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。     

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。     

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。     

珊瑚礁岩石磁学、环境磁学和磁性地层学研究进展

本文系统总结了珊瑚礁的岩石磁学、环境磁学和磁性地层学研究,尤其是磁性矿物类型、来源以及磁学性质对气候的响应等方面的成果,归纳出珊瑚礁磁性矿物的主要类型为:磁铁矿、磁铁矿或磁赤铁矿的混合物、碎屑钛磁铁矿颗粒等,且磁性矿物的粒径从单畴到多畴都有分布.关于磁性矿物的来源,目前存在以下3种观点:磁性矿物主要来自海水中含有的陆源物质;微生物成因;火山碎屑矿物成因.在气候响应记录方面,珊瑚礁的环境磁学参数与其他方法相结合,可以很好地指示气候的冷暖状态、大陆输入通量、火山或地震活动,以及海啸灾难等重大突发构造活动或气候事件.综上,珊瑚礁中的磁性矿物类型和来源多样,因此需要采用磁学与非磁学方法进行多学科交叉研究,才能更深入探讨其磁性特征对气候事件的响应与记录.     

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。     

长江中下游地区第四纪红土磁学特征及其环境意义

通过采集长江中下游湖南长沙(CS)、岳阳(HN)、江西南昌(NC)、新余(XY)和浙江金华高村(GC)5个剖面不同层位的红土样品,对其粒度和多种磁学参数进行测量和分析,探讨了红土剖面随深度变化的成土作用强弱以及多磁学参数在揭示我国南方红土第四纪气候演化信息的价值。结果表明:①粒度分析显示,红黄土交接带(约28°~31°N)的CS、HN、NC、GC 4个剖面的红土粒度与北方黄土和下蜀黄土有很好的可比性,具有明显的风成特性;位置更偏南的XY剖面红土颗粒较粗,10~50 μm粒组富集不明显,具有典型的冲积相特征。②各红土剖面的多磁学参数分析表明,成土过程中产生的磁铁矿、磁赤铁矿和赤铁矿是红土磁性的主要载体。③同一红土剖面内,不同沉积结构的磁性矿物含量和组成具有很大差异。下部网纹红土中赤铁矿的含量较高,磁赤铁矿的含量较上覆均质红土或黄棕色土低,揭示了网纹红土形成于中国南方一个极端湿润期,长期剧烈的水分活动导致均质红土中磁赤铁矿的溶解和铁质的流失,同时较强的成土作用使强磁性的磁赤铁矿向弱磁性的赤铁矿转化,从而导致网纹红土的磁化率比上覆均质红土或黄棕色土低了一个数量级。④具有冲积相特征的XY剖面磁学特征与其他风尘成因红土(特别是NC剖面)差异甚大,可能成为它具有不同物质来源的一个佐证。     

湿润亚热带山地土壤磁学特征对气候条件变化响应的敏感程度

土壤磁性矿物的形成、转化、运移和保存与气候条件密切相关,其对气候的响应形式、敏感程度及机制是土壤环境磁学的基础研究内容。本研究选取亚热带山地不同海拔高度,但位置相近,母质、地形和植被类型上基本无差异的3个剖面为对象,进行环境磁学、色度、常量元素等参数的测量,探究土壤磁学特征对气候的响应及其敏感程度。结果表明：1）随着土壤发育,土壤中超顺磁（SP）、单畴（SD）细粒亚铁磁性矿物增加,次生反铁磁性矿物的含量也不断增加,亚铁磁性矿物增加的速率高于反铁磁性矿物。土壤磁性随着成壤强度的增加而增强。2）气候通过风化/成壤作用进而影响土壤中磁性矿物,是3个研究剖面磁学特征随海拔规律性变化的主导因素。3）降水量不是湿润亚热带山地土壤磁性增强的限制因子。气温通过化学反应速率和蒸发量调节土壤磁性矿物的生成、转化与保存,是山地垂直地带性土壤磁性差异的主导因素。亚热带山地土壤磁性矿物可以非常敏感地响应气温的微小变化。

     

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。     

香港九龙花岗岩亚热带深风化剖面的变化特征

香港九龙花岗岩风化剖面物理特征的变化是利用钻孔记录及野外填图资料建立的。在风化剖面基底地形入要构造走向之间存在很强的相关关系。深风化线性带优先被剥蚀成谷地,随之成为冲积和崩积物堆集场所。残存节理的几何形态和充填作用基本上决定了风化型式的变化,也决定了局部水文地质特征,因而也就决定了风化作用的强度。磁化率是九龙花岗岩风化程度的可靠指示参数。核岩一般局限在地形较高的风化剖面中发育,并受区域节理的疏密和     

油藏储层的岩石磁学描述

油气田勘探中已取得了海量的岩屑,其所蕴含的地质信息有待再利用.岩石磁学在辽河油田储层描述中的应用已取得了成果.在辽河油田曙光潜山,对3口油井的岩屑磁性进行了研究,发现碳酸盐岩储层中含油层位具有较低的磁化率特征,通过井间的磁化率曲线可以较精细地进行地层岩性层位的划分与对比.在辽河油田大民屯凹陷静西陡坡带,沙河街组储层碎屑岩磁化率与总孔隙度、有效孔隙度、泥质含量间具有相关关系;重砂矿物分析表明,在强水动力条件下形成的沉积岩以碎屑岩为主,具有较高的磁化率,其储层性质较好;弱水动力环境下形成的泥质岩磁化率较低,储层性质较差.8口井1009件岩屑磁性数据对该区进行了剖面的、平面的储层性质的岩石磁学描述.两个地区的例子说明,岩石磁学在油藏储层描述中具有极大的潜力.     

