黄土沉积物的岩石磁学特征 与土壤化作用的关系

对黄土高原由北向南分布的靖边、宜川和段家坡3个采样点上,黄土-古土壤序列黄土层L8和古土壤层S8详细的岩石磁学实验表明1)从北到南,高场磁化率逐渐增高,反映了粘土矿物含量增加,土壤化作用加强的趋势;2)3个采样点黄土层的低场磁化率基本相同,而古土壤层S8的低场磁化率则表现为宜川高于靖边,而段家坡剖面磁化率低于宜川剖面磁化率的特征,表明低场磁化率值的大小与土壤化作用、古降雨量之间的关系是很复杂的;3)随着磁化率的升高,超顺磁性颗粒的含量明显增加,但磁性矿物含量的增加对磁化率增强的影响可能大于磁性矿物粒度变化的影响;4)3个剖面黄土层L8的磁化率-温度曲线形状基本相同,磁赤铁矿相对含量与土壤化作用成正相关.对古土壤层S8而言,段家坡剖面的温度磁化率曲线稍微不同于其他两个采样点,可能是由于磁性矿物粒度的差异造成的.     

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...     

吉林龙岗火山区玛珥湖趋磁细菌多样性与分布

对吉林省龙岗火山区大龙湾、二龙湾、龙泉龙湾和南龙湾4个玛珥湖中趋磁细菌的群落多样性和分布进行了研究和探讨.电子显微镜观察发现趋磁细菌在所有龙湾沉积物中普遍存在,其中球菌是该地区趋磁细菌的优势种群,占趋磁细菌数量的90%以上.利用淡水?-变形菌纲趋磁球菌的特异性引物扩增获得近300条16S rRNA基因序列,根据相似性98%的分类标准可分为63个分类操作单位,表明玛珥湖中趋磁球菌具有较丰富的系统发育多样性.绝大多数趋磁球菌类群(80%)只在单个湖泊中发现,只有少数种群为所有龙湾共有,结合环境因子分析,推测玛珥湖趋磁细菌的现代地理分布可能是隔离分化过程和扩散过程共同作用的结果.     

骊山山前断裂华清池以西段晚更新世以来的活动性

骊山山前断裂位于骊山北侧,其华清池以西段向渭河盆地延伸,该断裂的几何展布和活动习性是准确认识渭河盆地东部区域地震构造及地震安全性评价的重要依据。跨断裂推测位置布设高密度电法、人工浅层地震及联合钻孔剖面并通过探槽开挖等多种手段进行探测,所得结果显示,华清池以西段的走向由其西段的近EW向变为N60°W,断裂由2支次级正断层构成,倾向NE,倾角约75°。其中,南支次级断层自晚更新世以来没有明显的活动证据,北支次级断层最新活动时代为全新世。人工浅层地震探测揭示断裂附近的地层产状整体倾向S,推测与骊山断块自新生代以来向S掀斜运动有关;联合钻探剖面揭示北支断层自中更新世晚期以来古土壤层S_2断错位移量约10m;晚更新世早期以来古土壤层S_1垂直错距最大约7. 8m。探槽剖面揭示西延段断裂自马兰黄土沉积((32 170±530) Cal a BP)以来至少发生过3次古地震事件,并造成马兰黄土最大总错距约3. 0m。其中,断裂最新一次活动使全新世早期的黄土层L_0((8 630±20) Cal a BP)产生了约0. 9m的垂直错距,并在全新统黑垆土地层S_0((4 390±20) Cal a BP)中形成了明显的张裂缝。最终分析得到骊山山前断裂西延段全新世((8 630±20) Cal a BP)以来的垂直活动速率为0. 11～0. 19mm/a,推测单次事件产生的垂直位错量约0. 9m。     

有机质对纳米级磁铁矿热稳定性的影响

单畴磁铁矿颗粒是地质样品中最重要的磁性载体,其稳定性一直备受关注.为了认识有机质对纳米级磁铁矿颗粒热稳定性的影响,本文对比研究了趋磁细菌AMB-1合成的单畴磁铁矿分别在全细胞中和经去胞提纯后的纯化磁小体中的热磁性质,以及热处理后样品的磁滞参数和低温磁性的变化.发现仅有磁小体膜包裹的纯化磁小体中单畴磁铁矿热稳定性极强,而全细胞中的单畴磁铁矿加热过程中发生了显著的热变化:磁铁矿在约270℃即开始转化,400℃以前几乎完全被有机质还原为顺磁性物质;同时在400℃以前,有机质的还原作用与有机质热分解引起磁小体链的坍塌,共同导致了样品矫顽力(B_c)、剩磁矫顽力(B_cr)和剩磁比(M_rs/M_s)的减小,以及矫顽力比(B_cr/B_c)的增加. 我们的实验结果清楚地表明,当地质样品中含有较多有机质组分并受热事件影响时,其中的单畴磁铁矿难以得到保存.     

