广西来宾二叠系瓜德鲁普统-乐平统界线蓬莱滩剖面沉积微相演变及其对生物灭绝事件的响应

在中二叠世(瓜德鲁普世)末期发生了一次全球范围的生物灭绝事件,大约有34%的海洋无脊椎动物消失,同时发生了全球规模的海退事件。该事件在中国反应为东吴运动,致使华南大部分地区瓜德鲁普统—乐平统之交产生不整合。广西来宾地区位于扬子地台南缘,在中—晚二叠世时期处于滇黔桂盆地的东部。由于其独特的古地理位置,来宾地区发育了连续的中—晚二叠世海相沉积,是研究此次生物大灭绝和环境演变的绝佳位置。本文对广西来宾蓬莱滩瓜德鲁普统—乐平统(G—L)界线剖面沉积微相和生物化石进行了综合研究。研究表明,该剖面1～7层共发育5种主要的沉积微相组合,既礁基相组合、礁核相组合、覆礁相组合、礁滩相组合和深水斜坡相组合,生物礁发育于一个海退序列中。生物碎屑的丰度和类型在7a层突然急剧降低,与该剖面碳同位素的负偏和汞异常的出现一致,但实际上在这一层位只有个别牙形石和菊石消失,生物屑丰度的剧变并不能代表灭绝线,而是对海平面剧变的沉积响应。     

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~(-8)m~3/kg,平均值为1033.1×10~(-8)m~3/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~(-8)m~3/kg,平均值为91.5×10~(-8)m~3/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。     

广西来宾蓬莱滩二叠纪瓜德鲁普统—乐平统界线剖面元素和同位素地球化学研究及地质意义

广西来宾蓬莱滩二叠系瓜德鲁普统-乐平统界线剖面已被国际地质科学联合会确定为国际界线层型标准剖面,在该界面附近发生了一次重要的全球性生物绝灭事件。蓬莱滩剖面样品采自乐平统合山组底部(由硅质岩和透镜状灰岩组成)和瓜德鲁普统茅口组上部来宾灰岩(由硅质灰岩、灰岩和少量硅质岩组成)。它们具有高的SiO2含量(除3个样品低于10%以外,其余样品均大于17%,平均为43.44%)、m值(>50)与Sr/Ba值(>1.0)和低的MgO/CaO(绝大部分低于02)与 V/(V+Ni)值(<046); Ce和Eu亏损明显。这些地球化学特征反映它们是在相对氧化的浅海环境中形成的,硅的来源非常丰富。样品的εNd(t)值(-7.5~-3.3)和(87Sr/86Sr)i值(0.70705~0.70739)都位于全球大洋Nd、Sr同位素演化曲线晚二叠纪时期区域内。有机碳的δ13Corg值变化明显(-26.7‰~-23.2‰),尤其是在瓜德鲁普统与乐平统以及茅口组与合山组界线附近发生显著的负漂移(达34‰),而且与无机碳的δ13C值呈现大致平行的变化趋势,证实在该界线附近发生过生物绝灭事件。虽然对瓜德鲁普统—乐平统交替时期发生的生物绝灭事件已提出过包括海平面下降在内的多种假设,但本文认为,由地幔柱上升引起的、以峨嵋山玄武岩喷发为代表的超级火山活动以及由此引起的环境效应是该时期生物绝灭的主要原因。     

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。     

天山北麓典型黄土沉积序列的磁学特征及主控因子初探

新疆黄土岩石磁学特征与地层性质的对应关系具有鲜明的区域特征.本文选取沙湾黄土剖面进行较为系统的岩石磁学分析.研究结果表明,沙湾剖面的磁性矿物组成与黄土高原及新疆北部其他黄土剖面相似,以亚铁磁性矿物(如磁铁矿、磁赤铁矿)为主要的载磁矿物,同时含有一定量的不完全反铁磁性矿物(如赤铁矿、针铁矿)和顺磁性矿物.假单畴(PSD)和多畴(MD)为样品的主要磁畴特征,部分土壤样品中磁性矿物磁畴状态表现为单畴(SD).进一步分析发现,磁化率与地层对应关系较为复杂,剖面3m以上地层中的磁化率及其他相关磁学参数与成壤强度呈现正相关关系,全新世以来发育的古土壤中磁化率值较高,细颗粒磁性矿物含量也较高;而3m之下地层中磁学参数显著表现为风力强度驱动变化模式.古风场强度的变化可能对剖面整体磁学性质具有一定的影响,成壤作用受到风动力条件的制约,主要决定了较细颗粒磁性矿物的含量变化.xARM/SIRM参数与磁化率相比对地层成壤强度的指示作用更为明显.     

