 发现大量胶黄铁矿存在, 并认定其为主要的磁载体. 该矿物颗粒细小, 粒度均匀, 可能为生物化学成因. 与大量文献报道的相反, 在长期暴露于空气后, 样品中的胶黄铁矿仍未被氧化. 这可能与钻孔内该矿物被硅质胶结物包裹有关. 研究结果初步揭示了湖泊沉积物磁学研究的复杂性, 同时也为环境磁学机理的研究提供了新的线索.     

福建三明地区被污染土壤的磁学性质及其环境意义

对福建三明某钢铁厂和火电厂附近的污染表土样品进行了多参数的岩石磁学测试分析,包括χ T曲线、磁滞回线、等温剩磁获得曲线等. 三明地区污染表土中的磁性矿物有磁铁矿、赤铁矿和磁黄铁矿. 样品中磁性矿物的平均粒度较粗,为较大的准单畴,甚至多畴,粒度明显大于成土作用所产生的磁性颗粒. 粗粒的磁铁矿颗粒是污染物的主要磁性组分. 虽然磁化率测量可以作为一种简单、快速而且廉价的检测污染土壤的方法,但同时辅以必要的岩石磁学测量将有利于提取更多的污染信息. 对于低磁化率的污染土壤,亚铁磁性硫化物的存在可以作为土壤可能被污染的证据之一.     

澳大利亚悉尼Long Reef Beach中新世古土壤岩石磁学特征及环境意义

本文对发育在澳大利亚悉尼附近的Long Reef Beach中新世古土壤剖面进行了系统的岩石磁学研究,测量了磁化率、饱和磁化强度、饱和等温剩磁、非磁滞剩磁等常温磁学参数和磁滞回线,并对所有样品进行了热磁分析.实验结果表明:全新世软土层主要磁性矿物为MD颗粒磁铁矿,磁性矿物含量与黄土高原黄土层相当.中新世老成土层随地层深度增加主要磁性矿物由磁铁矿转变为磁赤铁矿,随着磁铁矿向磁赤铁矿的转化,开始出现赤铁矿;磁性矿物粒径分布较广,以PSD颗粒为主,其次为SD颗粒,同时含有少量MD颗粒;磁性矿物含量高于黄土高原强发育古土壤层.中新世红土矿层主要磁性矿物为赤铁矿,同时含有少量磁赤铁矿和针铁矿,属于铁的富集层,赤铁矿以SD颗粒为主,含少量PSD和MD颗粒.Long Reef Beach中新世古土壤形成时期,对应着一种全球性高温多雨气候,地表化学风化作用十分强烈.丰富的降水,导致中新世老成土层发生淋溶作用,磁铁矿在向下淋溶迁移过程中逐渐氧化为磁赤铁矿和赤铁矿,铁氧化物最终在红土矿层淀积,磁赤铁矿经高温压实作用再结晶转化为赤铁矿.磁性矿物转化过程可概括为磁铁矿—磁赤铁矿化的磁铁矿—磁赤铁矿—赤铁矿,其中部分磁赤铁矿具有热稳定性,在空气(氩气)环境中加热到700℃未发生转化.     

磁化率及其环境意义

作为地质与环境演化过程的替代指标,磁化率被广泛地用来研究各种与古气候和环境演化相关的问题.然而,磁化率的复杂性和多解性常常被忽略.本文从磁化率的物理基础出发,系统地论述了磁化率的测量、影响磁化率的主要因素（包括磁性矿物的类型、粒径、温度、频率和外加场等）,简要介绍了磁化率在海陆古环境研究中的应用.     

石英尾砂对濠河中、下游沉积物磁学性质的影响其环境意义

为监测石英尾砂对濠河沉积物的影响,采用环境磁学方法进行研究.在濠河中、下游采集了三条典型沉积物剖面,通过详细的岩石磁学参数与SiO2质量分数(w(SiOz)) 测量,结果表明濠河中、下游沉积物中的主要磁性矿物是磁铁矿.三条典型沉积物剖面在纵向上按磁性参数曲线的变化特征均可分成四个磁性层,第二、第三、第四层沉积物受石英尾...     

Processes of the deposition and vicissitude of Mu Us Desert, China since 150 ka B.P.

“Milanggouwan stratigraphical section” named lately takes down 27 cycles of alternately evolutionary histories of desert depositions in the Mu Us area with the fluviolacustrine facies and palaeosols since 150 ka B. P. Studies show that the sedimentary form was induced by the growth and decline and confrontation each other between the winter monsoon and the summer monsoon of East Asia in the past 150 ka. Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 49473192).     

