阳原泥河湾盆地台儿沟东剖面沉积相磁化率各向异性研究

磁化率各向异性(Anisotropy of Magnetic Susceptibility:AMS)能揭示沉积物中磁性矿物的定向排列,用于判定水流大小和方向变化。目前,关于沉积微相的磁化率各向异性研究仍较少。本文通过对台儿沟东剖面进行高分辨率磁化率各向异性研究,发现各沉积微相和亚相的磁化率各向异性较大差异,对于水动力较大的沉积微相,如分支河道、水下支流河道、河口砂坝等,其磁化率和磁化率各向异性度相对较大;对于水动力较小的沉积微相,如分支间湾、天然堤等,磁化率和磁化率各向异性度次之;对于滨浅湖、前三角洲泥、沼泽等静水环境,磁化率和磁化率各向异性度最小。根据各沉积微相或亚相χ与P的相关系数变化,可将河湖相地层分为两段:其中,在7.8~90m深度范围内,χ与P的相关系数为正值;在之下90~130m深度范围内,χ与P的相关系数主要为负值。与郝家台、东谷坨剖面磁化率各向异性结果相似,台儿沟东剖面各沉积微相和亚相的磁化率最大轴主要倾向NNE和NNW方向,而磁化率最小轴主要倾向SW方向,表明泥河湾盆地的物源除了可能来自盆地东部外,还可能来自盆地西南部。     

柴西红沟子地区晚新生界磁组构的特征和意义

柴西地区发育良好的新生代地层是对青藏高原隆升和环境变化的共同响应。对红沟子剖面新近系磁化率各向异性的测量分析认为,沉积物磁组构参数既揭示了沉积盆地及其周缘山地的环境变化特征,又反映了源区构造事件对沉积物及区域环境变化的制约。大量证据表明,柴西地区晚新生代环境变化以及地质构造演化主要经历了三个阶段:Ⅰ阶段(>16.5~14.2 Ma)构造活动强、气候干燥;Ⅱ阶段(14.2~9.8 Ma)早中期构造稳定、环境变化平稳,晚期构造活动加强;Ⅲ阶段(9.1~4.8Ma)早期构造活动加强,中期构造、环境较稳定,晚期则变化较大。     

青藏高原东北部西宁盆地晚渐新世-早中新世沉积物岩石磁学特征及其古环境意义

文章通过对西宁盆地谢家剖面上部(620~819m)厚度190m,有精确年代控制且无明显相变的晚渐新世-早中新世的湖相沉积物样品的磁化率系统测量,建立了该区晚渐新世-早中新世高分辨率的磁化率变化序列,揭示高、低频磁化率在约25Ma和21Ma存在两次明显的台阶式长期增大趋势,并在约23.8Ma,21.6Ma和19.8Ma叠加短期峰值,在时间上可能分别对应全球此时的长期变冷趋势及全球性Mi-1.1事件、Mi-1a事件和Mi-1aa事件短暂快速变冷事件,而频率磁化率记录几乎没有变化。代表性样品的系列岩石磁学分析,揭示出沉积物的载磁矿物主要为假单畴(PSD)的磁铁矿,同时可能还存在赤铁矿和针铁矿;磁化率增大主要由假单畴磁铁矿的含量增多引起,而不是通常情况下的成壤作用形成的超顺磁颗粒的增多引起,推测青藏高原东北部隆升导致的侵蚀增强,或干旱化,或两者兼并,可能是导致西宁盆地上述磁化率增强的原因。     