塔里木盆地西北缘库孜贡苏剖面晚白垩世-早中新世沉积物岩石磁学研究

对塔里木盆地西北缘库孜贡苏剖面晚白垩世-早中新世沉积物进行了热退磁及岩石磁学研究,结果表明岩石热退磁及岩石磁学特征随沉积环境可分为三种类型:潮下、台地边缘浅滩相岩石主要磁性矿物为磁铁矿及少量针铁矿、磁赤铁矿,磁性矿物含量较少、颗粒较小（假单畴）,其天然剩磁强度较小,一般小于1×10-2 A/m,在250℃~500℃能获得稳定特征剩磁方向,特征剩磁由磁铁矿携带;潮间、潮上带岩石主要磁性矿物为磁铁矿,〖JP2〗并含有少量磁赤铁矿、赤铁矿、针铁矿,磁性矿物颗粒为假单畴和多畴,天然剩磁强度一般在1×10-2 ~1 A/m之间,在250℃~580℃能获得稳定特征剩磁方向,特征剩磁由磁铁矿携带;河湖相岩石主要磁性矿物为磁铁矿、赤铁矿,并含有少量磁赤铁矿、针铁矿,磁性矿物含量较多、颗粒较小（假单畴）,天然剩磁强度一般在1×10-1 A/m以上,多数样品特征剩磁由赤铁矿携带,少数由磁铁矿与赤铁矿共同携带。岩石磁学研究对于在沉积环境复杂剖面进行古地磁研究具有重要的意义。     

广西来宾蓬莱滩二叠纪瓜德鲁普统一乐平统界线剖面元素和同位素地球化学研究及地质意义

广西来宾蓬莱滩二叠系瓜德鲁普统一乐平统界线剖面已被国际地质科学联合会确定为国际界线层型标准剖面,在该界面附近发生了一次重要的全球性生物绝灭事件。蓬莱滩剖面样品采自乐平统合山组底部（由自质岩和透镜状灰岩组成）和瓜德鲁普统茅口组上部来宾灰岩（由硅质灰岩、灰岩和少量硅质岩组成）。它们具有高的SiO2含量（除3个样品低于10％以外,其余样品均大于17％,平均为43．44％）、m值（〉50）与Sr／Ba值（〉1．0）和低自MgO／CaO（绝大部分低于0．2）与V／（V＋Ni）值（〈0．46）;Ce和Eu亏损明显。这些地球化学特征反映它们是在相月氧化的浅海环境中形成的,硅的来源非常丰富。样品的εNd（f）值（-7．5～-3．3）和（^87Sr／^88Sr）。值（O．70705-0．70739都位于全球大洋Nd、Sr同位素演化曲线晚二叠纪时期区域内。有机碳的δ^13Corg值变化明显（-26．7‰～-23．2‰）尤其是在瓜德鲁普统与乐平统以及茅口组与合山组界线附近发生显著的负漂移（达3．4‰）,而且与无机碳的δ^13C值呈现大致平行的变化趋势,证实在该界线附近发生过生物绝灭事件。虽然对瓜德鲁普统一乐平统交替时期发生的自物绝灭事件已提出过包括海平面下降在内的多种假设,但本文认为,由地幔柱上升引起的、以峨嵋山玄武岩喷发为代表的超级火山活动以及由此引起的环境效应是该时期生物绝灭的主要原因。     

瓜德鲁普统-乐平统全球界线层型剖面沉积相和层序地层

瓜德鲁普统与乐平统的全球界线层型剖面-蓬莱滩剖面及其辅助剖面-铁桥剖面位于广西来宾地区,两剖面沿红水河两岸连续出露,是开展沉积相和层序地层研究的理想剖面。在两剖面的瓜德鲁普统茅口组与乐平统合山组中共识别出14种沉积相,组成4类沉积相组合,分别为盆地相、下斜坡相、上斜坡相和台地边缘相。依据这些沉积相及相组合垂向演化样式和横向分布特征,识别出6个主要的海侵-海退层序（TR）,并具有高分辨率牙形石带的约束,分别为:TR1 (J. nankingensis  zone)、TR2 (J. aserrata to J. shannoni zone)、TR3 (J. shannoni zone to early C. p. postbitteri zone)、TR4 (C. p. postbitteri zone to early C. transcaucasia zone)、TR5 (C. transcaucasia zone to C. orientalis zone)和TR6 (C. orientalis zone to C. inflecta zone)。基于两剖面的海侵-海退层序,开展了本地区高分辨率（等时）层序古地理恢复,这对厘定这一时期海平面下降、峨眉山玄武岩喷发、生物灭绝等重要事件之间联系可能具有重要的指示意义。     