福州盆地全新世沉积物的磁学性质及其对环境变化的响应

福州盆地位于海陆过渡地带,在海陆变迁过程中,沉积物记录了高分辨率的环境信息,是揭示沉积特征对环境变化响应过程及模式的理想区域.本文选择位于福州盆地的FZ5钻孔进行岩石磁学、环境磁学和古地磁学方面的研究,以期阐明该区域沉积物磁学性质对陆源碎屑输入、海平面变化和成岩作用的响应.岩石磁学结果表明钻孔沉积物以低矫顽力的亚铁磁性矿物为主体,但是在不同的环境变化阶段,磁性矿物的类型有较大变化.在9~3 cal. ka BP的海侵过程中,沉积物中以磁铁矿为主体,存在菱铁矿和铁硫化物等还原性矿物.硫化作用使细粒磁铁矿溶解形成胶黄铁矿和黄铁矿,其峰面随碎屑磁性矿物的浓度变化而迁移.但硫化作用没有完全消除磁铁矿携带的特征剩磁和陆源碎屑输入量以及海平面升降对该阶段沉积物磁性的控制.在~3 cal. ka BP以来随着海平面下降、沉积环境向陆相氧化环境转化,虽然早期还原作用仍然存在,但后期氧化作用使磁性矿物向高矫顽力的赤铁矿等矿物转变,氧化作用基本扰乱了磁铁矿携带的剩磁.沉积及其后期成岩作用过程中,发生在约~8.2、~7.7、~7.5、~2.7、~1.5、~0.5 cal. ka BP六次强烈的古氧化界面反映了福州盆地当时异常干旱或湿热的气候事件.     

钢铁厂周围不同污染介质的磁学性质及环境意义

为了通过钢铁厂周围不同污染介质的磁学性质研究,实现对环境污染的有效监测,本文系统地采集了河北兴隆和湖南娄底两个钢铁厂周围的树皮和草表面的飞灰、土壤及不同树种的年轮样品.其中前三者用来反映现今污染源,而树木年轮用来追踪长时间尺度的污染历史.通过综合岩石磁学实验分析（包括热磁曲线、磁滞性质和低温实验等）、电子扫描电镜(SEM)和能谱(EDX)以及X射线衍射(XRD)分析,发现钢铁厂周围现今污染源中的主要粗颗粒磁性矿物为磁铁矿、赤铁矿和纯铁.其中8~50 μm的球形磁铁矿颗粒和呈棱角状的铁颗粒是钢铁厂污染物的特征磁性矿物.对不同树种来说,其中香樟树和枫树树木年轮中的磁性矿物以顺磁性物质为主, 不适合用于环境磁学的污染监测.而柳树中的磁性矿物（主要为磁铁矿）与现今污染源的磁性矿物相符.以上研究表明多参数岩石磁学测量并辅以微观分析等手段,可以精确地提取磁性矿物的种类及粒度特征, 判别重工业区污染源,为应用磁学方法来监测环境污染提供依据.     

毛乌素沙地东南缘全新世湖相地层石英和钾长石释光测年对比

采集来自毛乌素沙地东南缘巴图湾、大沟湾和三岔河等3处典型湖相地层出露点的3个样品,分别提取石英和钾长石矿物组分,采用小片技术(样品直径2 mm)进行释光年代测试,并将两种矿物年代结果进行对比研究.应用单片再生剂量(SAR)流程测试了石英样品的等效剂量(预热温度选为260℃).剂量恢复实验和光释光特性显示,SAR流程测试条件选择合适,样品沉积前光释光信号晒退完全,说明石英年代结果可靠.另外,应用两步红外激发(激发温度分别为50℃和150℃)的单片再生剂量流程(post-infrared infrared-stimulated luminescence,简写为p IRIR流程)测试钾长石样品的等效剂量,剂量恢复实验和释光特性等各项检验均符合要求,剩余剂量在-0.2~0.026 Gy之间,可忽略不计.钾长石的p IRIR150信号异常衰减速率为0.55~1.71(%/decade),因造成的误差较小,故无需对年代结果进行校正.3处湖相地层的石英年代分别为11.3±0.9、6.5±0.6、2.7±0.2 ka BP,钾长石p IRIR150年代分别为10.0±0.7、6.9±0.5、2.4±0.2 ka BP,两者在误差范围内一致,说明毛乌素沙地东南缘的全新世湖相沉积物适合用钾长石p IRIR150流程进行释光测年.本研究为毛乌素沙地部分样品因石英信号较弱而无法测年问题提供了解决办法,也为该区域全新世,尤其是历史时期(近2000年)以来的环境变化研究提供了年代学支撑.     