准噶尔西北部山地晚新生代以来隆升过程: 来自沉积学和磁组构的证据

通过对准噶尔西北缘和什托洛盖盆地新近系白杨河剖面详细的沉积学和磁组构的研究, 探讨了准噶尔西北部山地约7 Ma以来的构造变化.白杨河剖面由下至上可划分为塔西河组、独山子组和西域组, 分别对应于浅湖相、扇三角洲相和砾质辫状河相.古流向和砾石成分分析表明, 剖面物源来自和什托洛盖盆地北侧山地.根据沉积学和磁化率与磁组构参数(P_j、T、L和F)的变化, 准噶尔西北部地区约7 Ma以来的构造-环境演变可划分为3个阶段: 阶段Ⅰ(6.80~3.50 Ma): 浅湖相, 磁化率和磁组构参数值为剖面最低, 且变化幅度很小, 代表了构造环境比较稳定, 地势高差较小或物源区较远; 阶段Ⅱ(3.50~2.58 Ma): 扇三角洲相, 沉积速率、磁化率和磁组构参数值显著增大, 表明准噶尔西北部山地强烈隆升; 阶段Ⅲ(＜2.58 Ma): 砾质辫状河相, 磁化率和磁组构参数值进一步增大, 可能是构造隆升与气候变化共同作用的结果.3.50 Ma准噶尔西北部山地强烈的构造隆升与天山地区和青藏高原周缘约3.00~4.00 Ma的构造隆升具有准同时性, 是印度-欧亚板块陆内俯冲挤压远程效应表现.      

鄂尔多斯盆地沉积岩磁化率特征与油气的关系

鄂尔多斯盆地古生界、中生界暗色沉积岩系的磁化率较大,这与有机质作用下,次生磁性矿物的形成有关;通过岩石磁化率各向异性分析,恢复了盆地主力生油层上三叠统沉积时的古水流向;利用磁化率各向异性椭球体形态的变化特征讨论了盆地区域及时代上构造应力的相对强度,并运用构造动力对油气影响的有关理论,分析了油气生、储的相关条件。     

青藏高原东北缘循化盆地中中新世—早上新世黏土矿物及其古气候意义

青藏高原东北缘古气候可能受控于全球变冷、青藏高原隆升及局地地形变化的影响。为解析气候演化过程及驱动因素,本文以青藏高原东北缘循化盆地西沟剖面作为研究对象,在已有古地磁年龄约束基础上,分析了中中新世—早上新世沉积物中黏土矿物的组成和微观形貌特征。结果表明,西沟剖面沉积物中黏土矿物主要由伊利石、蒙脱石、绿泥石和高岭石组成,其中伊利石含量最高,平均为59. 3％;蒙脱石次之,平均为18. 2％,绿泥石平均含量为12. 3％,高岭石平均含量为10. 2％。根据剖面中黏土矿物含量和比值的变化特征,结合循化盆地西沟剖面的沉积速率、孢粉记录、有机质碳同位素和沉积岩地球化学比值,并与深海氧同位素值（δ18O）变化曲线对比,将循化盆地14. 6~5. 0 Ma气候环境演化划分为3个阶段：14. 6~12. 7 Ma,气候干冷期,与北半球冰盖扩展引发的全球性降温事件有关;12. 7~8. 0 Ma,气候相对温暖湿润期,可能与循化盆地周围山体隆升有关,即积石山在~12. 7 Ma隆升至临界高度,成为西风带输送水汽的地形屏障,使得循化盆地内的降水增强;8. 0~5. 0 Ma,气候再次转向干冷期,该阶段气候的干旱化对应于青藏高原在8 Ma左右的快速隆升,高原进一步的隆升阻碍东亚季风西风带的暖湿气流向内陆的输送,从而引起区域干旱化。     

西峰剖面高分辨记录指标研究及古气候重建

对甘肃省西峰黄土- 红粘土剖面的夏季风替代性指标作了全面、系统的测试,包括磁化率、频率磁化率、碳酸盐、有机质和游离氧化铁的测定,并通过碳酸盐和磁化率值来初步恢复古气候变化特征。结果表明, 频率磁化率、有机质、游离铁和磁化率具有正相关关系,而碳酸盐变化与磁化率呈负相关,它们都可以很好地作为夏季风替代性指标。通过数学模型认为整个第四纪古气候变化大致可分为三个大的阶段：0~1.1 Ma BP,1.1~1.9 Ma BP和1.9~2.6 Ma BP。从0.1 Ma 以来,降水量和年均温都有降低趋势,说明气候向着越来越干冷的方向演化。     