陆地生态系统演替过程中的磁性矿物响应——以粤西小良水土保持观测站为例

位于广东茂名的小良水土观测站因同时保持了人类活动破坏生态后的光板地区域和在光板地上人工恢复生态的区域,而成为联合国"人与生物圈"考察点和"中国科学院水土保持实验推广站".文章通过对源于同一花岗岩的风化壳生态恢复剖面MX-1和光板地剖面MX-2进行系统的环境磁学研究,揭示出两个剖面磁性矿物类型有显著差别.MX-1剖面亚铁磁性矿物,如磁赤铁矿、磁铁矿控制了剖面的磁性特征,它们浓度与粒度的变化很好的指示了风化壳的结构;MX-1剖面磁性矿物粒度的变化反映了成土作用强度对磁性矿物形成的控制作用;MX-1剖面的磁组构特征也反映了风化壳发育过程中不同层位体积变化与矿物形成的情况.MX-2剖面的磁性矿物则以反铁磁性矿物,如赤铁矿、针铁矿为主.两剖面磁性矿物类型的差别,显示在湿热气候条件下,生物风化作用与化学风化作用的共同参与,对磁性矿物的转变具有明显的促进作用.     

瓜德鲁普统(Guadalupian)-乐平统(Lopingian)全球界线层型剖面和点(GSSP)

乐平统底界全球界线层型(GSSP)已经被确定在中国广西来宾县的蓬莱滩剖面,这一界线以牙形类化石Clarkina postbitteri postbitteri Mei&Wardlaw的首次出现为标志,位于蓬莱滩剖面的茅口组顶部来宾灰岩的6k层之底,层型剖面点位于C.postbitter hongshuiensis至C.dukouensis的演化谱系内,大致与阿布萨罗卡巨层序(Absaroka Megasequenses)的中部与上部之间的界线相当。层型剖面点位所在的来宾灰岩代表了一套界于茅口组和合山组之间的低水位沉积,在这一界线附近,类、腕足类、珊瑚类和菊石类等动物群均发生了重大更替;同时,δ13C值和87Sr/86Sr同位素比值也有一个明显的降低。从瓜德鲁普世晚期的磁性正常极性带向吴家坪早期反向极性带的转变也发生在这一界线附近,因此,这一界线可以很好地用于进行全球海陆相地层的对比。     

洛川黄土-红粘土序列铁氧化物组成及其古气候指示

对洛川黄土、古土壤和红粘土中磁性矿物组成、成因和相关系进行了研究。结果表明:黄土磁性矿物以风尘磁铁矿为主,少量的成土赤铁矿和成土磁赤铁矿;古土壤磁性矿物以成土磁赤铁矿为主,成土赤铁矿次之,少量的风尘磁铁矿和赤铁矿;红粘土磁性矿物以成土赤铁矿为主,风尘磁铁矿和成土磁赤铁矿次之,少量风尘赤铁矿。黄土、古土壤和红粘土磁性矿物组成差异,反映了其形成期不同的古气候特性以及不同气候条件下生物地球化学作用强度的差异。干冷的冰期,黄土弱成土作用形成了以粗颗粒的风尘磁铁矿核 赤铁矿边的磁化率载体。间冰期的温暖湿润的古气候最有利于生物活动,强烈生物活动导致古土壤中大量纳米超细磁赤铁矿/磁铁矿产生,形成以磁赤铁矿为主,风尘磁铁矿核 赤铁矿边为辅的磁化率载体。红粘土成壤期,强降雨强蒸发的长干短湿的高温炎热的古气候使得红粘土化学风化强烈,生物地球化学活动较弱,形成以磁铁矿核 赤铁矿边和磁赤铁矿核 赤铁矿边的磁化率载体。黄土、古土壤和红粘土磁性矿物组成、磁性矿物相关系是其形成期独特的古气候指示。     

