杭州城区土壤的磁性与磁性矿物学及其环境意义

对杭州城区四个不同功能区块土壤进行了系统的环境磁学测定,结果表明城市土壤的磁化率平均值为128×10-8m3·kg-1,频率磁化率平均值3.6%(样品数=182),城市土壤呈现明显的磁性增强. 城市土壤的磁化率与频率磁化率呈极显著指数负相关,表明城市土壤磁性增强明显区别于自然成土过程引起的以超顺磁性(SP)颗粒为主的表土磁性增强机理. 统计分析表明,城市土壤磁化率与软剩磁和饱和等温剩磁(SIRM)呈显著直线正相关,说明亚铁磁性矿物是城市土壤剩余磁性的主要载体. 综合等温剩磁获得曲线、热磁曲线、磁滞回线等岩石磁学测定和SEM/EDX分析,城市土壤的磁性矿物以磁铁矿和赤铁矿为主,磁性矿物以假单畴-多畴（PSD-MD）颗粒存在,粒度明显大于成土过程形成的磁性颗粒,这些磁性颗粒主要来自燃料燃烧、汽车尾气等环境污染物. 因此,城市土壤磁测可作为城市土壤污染监测、污染空间分布和污染物来源判断的新手段.     

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.     

太湖沉积物的磁性特征及其环境意义

本文以太湖沉积物为研究对象,试图在磁性测量的基础上,对太湖湖区四个样芯进行分层,建立芯间层位对应联系,并结合孢粉,粒度,地球化学和有机质含量等分析测定,从沉积物样芯的磁参数曲线变化中提取该地区的环境变化信息,研究结果表明,由于该方法具快速简便,经济易行,无破坏等优点,从而可能对样芯作连续测量,以提取分辨率的环境变化信息,在湖泊沉积物的研究中有着独的作用,可作为地球化学,孢粉,微体古生物,粒度等分析     

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.     

现代湖泊沉积物中磁性矿物的研究及其环境意义

通过固城湖沉积物中高分辨率的岩石磁学取样及其实验研究,取得了环境磁学参数及各种磁参数的比值随深度的变化曲线,结合其他气候指标和同位素年龄结果,表明湖泊沉积中磁参数及其比值的变化能与末次晚冰期以来的古气候变化很好地相对应,尤其是在４．００ｍ和１２．０３ｍ的气候转折点上,沉积物中环境磁参数及其比值同样出现明显的变化,有力地说明沉积物中磁参数及其比值能很好地记录湖泊沉积物沉积时的古气候变化,并且可用来认识古环境突变的界线．     

现代湖泊沉积物中磁性矿物的研究及其环境意义

通过固城湖沉积物中高分辨率的岩石磁学取样及其实验研究，取得了环境磁学参数及各种磁参数的比值随深度的变化曲线，结合其他气候指标和同位素年龄结果，表明湖泊沉积中磁参数及其比值的变化能与末次晚冰期以来的古气候变化很好地相对应，尤其是在４．００ｍ和１２．０３ｍ的气候转折点上，沉积物中环境磁参数及其比值同样出现明显的变化，有力地说明沉积物中磁参数及其比值能很好地记录湖泊沉积物沉积时的古气候变化，并且可用来认识古环境突变的界线．     

亚热带山地垂直地带土壤的磁性特征及其环境响应

土壤中磁性矿物的形成转化对环境变化具有指示意义,定量分析土壤磁性对环境因子的响应机制是目前该领域的重要问题.本文综合相关研究及野外实地考察,采集福建南部亚热带地区戴云山垂直地带相同母质的土壤剖面进行环境磁学和漫反射光谱测试分析.结果表明：研究区土壤剖面中磁铁矿和磁赤铁矿主导其磁性变化,当海拔至1320 m以上,土壤中出现次生纤铁矿.当排除地形的影响后,相关磁学参数指示磁畴颗粒在低海拔区域以SP颗粒为主,而较高海拔区域土壤中以粗SD颗粒为主.漫反射光谱结果表明,研究区土壤中赤铁矿和针铁矿对气候梯度变化较为敏感,其中赤铁矿含量随海拔增加显示出降低趋势,并且至海拔1320 m以上赤铁矿消失而主要以针铁矿和纤铁矿为主.对比加热前后针铁矿和赤铁矿特征峰变化,并进行半定量分析认为,当年均降水量超过1900 mm且年均温低于13℃时达到赤铁矿形成的临界值,而针铁矿和纤铁矿则继续呈增加趋势.本研究论证了赤铁矿、针铁矿及纤铁矿对气候梯度具较强的敏感性,可作为研究低纬区域古环境变化的重要指标.