吕梁山西麓复兴剖面红黏土的磁性地层学研究

吕梁山西麓中上新世的一套厚层红黏土层记录了吕梁山前盆地的演化和吕梁山新近纪的隆升。山前不同的构造部位,各异的古地貌特征导致红黏土的堆积特征差别较大,柳林复兴地区黏土层的下部常含有数层化石层和薄厚不等的砾石层。本文对复兴地区的红黏土进行了岩石磁学和磁性地层学研究,得出了复兴地区红黏土及所含砾石层和化石层的古地磁年龄,并通过野外沉积特征以及粒度等指标探讨了复兴地区红黏土的形成过程。岩石磁学结果表明,红黏土中特征剩磁的载体为磁铁矿和赤铁矿。古地磁和生物化石显示复兴剖面的年龄为7.1～2.6Ma。其中所含厚层砾石层的古地磁年龄约为5.2Ma。两层化石层的年龄分别为～6.8Ma和～7.1Ma。剖面野外沉积特征和粒度变化显示柳林复兴地区红黏土堆积初期有水流作用的参与。     

柴西红沟子地区中新世气候变化与侵蚀速率控制因素

柴达木盆地西部地区发育良好的新生代地层详细地记录了周围山体的变形隆升、源区风化剥蚀历史和气候环境变化过程。通过对柴达木盆地西部地区红沟子剖面中新世沉积物氯离子、硫酸根离子和碳酸盐含量测量分析,将该区17~4.8 Ma气候演化分为四个阶段: 17~16.7 Ma干旱阶段;16.7~7.4 Ma相对前期气候湿润,但气候具持续干旱特征（分别在14.7 Ma和10.7 Ma干旱加剧,8.7~7.4 Ma干湿波动加大）;7.4~5.1 Ma相对湿润,干湿波动大;5.1~4.8 Ma干旱阶段。沉积速率表明:17~16.5 Ma侵蚀速率最高、16.5~9.8 Ma侵蚀速率较低、8.7~6 Ma侵蚀速率高。该区沉积速率变化与气候变化无明显关系,而与构造活动具良好的一致性,即构造活动时期对应侵蚀速率较高或突然增高阶段,因此区域构造活动是控制红沟子地区侵蚀速率的主要因素。     

临夏盆地黑林顶剖面沉积物在8.6 Ma前后岩石磁学特征及其意义

通过对临夏盆地黑林顶剖面晚新生代沉积物的岩石磁学研究, 揭示在11.8~8.6 Ma 磁化率波动较小, 基本保持相对稳定的低值(0.58~6.9/10-8 m3kg-1); 从8.6 Ma 开始受软磁性矿物控制明显持续增加(0.75~10.6/10-8 m3kg-1)。通过沉积物磁学性质与环境变化之间的模式分析, 结合盆地周围构造条件研究, 认为物源的变化可能是造成黑林顶剖面磁化率增强的主要原因。     

AMS studies on a 450 km long 2216 Ma dyke from Dharwar craton,India:Implications to magma flow

Anisotropy of magnetic susceptibility(AMS)studies were carried out on a precisely dated(2216.0±0.9 Ma),450 km long N-S striking dyke in the Dharwar Craton,to determine the magma flow direction along the dyke length.In order to use the imbrication of the magnetic foliation,forty eight samples were collected from 13 locations along the length of the dyke.Magnetogranulometry studies show that AMS fabric is dominated by medium grained interstitial Ti-poor multidomain magnetite.The corrected anisotropy degree(P_j)of the samples was found to be low to moderate,between 1.007 and 1.072,which indicates primary magnetic fabric.The magnetic ellipsoid is either triaxial,prolate or oblate and clearly defines normal,intermediate and inverse magnetic fabrics related to magma flow during the dyke emplacement.The maximum susceptibility axes(K_(max))of the AMS tensor of the dyke is predominantly inclined at low angles(30°),with no systematic variation in depth along the N-S profile,indicating sub-horizontal flow even at mid crustal levels which could probably be governed by location of the focal region of the magma source(mantle plume?),flow dynamics together with the compressive stresses exerted by the overlying crust.     