广西来宾蓬莱滩剖面中上二叠统硅质岩的地球化学特征及沉积背景

广西来宾地区中上二叠统广泛发育硅质岩,蓬莱滩剖面和铁桥剖面是本地区中上二叠统出露最好的剖面.本文对蓬莱滩剖面28件硅质岩(分别为中二叠统茅口组3件与上二叠统合山组25件)的主量和稀土元素进行了分析研究,并结合岩石学特征,认为:蓬莱滩剖面合山组硅质岩沉积于受到陆源物质影响的边缘海盆环境,它们的硅质主要来源于硅质生物,为生物成因;而其茅口组硅质岩则沉积于远离陆源物质影响的边缘海盆环境,它们的硅质主要来源于热液,为热液成因.通过与铁桥剖面的热液成因硅质岩的沉积背景对比研究,结果表明:中晚二叠世时期,来宾地区为富硅的边缘海盆环境,而陆源物质输入程度的差异是造成本地区形成不同成因硅质岩的主要因素.     

机械研磨作用对磁铁矿低温氧化及磁化率的影响

磁铁矿是岩石、土壤和沉积物中少量而又普遍存在的副矿物,是环境磁记录的主要载体.磁铁矿在表生地质过程中受到机械、生物和化学风化作用使其结构、粒径、氧化程度、磁学性质发生一系列变化,这些变化对环境磁学以及表生地质过程的研究具有重要意义.从矿物学角度研究了磁铁矿粒径、相转变、氧化程度和磁化率随着研磨时间的变化规律.结果表明,平均粒径为4 μm的磁铁矿在研磨1 h后粒径变化趋于稳定,但随着研磨时间的增加,磁化率逐步降低而氧化率逐渐增加.通过对研磨后样品进行XRD分析表明,随着研磨时间的增加,磁铁矿衍射峰强度明显减弱,衍射峰宽化,赤铁矿的衍射峰强度逐渐增强.由此可见,原生磁铁矿(对沉积物而言属于碎屑磁铁矿)低温氧化产物是赤铁矿而不是磁赤铁矿.在表生地质演化过程中颗粒的机械碰撞不仅使磁铁矿颗粒变细,而且可能影响到磁铁矿常温氧化、磁学性质和晶体结构.     

东秦岭地区黄土堆积的岩石磁学特征及磁化率增强机制探索

对东秦岭地区洛南盆地的上白川、刘湾和丹江上游的二龙山黄土剖面进行了岩石磁学研究。结果表明,大部分黄土和古土壤样品的磁性矿物以磁铁矿和磁赤铁矿为主,古土壤中亚铁磁性矿物的含量比黄土的多,极少数黄土样品以反铁磁性矿物为主。亚铁磁性矿物和反铁磁性矿物的含量随成土作用增强而增加,成土作用形成的细粒亚铁磁性矿物包括超顺磁性和单畴（似单畴）颗粒,但以单畴和（或）似单畴为主。古土壤磁化率增强与这些土壤成因的细粒亚铁磁性矿物含量有关,显示出受气候变化控制的特点。东秦岭地区黄土岩石磁学性质与黄土高原地区的相似,但也存在一定差异,而且三个剖面之间磁化率值整体差别较大。温湿的气候和复杂的山区地形可能是导致这种差异的原因。     

南非巴伯顿绿岩带条带状铁建造岩石磁学及磁性矿物的组成特征

条带状铁建造(BIFs)中含有大量的亚铁磁性矿物,其组成及来源是认识BIF成因的重要依据。本文研究了南非巴伯顿绿岩带无花果树群(距今约32亿年)恩圭尼亚组的BIFs样品的磁学和矿物学特征。通过测量富铁层与富硅层的磁滞回线、等温剩磁获得曲线与退磁曲线、矫顽力谱分析、一阶反转曲线(FORC)、低温(20～300K)有场/无场冷却曲线以及k-T曲线、Lowrie三轴热退磁曲线,结合扫描电镜观测,揭示出研究样品中磁性矿物主要为赤铁矿和磁铁矿。基于矫顽力谱分析,富铁层中磁铁矿主要是多畴及假单畴颗粒,相对含量平均为2. 1%;赤铁矿的相对含量平均为97. 9%。富硅层中磁铁矿主要为假单畴及超顺磁性颗粒,相对含量平均为4. 6%;赤铁矿相对含量平均为95. 4%。测试样品具有Morin转变特征,转变温度介于250～260K,说明BIFs中主要为赤铁矿(0. 5～6mm)。富硅层样品出现～107K、～125K两个Verwey转变温度,表明其中可能存在生物成因和非生物成因两种类型磁铁矿。     