     

天山黄土区与黄土高原表土磁性特征对比及环境意义

本文对黄土高原和天山黄土区表土进行系统的岩石磁学和粒度测试分析,探讨了表土磁性特征及其环境意义,结果表明表土中的强磁性矿物均为磁铁矿和磁赤铁矿,弱磁性矿物为赤铁矿和纤铁矿或针铁矿,黄土高原黄土地层中的磁赤铁矿至少有部分属于风积成因.黄土高原表土中磁化率与频率磁化率呈良好的正相关,气候作用是主导黄土高原表上磁化率增强的主...     

南海西南次海盆岩石圈结构及其地质意义

南海地区岩石圈资料稀少,阻碍了其形成演化过程的研究.为此,本次研究结合大地热流、空间重力异常、高程、大地水准面和地震数据,在南海西南次海盆反演了两条2.5维岩石圈剖面.本次计算基于三种假设：岩石圈地幔的密度取决于岩石温度;研究区岩石圈处于热稳定状态;研究区处于重力均衡状态.在剖面A-E中,岩石圈底界面从珠江口盆地的105 km迅速抬升到西沙海槽处的50 km,在西沙海槽、西沙-中沙群岛和西南次海盆变化不大,为50~60 km.在剖面F-I中,岩石圈底界面从西沙群岛-中建地块处的88 km向海盆逐渐抬升,在西南次海盆处为46~50 km,到郑和隆起再逐渐变深至64 km.我们比较了西南次海盆岩石圈的冷却模型和热稳定模型,根据冷却模型由水深和热流数据所推断的西南次海盆年龄比实际年龄差很多,说明冷却模型不适用于西南次海盆.通过对比剖面A-E和剖面F-I,说明了剖面A-E经历了更长时间的拉伸,证明南海西南次海盆在形成演化过程中是从北东向南西逐步打开的渐进式扩张.最后,我们综合分析西南次海盆及其大陆边缘的岩石圈结构、减薄陆壳区范围、碳酸盐台地的分布、下地壳韧性流动、流变结构和沉积层特征等多方面资料,认为西南次海盆在形成演化过程中岩石圈地幔首先破裂而地壳后破裂,属于type Ⅱ型非火山型大陆边缘.

     

亚热带山地垂直地带土壤的磁性特征及其环境响应

土壤中磁性矿物的形成转化对环境变化具有指示意义,定量分析土壤磁性对环境因子的响应机制是目前该领域的重要问题.本文综合相关研究及野外实地考察,采集福建南部亚热带地区戴云山垂直地带相同母质的土壤剖面进行环境磁学和漫反射光谱测试分析.结果表明：研究区土壤剖面中磁铁矿和磁赤铁矿主导其磁性变化,当海拔至1320 m以上,土壤中出现次生纤铁矿.当排除地形的影响后,相关磁学参数指示磁畴颗粒在低海拔区域以SP颗粒为主,而较高海拔区域土壤中以粗SD颗粒为主.漫反射光谱结果表明,研究区土壤中赤铁矿和针铁矿对气候梯度变化较为敏感,其中赤铁矿含量随海拔增加显示出降低趋势,并且至海拔1320 m以上赤铁矿消失而主要以针铁矿和纤铁矿为主.对比加热前后针铁矿和赤铁矿特征峰变化,并进行半定量分析认为,当年均降水量超过1900 mm且年均温低于13℃时达到赤铁矿形成的临界值,而针铁矿和纤铁矿则继续呈增加趋势.本研究论证了赤铁矿、针铁矿及纤铁矿对气候梯度具较强的敏感性,可作为研究低纬区域古环境变化的重要指标.     

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.     

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.     