江西信江盆地上白垩统风成红层的古地磁研究

红层是古地磁学的重要研究对象之一。以往对河湖相红层的古地磁研究较多,而对于风成红层的研究较少。因 此,对于风成红层剩磁记录是否可靠等基本问题仍然缺乏清晰的认识。文章对江西信江盆地上白垩统圭峰群塘边组风成 红层和河口组河流相红层开展了古地磁研究,并通过对比风成红层与河流相红层的古地磁结果,探究风成红层剩磁记录 的可靠性及不同沉积过程对古地磁记录的影响。逐步热退磁实验结果显示仅有19% 的塘边组风成红层分离出稳定的特征 剩磁,而且其强度衰减曲线为凸形,表明特征剩磁为碎屑赤铁矿携带的原生剩磁。其平均方向为Ds=15.6 °, Is=28.9 °, n= 25, κ=13.0, α95=8.3 °;对应的古地磁极为Latitude=70.7 °, Longitude=245.6 °, A95=6.8 °。该古地磁极与赣州地区河湖相红层 的古地磁极及华南晚白垩世的古地磁极位置一致,表明风成红层的剩磁记录是可靠的。河口组河流相红层绝大部分样品 未能分离出稳定的特征剩磁。磁化率各向异性结果显示塘边组和河口组为沉积组构。岩石磁学结果表明,载磁矿物为赤 铁矿和磁铁矿。通过对塘边组风成红层的薄片观察和红度值比较等进一步研究表明,颗粒粒度和胶结程度可能对红层剩 磁记录的稳定性有一定影响。     

江西信江盆地上白垩统风成红层的古地磁研究

红层是古地磁学的重要研究对象之一。以往对河湖相红层的古地磁研究较多，而对于风成红层的研究较少。因 此，对于风成红层剩磁记录是否可靠等基本问题仍然缺乏清晰的认识。文章对江西信江盆地上白垩统圭峰群塘边组风成 红层和河口组河流相红层开展了古地磁研究，并通过对比风成红层与河流相红层的古地磁结果，探究风成红层剩磁记录 的可靠性及不同沉积过程对古地磁记录的影响。逐步热退磁实验结果显示仅有19% 的塘边组风成红层分离出稳定的特征 剩磁，而且其强度衰减曲线为凸形，表明特征剩磁为碎屑赤铁矿携带的原生剩磁。其平均方向为Ds=15.6 °, Is=28.9 °, n= 25, κ=13.0, α95=8.3 °；对应的古地磁极为Latitude=70.7 °, Longitude=245.6 °, A95=6.8 °。该古地磁极与赣州地区河湖相红层 的古地磁极及华南晚白垩世的古地磁极位置一致，表明风成红层的剩磁记录是可靠的。河口组河流相红层绝大部分样品 未能分离出稳定的特征剩磁。磁化率各向异性结果显示塘边组和河口组为沉积组构。岩石磁学结果表明，载磁矿物为赤 铁矿和磁铁矿。通过对塘边组风成红层的薄片观察和红度值比较等进一步研究表明，颗粒粒度和胶结程度可能对红层剩 磁记录的稳定性有一定影响。     

AMS record of brittle dilation,viscous-stretching and gravity-driven magma ascent in area of magma-rich crustal extension (Vosges Mts., NE France)

Orogenic compression-related fabrics (~340–335 Ma) were reworked during regional extensional deformation (~328–325 Ma) in a large anatectic crustal domain of the Central Vosges (NE France). The extension was first accommodated by brittle dilation affecting vertically anisotropic high-grade rocks associated with emplacement of subvertical granitic sheets. The AMS fabric of granitoids is consistent with highly partitioned transtensional deformation marked by alternations of flat and steep foliations and development of orthogonal lineations. This deformation passes to top-to-the-southwest ductile shearing expressed in southerly migmatitic middle crust. The AMS fabric revealed moderately west-dipping foliations bearing subhorizontal NNW–SSE-trending lineations and predominantly plane strain to prolate shapes. This fabric pattern is interpreted as a viscous response of stretched partially molten crust during continuous ductile extension. Vertical ascent of voluminous granites and stoping of the upper crust occurs further south. This gravity ascent triggered by extension leads to development of south-dipping AMS foliations, south-plunging lineations and oblate fabrics in various crustal granites. Vertical shortening related to ascent of these (~325 Ma) granitoids and persistent N–S stretching is responsible for reworking and remelting of originally vertical compression-related fabric in roof supracrustal granites (~340 Ma) and development of highly prolate fabrics in these rocks. This work shows that the finite shape of AMS fabric ellipsoid is highly sensitive to both strain regime and superpositions of orthogonal deformation events.     