Magnetic properties and their paleoclimatic implications revealed from the last glacial eolian sedimentary sequence in Pengze, Jiangxi

The sand-hill section in Hongguang, Pengze County, Jiangxi Province is composed of eolian sand beds interbedded with 12 weakly-pedogenetic paleosols, and this sedimentary sequence was formed from about 25 to 13 kaBP. A detailed rock-magnetic study demonstrates that the magnetic minerals in the sequence are dominated by multi-domain magnetite grains in addition to small amounts of maghemite and hematite. Compared with the eolian sand beds, the paleosols are characterized by smaller magnetic particles, higher proportion of low-coercivity minerals and markedly increase in the magnetic mineral content. In the section, various magnetic parameters (K, ARM, SIRM and S ratios) display a roughly gradual increase from eolian sand beds to the overlying paleosols but an abrupt decrease from paleosols to the overlying eolian sand beds. The content of low-coercivity magnetic minerals shows the lowest values in the second eolian sand bed from the bottom of the section, and from the bed upwards it gradually increases on the whole in the eolian sand beds. These magnetic properties reflect regional climatic changes during the last glacial maximum.     

兰州盆地渐新世沉积物岩石磁学性质探究

我国西北地区出露大量富含哺乳动物化石的"第三纪红层", 探明这些地层的岩石磁学特征对进一步开展磁性地层、环境磁学和古气候学研究具有重要意义. 本文对青藏高原东北缘兰州盆地渐新世地层进行了详细的岩石磁学研究, 分别确定了咸水河组下部砂岩和泥岩中磁性矿物含量、种类及其在加热过程中的转变; 并结合X射线衍射, 漫反射光谱和粒度分析等非磁学手段, 揭示了磁性矿物种类与沉积环境的关系. 结果表明, 剖面底部和顶部的砂岩为河道沉积, 磁性矿物含量较低, 主要为高矫顽力的赤铁矿和针铁矿; 中部泥岩为湖相沉积, 指示了一个相对稳定的静水沉积环境, 其磁性矿物含量比砂岩要高, 不仅含有高矫顽力的赤铁矿和针铁矿,也含有低矫顽力的磁铁矿. 在岩石磁学和环境磁学结果的基础上,结合野外考察和古生物证据, 我们推测兰州盆地在晚渐新世为半湿润半干旱的气候条件, 这为赤铁矿的生成提供了有利条件, 导致盆地中富含赤铁矿的红色泥岩广泛发育.     

Effects of differing coverage of moss‐dominated soil crusts on hydrological processes and implications for disturbance in the Mu Us Sandland,China

To study the effects of biological soil crusts (BSCs) on hydrological processes and their implications for disturbance in the Mu Us Sandland, the water infiltration, evaporation and soil moisture of high coverage (100% BSCs), middle coverage (40% BSCs) and low coverage (0% BSCs, bare sand) of moss‐dominated crusts were conducted in this study, respectively. The conclusions are as follows: (1) the main effects of moss‐dominated crusts in the Mu Us Sandland on the infiltration of rainwater were to reduce the infiltration depths and to retain the limited rainwater in shallow soil; (2) moss‐dominated crusts have no significant effects on daily evaporation when the volumetric water content at 4 cm depth in 100% BSCs (VWC4) was over 24.7%, on enhanced daily evaporation when the VWC4 ranged from 6.5% to 24.7% and on reduced daily evaporation when the VWC4 was less than 6.5%; and (3) decreasing the coverage of moss‐dominated crusts (from 100% to 40%) did not significantly change its effects on infiltration, evaporation and soil moisture. Our results demonstrated that for the growth and regeneration of shrubs, which were dominated by Artemisia ordosica in the Mu Us Sandland, high coverage of moss‐dominated crusts has negative effects on hydrological processes, and these negative effects could not be significantly reduced by decreasing the coverage of moss‐dominated crusts from 100% to 40%. Therefore, for the sustained and healthy development of shrub communities in the Mu Us Sandland, it is necessary to take appropriate measures for the well‐developed BSCs in the sites with high vegetation coverage in the rainy season. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

典型沙漠绿洲城市表土磁性特征及环境指示意义

选取典型沙漠绿洲城市（乌海、石嘴山、银川）表土为研究对象,对其环境磁学性质、土壤质地与重金属含量分布进行系统研究.结果表明,乌海市和石嘴山市表土为典型砂土,银川市为砂壤土.三个城市表土样品均以较粗的MD-PSD颗粒的亚铁磁性矿物（磁铁矿）为主导,磁化率均值分别为152×10-8、104×10-8和117×10-8 m3·kg-1.乌海市表土磁性矿物含量和磁性颗粒大小都显著高于石嘴山和银川市.重金属（Cr、Cu、Pb、Zn、Fe）的污染负荷指数（PLI）均显示,三个城市表土均存在轻度污染特征.同时磁化率和污染负荷指数在非工业区表现出点状高值分布,在工业区表现为面状高值分布特征.乌海市表土磁参数与重金属的相关系数显著高于石嘴山和银川,表明磁参数对于污染来源单一地区的污染程度评估更具优势.尽管三个城市表土磁学性质存在较大差异,但其磁化率均随污染负荷指数的增加呈现相同程度的递增.磁化率可以作为宁夏平原地区表土重金属污染程度评估的统一有效的代用指标.