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.     

中国东部红土的磁性及其环境意义

通过中国东部红土剖面的环境磁学参数（磁化率、频率磁化率、非磁滞剩磁、饱和等温剩磁等）测量,获得了红土剖面磁性矿物浓度、粒度和类型等特性随深度的变化曲线以及红土经连二亚硫酸钠一柠檬酸钠一重碳酸钠溶液（ＤＣＢ）处理后的磁性参数变化．根据红土剖面环境磁学参数及其磁参数比值的变化可将红土分为３个层段,各层段的磁性矿物特征存在明显的差异．证实了红土剖面中的磁性载体主要是磁赤铁矿、赤铁矿和针铁矿,并分离出了球粒状磁颗粒．认为红土磁性矿物的数量、粒度、类型等的变异指示了其形成时的环境特征,其频率磁化率和ＤＣＢ处理的磁化率损失量指示了红土成壤化作用的强弱,可作为在红壤区研究过去全球变化的一种新途径．     

甘肃西山坪遗址岩石磁学性质及其研究意义探讨

对甘肃西山坪遗址剖面样品进行磁化率、频率磁化率、热磁分析、非磁滞剩磁和等温剩磁等一系列岩石磁学实验测试,分析环境磁学参数特征变化,试图探讨西山坪遗址研究意义,为今后深入研究该沉积序列蕴含的古环境记录提供了岩石磁学基础.结果表明：西山坪遗址剖面沉积物中磁性矿物主要以低矫顽力的磁铁矿和磁赤铁矿为主,高矫顽力磁性矿物赤铁矿含量极其有限,越向剖面表层,强磁性矿物含量逐渐增加.磁性矿物颗粒表现出黄土的典型特征,以单畴、准单畴为主,含有一定量的超顺磁颗粒,颗粒度越向剖面表层越细.从物源上看,遗址沉积物主要来自近源的黄土风尘堆积,主要是风成堆积,并混合大量人类活动信息,给今后综合研究岩石磁学与人类活动特征的关系有一定借鉴意义.     

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.     

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.     

捷克黄土的磁学性质及古气候意义

对捷克Znojmo剖面末次间冰期以来黄土-古土壤序列进行了较为详细的岩石磁学和X射线衍射实验研究, 结果表明捷克黄土-古土壤磁化率变化与中国黄土高原风成沉积物具有相似的特征, 即土壤化作用使磁化率升高. 磁化率随温度的变化特征和等温剩磁测定以及X射线衍射实验揭示出Znojmo剖面黄土和古土壤的主要磁性矿物是磁铁矿, 并含有少量的磁赤铁矿、赤铁矿和黄铁矿或磁黄铁矿以及针铁矿. 磁化率各向异性研究表明, Znojmo剖面黄土和古土壤的磁线理小于磁面理, 这说明磁化率椭球体为压扁形, 最大轴的方向呈现随机分布特征, 不能指示大气传输尘埃沉积时的古风向.     

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...     

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.     

亚热带地区发育于不同母岩风化壳上的红壤磁学特征对比及其环境意义

本研究对发育于亚热带地区花岗岩和变质岩风化壳之上的两个红壤剖面进行了系统的环境磁学测量及色度分析,探讨在同一地区不同母质上发育的红壤磁性差异的原因及其环境意义.研究区的两个剖面分别位于福建省南平市高铁北站和纺织厂附近,相距约15 km,气候条件基本相同.研究结果表明：（1）较强磁性的花岗岩母质层上发育的南平北站红壤（NPN）,在发育过程因母质层中多畴（MD）颗粒磁赤铁矿化的磁铁矿溶解,剖面上部的淋溶层和淀积层虽以较细的稳定单畴（SSD）颗粒和少量的假单畴（PSD）颗粒磁铁矿为主,但剖面磁性自下而上减弱.相较而言,南纺红壤（NF）剖面发育在磁性较弱的变质砂岩上,其过渡层和母质层以赤铁矿为主,因成壤过程中生成较细的超顺磁（SP）磁铁矿使得土壤淋溶层和淀积层磁性增强;说明母质不同是亚热带地区红壤磁性差异的主要原因.（2） NPN和NF两个剖面的气候条件基本相同,磁性差异比色度指标差异更为显著.亚热带地区因剖面受母质影响显著,整体磁性特征不能反映气候;黄度和红度的比值（b^*/a^*）远小于磁性的差异,说明针铁矿和赤铁矿的比值更能反映研究区的平均气候状况,即反映次生磁性矿物含量的参数为更适合的气候指标.     