西南天山喀什盆地新近纪沉积岩的岩石磁学研究

作为塔里木盆地新生代两大沉积中心之一的西南天山山前的喀什盆地, 新生代接受了超过10 km厚度的陆相沉积, 是新生代西南天山隆升变形及气候环境变化的最直接记录者。本文在喀什盆地东段的西克尔大山口剖面开展岩石磁学研究。通过详细的岩石磁学分析可知, 地层中的主要载磁矿物为赤铁矿, 同时含有一定量的磁铁矿。岩石磁组构结果表明磁性颗粒为压扁状, 最大轴在近东-西方向集中, 指示了一种早期弱变形组构, 揭示该地区至少自12.4 Ma以来遭受了新生代南北向构造挤压。     

The anisotropy of magnetic susceptibility in biotite, muscovite and chlorite single crystals

The anisotropy of magnetic susceptibility (AMS) of single crystals of biotite, muscovite and chlorite has been measured in order to provide accurate values of the magnetic anisotropy properties for these common rock-forming minerals. The low-field AMS and the high-field paramagnetic susceptibility are defined. For the high-field values, it is necessary to combine the paramagnetic deviatoric tensor obtained from the high-field torque magnetometer with the paramagnetic bulk susceptibility measured from magnetization curves of the crystals. This leads to the full paramagnetic susceptibility ellipsoid due to the anisotropic distribution of iron cations in the silicate lattice. The ellipsoid of paramagnetic susceptibility, which was obtained for the three phyllosilicates, is highly oblate in shape and the minimum susceptibility direction is subparallel to the crystallographic c-axes. The anisotropy of the susceptibility within the basal plane of the biotite has been evaluated and found to be isotropic within the accuracy of the instrumental measurements. The degree of anisotropy of biotite and chlorite is compatible with previously reported values while for muscovite the smaller than previously published values. The shape of the chlorite AMS ellipsoid for all the samples is near-perfect oblate in contrast with a wide distribution of oblate and prolate values reported in earlier studies. Reliable values are important for deriving models of the magnetic anisotropy where it reflects mineral fabrics and deformation of rocks.     

中国东部中新世风尘沉积的发现及其研究意义

黄土高原红粘土古气候与古环境研究取得巨大进展。已知最老的红粘土时代达到22 Ma，在亚洲晚新生代环境演变研究，特别是在指示亚洲内陆干旱荒漠化、高原隆升的环境效应等方面有重要意义。结合野外实地调查和室内粒度、磁化率、扫描电镜和地球化学实验分析结果，对南京附近灵岩山剖面的沉积特征与风尘沉积证据进行了探讨。在灵岩山剖面玄武岩下覆的松散沉积层中有厚度超过4 m的风尘沉积层，时代在12 Ma以前，为迄今中国东部发现的新生代最老的风尘沉积物，是中新世季风气候出现之后的产物，推测与秦安红土剖面记录的15～13 Ma快速强烈粉尘沉积阶段一致，并和南极冰盖15 Ma开始扩大造成的全球降温事件有关联。     

丰宁黄土-古土壤剖面常量元素地球化学特征

丰宁滦河上游的河谷地带有多处黄土堆积,由于该地区黄土分布零星、厚度较小,在以往的研究中却很少引起人们的关注,然而该地区黄土堆积是河北坝上地区环境演化和气候变化的重要地质记录.为了探讨该地区黄土的成因、物源以及化学风化强度,选取代表性的黄土-古土壤剖面77个样品进行了常量元素分析,并与已知典型风成堆积物的地球化学元素特征进行对比.结果表明:(1) 丰宁剖面的主要常量元素(SiO₂、Al₂O₃和Fe₂O₃)之和以及UCC(Upper Continental Crust)标准化曲线均与典型风成堆积物具有较好的相似性, 表明丰宁黄土和古土壤为风成成因;(2) 丰宁黄土处于初等化学风化阶段,古土壤则进入了中等化学风化阶段.与典型风成堆积物相比,化学风化强度序列为:宣城风成红土＞＞西峰红黏土、镇江下蜀土＞丰宁古土壤、洛川古土壤＞洛川黄土＞丰宁黄土;(3) 常量元素迁移特征表明丰宁黄土和古土壤的化学风化已完成了早期去Na、Ca阶段,并进入到了中期去K阶段;(4) 丰宁黄土、古土壤的K₂O/Al₂O₃和Fe₂O₃/Al₂O₃比值与洛川黄土、洛川古土壤、镇江下蜀土、西峰红黏土较为接近,表明这些风成堆积物可能具有相似的源区.而TiO₂/Al₂O₃比值小于其他风成堆积物, 指示丰宁剖面具有其他物源.      

