花岗岩上发育的亚热带红土岩石磁学特征

本文对发育于花岗岩上的两个亚热带红土剖面进行了系统的岩石磁学研究,测试了磁化率、频率磁化率、等温剩磁、非磁滞剩磁、磁滞回线等常温磁学参数,选取代表性样品进行了高低温岩石磁学分析,拟探讨亚热带红土磁性矿物的特征及湿热环境下土壤中磁性矿物的转化规律。实验结果表明：亚热带红土的强磁性矿物为磁铁矿、磁赤铁矿;弱磁性矿物为赤铁矿和针铁矿,滞水土层中含有纤铁矿。花岗岩具有较强的磁性,在其上发育的红土也因此具有较强的磁性。花岗岩中的亚铁磁性矿物的磁畴以多畴占主导地位,随着风化强度的增强,逐渐形成较细粒的超顺磁与单畴磁性矿物。亚热带红土中的磁赤铁矿与位于半干旱区黄土高原成土作用形成的磁赤铁矿存在着磁学性质上的差异,表现为具有更高的居里点（约600℃和640℃）,可能说明亚热带红土中的磁赤铁矿粒径更粗。两个剖面在磁学性质上存在着明显的差异,泉州剖面磁性矿物以磁铁矿为主,磁化率最高可达1823×10-8m3/kg,平均值为1033.1×10-8m3/kg,具有较低的剩磁矫顽力;福州剖面磁性矿物以磁铁矿和部分热稳定磁赤铁矿为主,磁化率最高为385.73×10-8m3/kg,平均值为91.5×10-8m3/kg。基于磁学参数分析,认为母质与后期成土作用共同造成了两个剖面的磁学性质差异,但后者起主导作用。磁化率在两个剖面中,均随着深度减小而减小,与温带地区表层土磁化率增强有很大区别。湿热环境条件下,强磁性矿物溶解或转化为弱磁性矿物的程度主导剖面磁化率变化。     

中国南方红土环境磁学

第四纪红土是中国南方古环境演化与气候变迁的最佳载体之一,记录了南方的古地理、古气候环境变迁信息。典型红土剖面由现代红壤层、均质层、网纹层、砾石层或基岩层组成,均质红土磁化率值多在80×10-8~250×10-8m3/kg,网纹红土磁化率约低一个数量级。红土的磁化率-温度（-T）曲线、等温剩磁获得曲线、XRD和TEM分析认为,成土过程产生的细粒磁性矿物（包括磁铁矿、磁赤铁矿和赤铁矿）是红土磁性的主要载体。对红土的岩石磁学和矿物学综合分析认为,红土磁性矿物的含量、粒度、类型等可能指示其形成时期的某种环境变化,红土磁性是南方第四纪环境变迁研究的重要手段,但由于红土的物源以及受后期化学风化改造的复杂性,红土的环境磁学研究需要新的思路和方法。     

红粘土的磁学性质研究

本文对陕西宝鸡剖面红粘土上部进行了详细的岩石磁学研究，确定了该地区红粘土的主要磁性矿物是磁铁矿。赤铁矿相对含量很少，对剩余磁性贡献较小。磁性质不稳定的磁赤铁矿存在于红粘土中，但不影响剩磁稳定性。特征剩磁载体主要是磁铁矿。磁性矿物的粒度是以准单畴为主。红粘土的短时间弛豫粘滞剩磁很强，因此在零磁空间进行退磁和剩磁测量是非常重要的。     

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。     

南方红土磁性地层年代学研究进展

南方红土是中国分布最广的第四纪土状堆积,蕴含丰富的古气候、古地理以及古人类演化的信息。然而,南方红土地区长期高温多雨的气候造成许多定年材料的缺乏,导致其年代学研究进展比较缓慢。磁性地层学方法是一种适合于中、新生代海陆相沉积物定年的快捷、有效的方法,近年来南方红土的磁性地层年代学研究取得了很好的结果。文中比较系统地总结了近年来南方红土磁性地层年代学研究方面的进展。这些研究显示南方红土中的载磁矿物包括赤铁矿、磁赤铁矿、磁铁矿和针铁矿,其中磁铁矿和赤铁矿是特征剩磁的主要载体。磁性地层结果表明南方红土记录了Matuyama负极性时晚期至Brunhes正极性时早-中期的沉积,其沉积起始年龄不晚于Jaramillo正极性亚时,即早于11 Ma。这些磁性地层学结果为揭示南方红土记录的环境变化和中国南方亚热带地区早期人类演化提供了年代学基础。     