渤海南部莱州湾Lz908孔沉积物的岩石磁学性质

亚洲大陆边缘海和陆表海在区域的物质和能量交换以及区域气候与环境演化过程中扮演了关键角色.磁性地层学和环境磁学方法是建立年代框架和环境演变序列的有效手段,但是,由于该地区边缘海和陆表海沉积物中磁性矿物来源十分复杂,磁性地层学和环境磁学研究的重要基础是要精细地解译沉积物的岩石磁学性质.为此,本文利用渤海南部莱州湾Lz908孔与钻孔附近的现代沉积物样品进行了详细的岩石磁学对比研究.结果显示,渤海南部沉积物中的磁性矿物主要是较粗颗粒(较大的准单畴至多畴)磁铁矿,还有少量磁赤铁矿,部分沉积物还含有赤铁矿和针铁矿,其中磁铁矿是特征剩磁的主要载体;莱州湾现代河流-海洋沉积物和钻孔样品之间的磁性特征无显著差异,说明莱州湾沉积物堆积之后尚未经历明显的沉积后期改造.     

赣南晚白垩纪红层磁学研究及其地质意义

磁性地层学是界定沉积物地质年代的一种重要方法,该方法的应用建立在沉积物记录了可靠的特征剩磁基础上.红层的磁性地层年代学研究对于我国华南地区晚中生代以来古环境、古气候的演化具有极为重要的意义.但是,目前对于红层古地磁可靠性的解释存在广泛的争议,为更好地理解并尝试解决具体红层剖面的古地磁可靠性问题,迫切需要综合岩石磁学和其他非磁学手段对沉积物中的载磁矿物性质进行系统厘定.本文通过对赣南地区两个典型晚白垩纪红层剖面(信丰XF剖面和留车LC剖面)进行详细的岩石磁学分析,并结合扫描电镜和沉积相特征,判定出磁性矿物以赤铁矿为主,含有少量针铁矿、磁赤铁矿和磁铁矿.其中,赤铁矿是最主要的剩磁载体,且与钛铁矿共存,综合磁学与非磁学结果判定其记录了原生的沉积剩磁.在获得了可靠的古地磁信息基础上,结合前人对该区域生物地层学和年代学研究并与邻区地层比对,初步判断出LC剖面与XF剖面地质年代分别为晚白垩纪早期Cenomian期和晚白垩纪晚期Maastrichtian期.XF剖面依据ESR测年、南雄盆地地层比对和沉积相的判断,地层极性时段初步界定为C30n,即68.196~66.398 Ma,这为进一步探讨该地区的古环境和古气候演化提供了可参考的年龄标尺.     