西藏过铝花岗岩副矿物特征及岩石成因意义

副矿物的行为可以更直接地用来指示岩浆体系的地球化学过程,为了探讨过铝花岗岩的成因,对西藏过铝花岗岩体中的岩性、矿物组成、副矿物特征和锆石含量、晶体形态分布特征进行了研究,矿物岩石特征表明西藏过铝花岗岩富含白云母、电气石和钠质斜长石,属典型的含白云母过铝质花岗岩(MPG)。副矿物见有26种,副矿物组合主要有6种类型,其中主要为锆石 磷灰石 钛铁矿型,尤以锆石 磷灰石最为常见。结果表明,可明显分出5种锆石晶体形态;阴极发光图像中,锆石具有较好的晶形,并显示出清晰的岩浆锆石韵律环带结构。离子探针分析表明锆石具有高的Th/U值。西藏过铝花岗岩为岩浆成因,岩浆主要是由地壳物质部分熔融而成。副矿物组合曲线图的曲线形态可分为3种成因类型:壳源高铝型、壳源型和壳幔混合源型(壳幔同熔型),主要为壳源高铝型。不同构造岩浆带副矿物特征反映的成因信息不同,喜马拉雅带为壳源成因,而冈底斯带除了壳源成因之外,还有幔源成分的加入,反映了青藏高原岩石圈组成和演化的不均一性。     

长江中下游第四纪沉积物发育土壤磁性增强的环境磁学机制

对长江中下游第四纪沉积物 (Q₃ 黄土,Q₂ 红土和Q₃ 红土 )发育土壤的磁性增强现象及其物理机制进行了讨论。结果表明 :(1)铁磁性矿物是土壤磁性的主要载体,它们是成土过程中形成的稳定单畴 (SSD)和超顺磁性 (SP)态的次生磁性矿物,没有显示重要的反铁磁性矿物的贡献;(2 )土壤磁化率 (χ)的高低与成土过程产生的稳定单畴和超顺磁性颗粒呈极显著正相关,指示了风化成土作用的强度,磁化率可作为反映成土环境变化的代用指标;(3)频率磁化率 (χfd) 5 %可作为土壤中的超顺磁性颗粒存在与否的临界值,土壤 χfd值的高低同样反映了风化成土作用的强度,可用作研究第四纪环境变化的有用工具之一。     

磁学方法及其在环境污染研究中的应用

针对日益突出的环境问题,磁学方法依靠自身便捷、经济等一系列优势在环境污染研究方面得到了广泛的应用.文章总结了环境研究中磁性矿物的特征和鉴别方法及主要的环境磁学参数,回顾了磁学方法在地表沉积物污染、水环境污染和大气环境污染方面的应用进展.并指出增进对磁性物质与污染源关系、污染物磁性形成机理的理解,加强从单纯的磁化率测量到多磁性参数的综合运用以及与矿物学、地球化学等方法的结合来查明污染物质的多源性、记录环境信息在时空尺度上的不确定性和不同环境对污染物承载能力的差异性,是提高磁学方法在环境污染研究领域应用效果的关键,有利于使环境污染监测和评价由定性研究向定量化研究发展.     

冀北东坪式金矿找矿远景区的岩石磁学研究

通过区域成岩学与岩石磁学的融合，以东坪式大型金矿为例，根据岩石磁学的定量化数据，分析与东坪式金矿成矿有直接成因联系的矿性侵入岩、海西期岩体的磁化率、Q值异常，并以大型的东坪、金厂峪、峪耳崖金矿为已知条件，得到冀北地区东坪式大型金矿主要分布在矿性岩磁性梯度带的初步结论。     

利用岩石化学成分计算花岗岩类实际矿物的新方法

介绍一种在三氏算法(戎嘉树等人于20世纪70年代初提出的一种用岩石化学成分计算花岗岩类实际矿物含量的方法)的基础上经长期实践并不断创新而发展起来的一种新的实际矿物含量的计算方法。该方法针对准铝质花岗岩类、铝过饱和、铝强过饱和花岗岩类分别设计了相应的计算方法,同时也兼顾了碱交代花岗岩及碱长花岗岩,不仅适用于新鲜岩石,也适用于部分蚀变的岩石。该方法在处理岩石化学分析数据的归纳和组合上尽量与实际存在的矿物相结合,力求计算结果与岩石中实际存在的矿物相符。计算过程中提出了长石的修正系数χ,用其修正岩石中钾长石和斜长石的含量,从而确保计算结果与实际相符。计算得到主要造岩矿物(Q、Or、Pl、Bi、Ms、Hb)的含量和反映岩石化学特征的两类参数(Ot、AnPl、K-Na、a、b、Mg)及相关图解。该方法不仅可以计算出岩石中主要造岩矿物的含量,同时还可以反映岩石化学特征、演化过程及其成矿专属性等。