中国北方上新世晚期-更新世早期风成沉积物磁化率各向异性初探

前人对中国黄土高原晚更新世黄土沉积物的磁化率各向异性的研究表明,磁化率椭球体最大轴(Kmax)偏角的方向能够指示黄土沉积时期的搬运动力方向,即古风向,并可以通过这种途径进行古季风的重建.本研究试图通过对中国黄土高原晚上新世-早更新世转折时期的风成沉积磁化率各向异性研究进一步检验其在古风向重建方面的应用潜力.选择分别地处黄土高原中部、南部和东部地区的灵台、渭南和保德3个剖面,对红粘土向黄土过渡时期4个不同地层单元古土壤层(S32)、黄土层(L33)、过渡层(TU)以及红粘土沉积(RC)的样品进行了磁化率各向异性测量,结果表明磁线理L值很小,而磁面理F较为发育,这与前人对晚更新世黄土沉积磁化率各向异性的研究结果一致;同时,4个不同地层单元的磁面理F、各向异性度P和形状因子T在3个剖面上均表现出随土壤发育程度增强而减小的变化趋势,说明后期的成壤作用能够不同程度地降低磁面理、磁化率各向异性度以及形状因子的大小.与前人对于晚更新世黄土沉积磁化率各向异性的研究结果不同的是3个剖面的S32,L33,TU以及RC的Kmax的偏角似乎并不能反映出当时的搬运动力方向,即古风向,而长期的压实作用以及不同程度的后期土壤化作用是造成这一时期黄土和红粘土沉积物磁化率各向异性最大轴偏角方向未能反映出当时搬运动力方向(古风向)的原因之一.     

Mesozoic extension in the Basque–Cantabrian basin (N Spain): Contributions from AMS and brittle mesostructures

In this work we analyse and check the results of anisotropy of magnetic susceptibility (AMS) by means of a comparison with palaeostress orientations obtained from the analysis of brittle mesostructures in the Cabuérniga Cretaceous basin, located in the western end of the Basque–Cantabrian basin, North Spain. The AMS data refer to 23 sites including Triassic red beds, Jurassic and Lower Cretaceous limestones, sandstones and shales. These deposits are weakly deformed, and represent the syn-rift sequence linked to basins formed during the Mesozoic and later inverted during the Pyrenean compression. The observed magnetic fabrics are typical of early stages of deformation, and show oblate, triaxial and prolate magnetic ellipsoids. The magnetic fabric seems to be related to a tectonic overprint of an original, compaction, sedimentary fabric. Most sites display a NE–SW magnetic lineation that is interpreted to represent the stretching direction of the Early Cretaceous extensional stage of the basin, without recording of the Tertiary compressional events, except for sites with compression-related cleavage.Brittle mesostructures include normal faults, calcite and quartz tension gashes and joints, related to the extensional stage. The results obtained from joints and tension gashes show a dominant N–S to NE–SW, and secondary NW–SE, extension direction. Paleostresses obtained from fault analysis (Right Dihedra and stress inversion methods) indicate NW–SE to E–W, and N–S extension direction. The results obtained from brittle mesostructures show a complex pattern resulting from the superposition of several tectonic processes during the Mesozoic, linked to the tectonic activity related to the opening of the Bay of Biscay during the Early Cretaceous. This work shows the potential in using AMS analysis in inverted basins to unravel its previous extensional history when the magnetic fabric is not expected to be modified by subsequent deformational events. Brittle mesostructure analysis seems to be more sensitive to far-field stress conditions and record longer time spans, whereas AMS records deformation on the near distance, during shorter intervals of time.