中中新世秦安黄土-古土壤序列磁性增强机制及其环境意义

中中新世黄土高原风尘堆积序列磁化率显著增高,在区域内已成为地层对比标志,然而其磁性增强机制依然不清楚.本文对秦安地区QA-I剖面约14～17.1 Ma期间的黄土-古土壤样品进行了系统的环境磁学、岩石磁学(热磁性质、磁滞性质、非磁滞剩磁与饱和等温剩磁比值χ_ARM/SIRM等)和色度指标分析.结果表明,QA-I剖面黄土-古土壤序列样品中磁性矿物为准单畴(PSD)磁铁矿、超顺磁/单畴(SP/SD)磁赤铁矿和赤铁矿,古土壤中细粒磁赤铁矿含量高于上下相邻黄土层.CBD(Citrate-Bicarbonate-Dithionite)处理方法显示,中中新世风尘序列中碎屑成因的PSD磁铁矿含量变化不大,约14.5～16.0 Ma期间成壤成因SP/SD磁赤铁矿含量的增多,是导致该时期风尘堆积序列磁化率增强的主要原因;这与该时期较低的土壤发育程度并不一致,表明CBD处理方法虽然可有效获取成壤成因SP/SD磁赤铁矿信息,却无法区分其为当地还是源区成壤成因.低温磁学研究表明,QA-I剖面约14.5～16.0 Ma期间SP/SD磁赤铁矿可能为碎屑磁铁矿颗粒的风化外壳,其含量高低变化与风尘样...     

三门峡盆地晚新生代沉积物磁性载体类型

对三门峡盆地晚新生代沉积岩样品进行岩石磁学研究,通过三轴饱和等温剩磁和剩磁矫顽力实验、交变退磁和热退磁实验及磁化率测定,发现黄土-古土壤、河湖相灰绿层和冲洪积层3种不同岩性的磁载体存在显著差异.即黄土-古土壤以磁铁矿为主,赤铁矿和磁赤铁矿很少;河湖相灰绿色沉积磁性矿物含量较低,主要为赤铁矿和磁铁矿,但磁铁矿较多,此外还有一些不稳定磁性矿物(如针铁矿、菱铁矿等);冲洪积物以磁铁矿和赤铁矿为主,磁铁矿相对较多.     

佳县红粘土堆积的磁学性质及其古气候意义

对佳县剖面红粘土作了较为详细的岩石磁学研究. 实验结果显示, 该地区红粘土堆积与黄土高原黄土-古土壤及其他红粘土堆积既具有相似的磁学性质, 又有明显的自身特点, 磁性矿物以磁铁矿、磁赤铁矿、赤铁矿为主, 褐铁矿/针铁矿含量较小. 同时, 红粘土与剖面上部午城黄土中的古土壤和黄土相似, 较强发育的古土壤层与弱发育的古土壤层相比, 显示低矫顽力特征和较高的超细颗粒含量, 说明在相对湿润气候条件下成壤作用的增强对超细颗粒的形成和磁性矿物的转化具有重要贡献, 体现出晚第三纪红粘土发育的古气候环境与黄土-古土壤相似, 具有波动变化的特点. 与黄土高原东部和南部风尘堆积的磁滞回线特征相比, 佳县红粘土样品达到饱和需要相对较高的磁场强度, 进一步证明了硬磁性矿物的存在和相应较弱的生物化学作用特征, 说明黄土高原北部与东部和南部的气候环境存在一定的差异性, 干旱化的程度相对较高.     

中国黄土中磁性矿物赋存形式研究

磁铁矿、磁赤铁矿、赤铁矿和针铁矿是中国黄土-古土壤序列中主要的磁性矿物和磁信号载体．利用X射线衍射（XRD）、光学显微镜和电子显微镜（场发射扫描电镜SEM和高分辨透射电镜TEM）对这些磁性矿物的物相关系和存在形式进行了深入研究．结果表明：强磁性的磁铁矿和磁赤铁矿以独立单一物相和多相复合磁性颗粒形式存在．大颗粒的风尘磁铁矿在沙漠源区就已经经受了低温氧化,粉尘沉积后的成土作用加剧了这种低温氧化过程,形成具有赤铁矿镶边结构的磁铁矿复合磁性颗粒．针铁矿与赤铁矿共存,部分针铁矿经脱水过程,在其边缘形成纳米级的赤铁矿．以上研究对解译中国黄土．古土壤序列的磁信息及相关的古气侯含义提供了最直接的矿物学支撑．     