华北平原中部第四纪沉积物的岩石磁学性质

岩石磁学是古地磁学和环境磁学研究的基础。本文对华北平原中部SK1和G4两个第四系钻孔岩芯代表性样品进行详细的岩石磁学和系统退磁实验研究,结果表明,SK1和G4孔沉积物中磁性矿物以赤铁矿和磁铁矿为主,赤铁矿含量较高。SK1孔中高矫顽力磁性矿物以赤铁矿和针铁矿为主,而G4孔则以赤铁矿为主;两孔沉积物的磁化率主要来自磁铁矿的贡献,SK1孔中磁铁矿含量较高,其平均磁化率较高,而G4孔中多赤铁矿,其平均磁化率较低;SK1孔沉积物的特征剩磁载体主要是磁铁矿,而G4孔沉积物的特征剩磁载体主要是赤铁矿。赤铁矿主要有两个来源：一是河流侵蚀再搬运上游沉积物中的赤铁矿,为碎屑成因;二是同沉积过程中,风化作用将磁铁矿氧化为赤铁矿,这类赤铁矿为次生成因。

     

南方红土中的磁极倒转以及磁化率变动记录

江西省修水县杨梅山剖面244个定向样品的岩石磁学研究表明,杨梅山剖面的磁极倒转自上而下分别为布莱克(Blake)K向极性偏移、安比拉(Emperor)反向极性偏移、布客—松山(Brunhes—Matuyama)极性带界线以及上部贾拉米洛(Upper Jaramillo)正向亚带;杨梅山剖面样品的磁性矿物为磁赤铁矿;杨梅山剖面浓度(数量)归一化的磁化率变动和深海氧同位素变化具备较好的一致性,该剖面的磁化率变动对应着深海氧同位素自第5阶至第23阶的变化;杨梅山剖面跨越了布容—松山极性带界线以及深海氧同位素的第19阶,中国南方红土的底界年龄可能大于78Ma,即早于中国北方黄土的L8黄土层。     

印度德干高原砖红壤与玄武岩风化红土磁学性质及其成因分析

印度中西部德干高原是由白垩纪末期65Ma以前多次喷发的玄武岩形成的高原。喷发间歇期间玄武岩遭受风化,形成了多层玄武岩风化红层。德干高原就是由这样一层层的溢流喷发玄武岩和风化红层相间而成,厚度达千米以上。在德干高原和南方各地的顶部普遍发育着砖红壤,该砖红壤在德干高原发育约25m厚,被认为是从玄武岩母质基础上原地风化形成,但是实地观察发现,砖红壤与玄武岩风化红土在结构、构造以及物质组成等方面均存在明显差别。常见的玄武岩喷发间歇发育的风化层厚2~3m,存在从上到下风化程度由强到弱,最后过渡到玄武岩母岩的明显层次与颜色的变化。但是德干高原玄武岩之上的25m厚砖红壤缺乏这种渐变特征,而且平坦的砖红壤顶部洼地中还发现了风积黄土层。对德干高原砖红壤、玄武岩以及玄武岩风化红土层分别采样,测量其全样粒度和磁化率、饱和磁化强度、饱和等温剩磁、非磁滞剩磁等常温磁学参数,挑选代表性样品进行磁滞回线和热磁分析。实验结果表明：1）砖红壤样品主要的磁性矿物是赤铁矿,有些同时还含微量磁赤铁矿,粒径相对较粗的玄武岩风化红土层的主要磁性矿物是磁铁矿和磁赤铁矿;2）玄武岩只含磁铁矿,并无磁赤铁矿或者赤铁矿。因此,不论是玄武岩风化红土,还是砖红壤,它们所含的磁赤铁矿以及赤铁矿都是在风化成土过程中形成的。砖红壤以赤铁矿为主和少量针铁矿,偶有样品含微量磁赤铁矿,说明该磁赤铁矿可能是母岩中的磁铁矿风化为赤铁矿的中间产物;3）玄武岩风化红土层与砖红壤不仅在磁性矿物特征方面存在差别,而且在全样粒度组成方面也存在明显差别,前者以>100μm为主,而后者以 < 100μm为主。此外,25m厚层状砖红壤除了缺乏由上而下风化程度由强变弱的差异与层次的特征之外,也缺乏砖红壤中残留的玄武岩碎屑,难以支持巨厚砖红壤由顶层玄武岩就地风化形成的说法。砖红壤厚层均匀特征似乎需要自下而上形成过程,即不断加入物质不断地风化成土才能够形成均匀厚层砖红壤。目前刚刚发现了徳干高原黄土堆积,其西北方向分布着印度沙漠,每年都有沙尘暴发生,向德干高原提供着物质来源。因此,砖红壤由风积物加积形成或许是要考虑的重要可能性之一。

     