柴北缘骆驼泉剖面新生代地层磁组构特征及其构造意义

青藏高原东北部新生代构造演化对理解高原隆升和变形模式具有重要意义, 而目前对于该地区挤压应力方向转变过程仍存在很大争议.本文对柴北缘逆冲带北西部骆驼泉剖面新生代地层开展系统磁组构(本文特指磁化率各项异性)研究, 以揭示该地区挤压应力方向的转变特征.系统岩石磁学结果表明, 骆驼泉剖面新生代样品中主要磁性矿物是顺磁性组分和赤铁矿以及少量磁铁矿.通过对磁组构特征分析及其与古水流方向对比表明, 骆驼泉剖面新生代地层磁组构主要为初始变形磁组构, 可用于指示沉积成岩时期的挤压应力方向.磁组构结果揭示, 骆驼泉地区挤压应力方向在上干柴沟组下部沉积时期为NNE-SSW向, 而上干柴沟组上部和油砂山组沉积时期转变为NE-SW向.结合柴北缘逆冲带已有磁组构结果指出, 该地区早期N-S向或NNE-SSW向挤压应力可能与印度—欧亚板块早新生代以来近N-S向碰撞挤压过程有关, 指示印度—欧亚碰撞的挤压应力自下干柴沟组下部沉积时期就已传播至高原东北部地区; 而后期NE-SW向挤压应力方向与该地区现今GPS揭示的上地壳运动方向一致, 可能与该时段高原东北部巨型走滑断裂构造体系(尤其是阿尔金断裂)有关.此外, 柴北缘逆冲带新生代挤压应力方向转变在其北西部起始于上干柴沟组下部沉积时期, 而南东部起始于上油砂山组下部沉积时期, 与地震反射剖面揭示的断裂活动等地质证据共同揭示柴北缘逆冲带新生代的构造活动自靠近阿尔金断裂的北西部向南东部传播和扩展.综合分析青藏高原东北部地区挤压应力方向转变和其他地质证据发现, 挤压应力方向转变显示出自柴北缘逆冲带北西部向东、西和南向扩展特征, 与阿尔金断裂在上干柴沟组下部-上油砂山组下部沉积时期剪切应力集中于断裂本身, 而上油砂山组下部沉积以来开始散布于高原东北部内部地区的两阶段走滑活动相关.

     

江西九庐公路红土剖面的磁学特征及其反映的风化成土作用

南方第四纪红土是研究古环境变化的重要载体.本文对采自江西九江的九庐公路红土剖面进行了详细的环境磁学研究,拟探讨多项磁参数在提取南方红土古环境信息方面的价值.结果显示,红土剖面上段的弱风化层,磁化率随着成土作用的增强而增大,反映了成土过程中产生的细颗粒亚铁磁性矿物导致的磁化率增加;而在剖面下段强风化的网纹红土层,表现为磁化率和退磁参数S比值下降但硬剩磁显著增加,反映强风化成土作用下不完整反铁磁性矿物的富集.与单一磁化率指标相比,多项磁学参数的综合运用可以在南方红土古气候重建领域发挥重要作用.     

贵州省麦岗水库沉积物磁性特征及其与粒度的关系

对贵州省麦岗水库沉积物环境磁性特征的研究表明,亚铁磁性矿物主导了沉积物矿物磁性特征,但同时也存在反铁磁性矿物等其他矿物,超顺磁颗粒在沉积物中广泛存在.在所选矿物磁性参数中,χlf、χfd、SOFT与粒度不相关;χARM、SIRM、F300与粒度相关,但相关系数不高;χARM/χlf、χARM/SIRM和粒度显著相关,可以作为粒度的代用指标.研究结果显示,磁性参数确实可以作为粒度的代用指标.但对比研究表明,在不同沉积环境,甚至相似沉积环境的沉积物中,矿物磁性参数和粒度的关系可能不同,在特定沉积环境中,利用磁性参数作为粒度的代用指标应该在充分研究的基础上进行,使研究结果更为可靠.     