干旱区高山泥炭磁学特性研究

对干旱区高山-新疆阿尔泰山中段连续的泥炭沉积序列进行详细系统的磁学分析,获得泥炭沉积物中磁性矿物的类型、含量以及粒径大小等磁学特性,探讨了在富含大量有机质的氧化还原条件下磁性矿物的保存与变化机理.岩石磁学结果表明沉积物中亚铁磁性矿物的富集程度低,磁性较弱.主要含有磁铁矿、赤铁矿、顺磁性矿物以及大量的抗磁性矿物组分,并且证实泥炭沉积物中不可能含有生物成因的趋磁细菌.沉积物的磁性颗粒主要以细颗粒为主,但同时还存在粗颗粒成分.研究结果指示在泥炭表层酸性的亚氧环境中,亚铁磁性矿物在较短的时间内伴随着部分溶解和改造,导致沉积物磁性浓度的降低和粒径的减小,快速的沉积和埋藏之后,长期处于缺氧的碱性还原环境下,磁铁矿发生的变化很小或基本不会再次被改造.     

苏北盆地兴化1#钻孔沉积物的岩石磁学特征

对苏北盆地兴化1#钻孔岩心沉积物进行了质量磁化率、频率磁化率、变化曲线、等温剩磁和磁滞回线等参数的测试分析,结果表明,粘土质沉积物中的主要载磁矿物为磁铁矿和赤铁矿;砂质沉积物中的磁性矿物除了磁铁矿和赤铁矿外,还含有少量的磁赤铁矿和针铁矿.针铁矿普遍存在于钻孔下部的样品中.整个钻孔沉积物中的磁性矿物颗粒都是介于单畴和多畴之间的准单畴颗粒,但粘土质沉积物中的磁性矿物颗粒更趋近于单畴颗粒,而砂质沉积物中的磁性矿物颗粒更趋近于多畴.根据不同的磁性矿物组合特征,选择合理的温度和磁场强度区间对古地磁退磁结果进行分析,得到沉积物可靠的特征剩磁方向,为古地磁年代学提供依据.     

黄土高原西北缘末次冰期晚期以来黄土沉积物的岩石磁学性质

以黄土高原西北缘的靖远和古浪剖面(包含黄土层L1上部和占土壤层SO)作为研究对象,选取代表性样品进行磁化率、频率磁化率、热磁曲线、等温剩磁获得曲线和磁滞回线等测定.结果表明,靖远和古浪L1黄土和SO古土壤具有相似的岩石磁学特征.磁性矿物含量相对较低,载磁矿物均以磁铁矿为主,同时含有磁赤铁矿和赤铁矿,且SO占土壤中的磁赤...     

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.     

天山北缘新近系沉积物岩石磁学研究

岩石磁学研究表明, 天山北缘塔西河剖面新近系可划分为湖相沉积型、河流相沉积型和冲积扇沉积型三种类型, 分别对应于剖面的底部(沙湾组和塔西河组中下部)、中部(塔西河组顶部和独山子组中下部)和上部(独山子组顶部和西域组), 其中湖相沉积岩石磁学性质复杂, 除与沉积物物源密切相关外, 还可能受风化作用、原地磁性矿物自生或成岩作用以及生物活动的影响, 天然剩磁强度为10^-3~10^-2 A/m, 主要磁性矿物为磁铁矿, 高矫顽力磁性矿物可能为针铁矿. 磁性矿物颗粒由假单畴和单畴(PSD+SD)或单畴和超顺磁混合组成(SD+SP); 河流相沉积天然剩磁强度为10^-2~10^-1 A/m, 主要磁性矿物为磁铁矿和赤铁矿, 磁性矿物颗粒为假单畴(PSD), 450~580℃可获得稳定的特征剩磁方向, 特征剩磁载磁矿物为磁铁矿; 冲积扇沉积天然剩磁强度介于湖相和河流相沉积之间, 主要磁性矿物也为磁铁矿和赤铁矿, 580~680℃获得稳定特征剩磁方向, 特征剩磁载磁矿物为赤铁矿, 磁性矿物颗粒为假单畴(PSD).