网纹红土中的植硅石组合及其环境意义的初步研究

长江中下游地区网纹红土中的古气候记录，在第四纪全球变化研究中具有十分重要的意义，阐述了江西修水网纹红土的岩性特征和形成时代，重点讨论了网纹红土中的植硅石及其古气候信息，根据植硅石形态的环境意义，结合因子分析，将修水剖面网纹红土所含的植硅石划分为１２个组合带。并将其与黄土－古土壤气候旋回和深海氧同位素气候旋回进行了对比，提出网纹红土也是第四纪全球变化的良好信息载体。     

植硅石分析在第四纪环境研究中的应用

简介了植硅石分析方法在第四纪环境研究中的应用，包括植硅石的研究现状，现化性质，实验室析方法及其应用领域，并将植硅石与孢粉进行了对比，表明了植硅石特有的性质，并将它运用到南方网纹红土的研究中来恢复当时的古气候，为可靠地发掘网纹红土中赋存的生物－气候信息提供了新依据。     

佳县红粘土磁学性质

黄土/古土壤序列和红粘土均已被证明是风积成因,然而红粘土研究的程度远低于黄土/古土壤序列,比如强发育红粘土获得比较低磁化率值的原因并没有得到清楚解释,红粘土磁化率代用指标问题和红粘土搬运路径等问题还存在较大的争议,红粘土记录古气候意义研究也相对薄弱,因此加强对红粘土的研究,有助于对古气候的理解。佳县位于黄土高原与毛乌素沙漠交接地区,季风区与非季风区过渡地带。对佳县厚60m的红粘土样品进行系统磁学参数测量分析发现,佳县红粘土以软磁性矿物(磁铁矿、磁赤铁矿)为主,同时含有一定量硬磁性矿物(赤铁矿、针铁矿,主要是赤铁矿); 强发育古土壤层含有较多软磁性矿物,弱发育古土壤层含有较多硬磁性矿物; 磁颗粒粒径基本在0.2μm以下,X>64×10-8m3/kg时,磁颗粒粒径小于0.1μm。剖面底部磁学参数变化存在异常,原因可能是:赤铁矿含量增加,超顺磁(SP)亚铁磁性颗粒含量急剧减少,单畴(SD)颗粒相对含量增加。该异常原因解释符合前人提出的成壤路径:水铁矿→SP磁赤铁矿→SD磁赤铁矿→SD赤铁矿。     

中国南方第四纪红土地层

中国第四纪红土地层研究60多年来取得了很大进展。本文从磁性地层、年代地层、生物地层、气候地层、同位素地层和旋回地层6个角度总结了中国红土地层的主要研究情况。     

中国南方红土与第四纪环境变迁的初步研究

本文简述了我国南方红土的形成时期,讨论了安徽省宣城剖面的特征及其成因,并对此剖面进行了ESR年代学的研究,建立了此剖面的时间坐标。作者在此基础上,根据土壤地层学、磁化率、全氧化铁含量及有机质的含量分析和碳同位素测定等手段,将中更新世以来的沉积物──红土（古土壤）划分为8个沉积旋回,代表了8个大的气候旋回,并与我国北方黄土-古土壤系列具有明显的可比性。     

加积型网纹红土网纹化机制及形成环境

选取九江地区JL剖面网纹层段典型样品,针对红基质与白网纹的物质组成及理化性质展开异同分析,在此基础上探讨网纹红土形成环境。初步得到以下结论:1)红基质与白网纹的粒度组成、元素组成、风化特征基本一致,但铁元素有显著差异,"网纹"并非原生构造,不是岩性差异及差异风化的产物,而是同源物质经历化学风化过程中元素分馏的结果。2)地球化学分析、磁学分析和粘粒级矿物组成分析一致表明,白网纹与红基质在铁含量、铁氧化物形态、铁矿物类型方面存在明显差异。白网纹与红基质相比,全铁含量(4.30%)低于红基质(8.63%);Fe³⁺/Fe²⁺比值(40.66)低于红基质(90.95);游离铁量及游离度(7.01 g/kg,32.96%)低于红基质(76.21 g/kg,77.52%);铁活化度和晶胶率(25.31%,37.77%)高于红基质(8.77%,9.69%);赤铁矿和针铁矿含量极少,这充分表明白网纹局部存在明显的铁淋失。3)白网纹局部脱色机制主要受控于赤铁矿及其转化,红基质主导矿物为赤铁矿,并含有一定的磁赤铁矿和针铁矿,而白网纹则不含磁赤铁矿,赤铁矿含量也极...     

青海某地第三系红色碎屑岩层中金异常特征及成因探讨

对青海某地第三系红色碎屑岩层中的金异常特征进行了综述,指出金异常主要存在于第三系中段岩层中,异常在水系沉积物中强度最大,并认为金异常由次生富集作用形成.