Neogene palynological assemblages in the west slope of Songliao Basin and their geological implications

Abundant palynological fossils are found from the drill core in the west slope of Songliao Basin, the first full coring borehole that drilled throughout the Neogene. Two Palynological assemblages are recognized according to their vertical distributions, i.e., the late early Miocene–middle Miocene assemblage from the Da'an Formation named as Caryapollenites simplex-Momipites coryloides-Celtispollenites sp.-Tsugaepollenites igniculus, and the late Miocene-early Pliocene assemblage from the Taikang Formation named as Artemisiaepollenites minor-Betulaceoipollenites sp.-Carpinipites sp.-Polypodiaceaesporites sp. On the basis of the composition of each assemblage, we infer that the climate was warm-temperate to sub-tropic during the late early Miocene–middle Miocene and the vegetation was mainly deciduous broadleaved forest and subordinate coniferous and broad-leaved mixed forest with few understory ferns, and probably some shallow fresh water wetlands. The climate then turned cooler and drier in the late Miocene–early Pliocene, represented by the development of xerophytic herbs and temperate plants, although the canopy of the forest remained relatively stable. The results significantly improve the understanding of the Cenozoic palynostratigraphy in the Songliao Basin, and provide new data for both stratigraphical correlation and paleovegetational and paleoclimatical analysis in adjacent area.     

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.     

Miocene Bahean stratigraphy in the Longzhong Basin, northern central China and its implications in environmental change

Fossil mammal-riched Neogene strata are widely distributed in the southeast corner of the huge Longzhong Basin at Tianshui, Gansu Province, northern central China. Hipparion weihoense, a typical member of late Middle Miocene Bahean stage, was recently excavated at Yaodian along a well-exposed outcrop. Owing to the importance of the Bahean stage in the mammalian evolution and its potential for environmental change, we suggested a name of Yaodian Formation for the stratigra- phy, which is correlated to the Bahe Formation at Lantian, Shaanxi. High resolution paleomagnetic dating of the section shows that the Yaodian Formation covers the period between 11.67 Ma and 7.43 Ma, with the site bearing Hipparion weihoense being estimated at about 10.54―10.30 Ma, providing first magnetostratigraphic chronology for the Bahean Stage. The Yaodian Formation consists of fluvial channel deposits (11.67―10.40 Ma) at the bottom, floodplain deposits in the middle (10.40―9.23 Ma) and shallow lake sediments at the top (9.23―7.43 Ma). This upward fining sequence suggests that the relief in nearby mountain ranges such as West Qinling to the south and Huajia Ling to the north was greatly reduced after long-term denudation, fluvial transport capacity was low, and finally the drainage system was disintegrated, replaced with broad-shallow lakes in which only fine sediments like mud and marlite were deposited, indicating an old stage of development of a planation surface. A remarkable shift in ecology and climatic environment was found at 7.4―7.7 Ma when paleoclimate changed from early warm humid to late dry as indicated by sedimentary facies changed from early shallow lake sequence to late eolian red clays and a former coniferous-deciduous mixed forest was replaced by grassland, leading to great growth of Hipparion Fauna of Baodean stage in the region. Therefore, it is estimated that the present high relief of Qinling and drainage pattern did not come into being until Late Pliocene in response to intensive neotectonism and climate change.     

Evidences of the Blake and Iceland Basin magnetic excursions in southeastern Iberia and chronological implications for the Padul sedimentary record

The Padul-15-05 sediment core provides an exceptional perspective of the paleoenvironmental and climate change in the Western Mediterranean region for the last ca. 200 kyr. However, even though a robust chronology mainly relying on radiometric dating is available for the last 50 ka, the chronology for the older sediments is not yet fully resolved. Ages for the bottom part of the core (>21 m) were previously inferred from amino-acid racemization dating and sediment accumulation rates. In this work, we provide a more accurate chronology for the older part (>100 kyr) of the Padul-15-05 sediment core record based on the recognition of past Earth's magnetic excursions. We identify an interval prone of reversed polarity samples close to MIS-5e/5 d transition that we correlate to the Blake geomagnetic excursion (116.5 kyr–112 kyr). In addition, we identify an interval of low inclinations and two reversed samples that we interpret as the Iceland Basin geomagnetic excursion (192.7 kyr–187.7 kyr: wide scenario of VGP <40°). Our new results, which include IRM acquisition curves that contribute to understand the magnetic mineralogy, enhances the robustness of the age model for the Padul-15-05 sedimentary sequence by adding an independent age dataset with new accurate tie-points. Our refined age control together with the available paleoenvironmental and paleoclimate multiproxy data provide insightful information to unveil the response of the western Mediterranean environments to regional environmental and climate change.