环境磁学在古气候环境研究中的回顾与展望

基于磁性矿物的性质变化能敏感记录现在和地质历史时期的气候环境变化信息,环境磁学方法能鉴别环境演化过程中磁性物质在大气圈、水圈和岩石圈中运移、沉积和转化的过程,系统介绍了沉积物中磁性矿物的特征和鉴别方法以及主要的环境磁学参数和意义,着重回顾了环境磁学在以黄土、湖泊和海洋沉积物为载体的古气候环境研究中的应用及其取得的重要进展,指出了环境磁学在古气候环境研究过程中要加强多磁学参数综合应用,促进地质记录和磁学指标之间的定量研究,有利于理解不同沉积物的磁性矿物特征和环境变化过程的相关关系。同时强调沉积物还原成岩作用过程的环境磁学研究是目前以至今后发展的一个重要方向。     

江汉盆地马王庙油田自生磁铁矿与烃运移相互关系研究

研究表明，已知油井M36井Ⅱ油组的含油层（位于Ⅱ油组的中—下部）中有明显呈规律分布的强磁性层。以平均值为例，含油岩层屑的饱和磁化强度Js=352.58A/m，饱和剩磁Jc=60.43A/m；而干层的Js=147.34A/m，Jr=22.09A/m。磁滞回线特征表明，含油层岩屑中以偏软的磁性矿物为主（平均矫顽力Hc=33.5mT，饱和磁场Hs=0.25T），而干层岩屑中主要为磁性偏碱的磁性矿物（Hc=44.2mT，H8=0.4T）。重矿物分析结果显示，干井M46井Ⅱ油组岩屑中含沙射影有较多的碎屑磁铁矿。磁学与矿物学参量的对应分析表明，含油层强磁性岩层的载体为自生成因的磁铁矿，而菱铁矿与黄铁矿为非磁性矿物，对Ⅱ油组岩层的磁性没有影响。由此，我们提出M36井含油层中的自生磁铁矿可能是原油的生物降解作用、碎屑矿物中高价铁的被置换及后期菱铁矿的氧化作用等多种不同时空条件下形成的产物。     

陇西第三纪红土磁学性质初步研究

在六盘山以西广泛分布着一套第三纪红色土状沉积,对这套沉积的成因及性质还没 有系统的研究。本文对陇西红土磁学性质的研究发现,该地红土的剩磁载体由主到次依次为磁铁矿、磁赤铁矿和赤铁矿,赤铁矿对剩磁有比较显著的贡献;特征剩磁载体主要是磁铁矿,一些古土壤中的赤铁矿也携带了部分特征剩磁,磁赤铁矿的存在不影响特征剩磁的稳定性。与六盘山以东宝鸡红土最显著的差异是陇西红土中的赤铁矿对磁学性质有明显的影响。与第四纪黄土一古土壤序列的热磁学性质的差异在于陇西红土在高温下仅产生少量或不产生强磁性矿物。这可能暗示着红土中含铁硅酸盐和粘土等矿物(可能在高温下产生磁铁矿)处于与黄土一古土壤的相应矿物不同的演化阶段。     

Mineralogical and chemical composition of magnetic fly ash fraction

Magnetic fractions of coal fly ashes from three power plants were obtained by wet magnetic separation method. Quartz and mullite were the crystalline minerals dominating the nonmagnetic fractions. Magnetic fractions contained magnetite, hematite, and, to a lesser extent, quartz and mullite. Iron speciation by Mössbauer spectroscopy indicated the presence of Fe²⁺ and Fe³⁺ in aluminosilicate glass in magnetic fractions apart from magnetite and hematite. Chemical analyses revealed that magnetic fractions had about 2.5 times higher concentrations of Co and one to two times higher concentrations of Ni, Cu, Zn, Mo, and Cd. The dominant magnetic minerals were ferrimagnetic, and multi domain and stable single domain grains contributed mainly to the magnetic enhancement of fly ash samples.