甘肃灵台黄土剖面记录地球磁场长期变化的可靠性探析

对甘肃灵台黄土／古土壤序列黄土层Ｌ１以及古土壤层ＳＯ和Ｓ１进行的较为详细的古地磁和岩石磁学研究表明：该剖面黄土剩余磁性在锁定过程中受到的平滑作用不大,因此能够记录百年尺度的地球磁场长期变化;而古土壤剩余磁性则受到强烈的平滑作用,不能记录百年尺度的地球磁场长期变化．在此基础上,对黄土层Ｌ１记录的地球磁场长期变化特征进行了分析,进一步证实了Ｍｏｎｏ Ｌａｋｅ和Ｌａｓｃｈａｍｐ漂移是两个独立的事件。     

库车坳陷克拉苏河新生代沉积岩磁组构特征与古流向分析

塔里木盆地库车坳陷克拉苏河沿岸发育良好的新生界地层.我们对克拉苏河沿岸新生界剖面分A、B两段进行系统采样,获得定向岩芯样品1700余块. 岩石磁学研究表明,新生代沉积岩中磁性矿物以赤铁矿为主,含有少量磁铁矿;磁组构测试结果显示,两段剖面磁面理均较磁线理发育,最小磁化率主轴近于直立,显示原生沉积组构. A剖面磁化率主轴к₁的偏角指示古流向. 库姆格列木群沉积时的古水流方向为NEE-SWW向,至苏维依组沉积时,流向变为NNE-SSW向. 河流古流向在苏维依组形成时发生急剧变化,说明南天山此时可能发生了明显的隆升,且以北西部隆升为主;B剖面为吉迪克组、康村组和库车组粗粒碎屑岩,磁组构显示к₁-к₂构成的磁面理与层理面小角度相交,к₃呈叠瓦状分布,可以用来指示古水流方向.从吉迪克组至库车组下段,古流向均为NNW-SSE,但逐渐偏东,暗示天山在此期间处于缓慢的隆升期或东西部处于同步隆升,且西部隆升速度快于东部.     

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...     

最近800ka洛川黄土剖面中Rb/Sr分布和古季风变迁

对洛川剖面中Rb和Sr分布规律的研究表明不同时代的黄土和古土壤中Rb和Sr分布特征存在明显差别 ,按Rb/Sr比值可以清晰地区别出剖面中的黄土层和古土壤层 ;在风化成壤过程中Rb是稳定组分 ,Sr是活动性组分 ,Rb/Sr比值的变化反映了风化成壤作用的强度 ,因而实际上记录了夏季风环流强度的大小 ;剖面中最近 80 0kaRb/Sr比值时间序列与SPECMAP十分吻合 ,揭示了全球冰量大小可能是控制夏季风环流强度变化的主要动力学因素 .     

丁村旧石器遗址群的黄土地层研究

通过测量黄土的磁化率 ,并结合传统的黄土地层学研究方法 ,对丁村旧石器文化遗址群中两个典型的剖面 ,即代表丁村旧石器中期文化的 10 0地点和代表丁村旧石器早期文化的 79:0 2地点文化层上部的黄土 -古土壤序列进行划分 ,并将其结果与位于丁村附近黄土塬上的敬村黄土剖面和典型洛川黄土剖面的地层和磁化率曲线进行对比。结果表明 ,丁村 10 0地点地层上部黄土 -古土壤序列为S0 ,L1,S1;而 79:0 2地点上部的黄土 -古土壤序列则包括S0 ,L1,S1,L2 ,S2 。因此 ,丁村 10 0地点文化层的年代大于S1的形成年代即 0 13MaB .P .,79:0 2地点文化层的年代大于S2 的轨道调谐年龄 ,即 0 2 4 7MaB .P     

祁连山东北缘黄土磁组构记录的古风向重建

近年来,利用黄土磁化率各向异性/磁组构（AMS）研究古风向变化被广泛应用.在对祁连山东北缘厚755 m的中路黄土剖面岩石磁学和磁组构研究的基础上,恢复了该区14 Ma以来古风向变化序列.磁组构指示的古风向表明,在14～078 Ma期间,本区的地面主导风向为NW-SE;从078 Ma开始,地面主导风向逐渐向NE-SW过渡;至05 Ma时,该区地面主导风稳定为NE-SW向.对青藏高原隆升的研究显示,在12～08 Ma期间青藏高原发生过称为“昆黄运动”的大规模隆起.结合我们对主导风向变化驱动因子的分析表明,祁连山东北缘近地面主导风向的第一次转变很可能是同时期青藏高原构造强烈隆升对大气环流影响产生的环境后果.     

秦安中新世风尘堆积正构烷烃的分布特征及古环境意义

甘肃秦安的新近纪风成红土堆积是东亚大陆古环境演化的重要载体之一,但相对第四纪黄土而言,对其记录的古环境信息仍缺乏生物标志化合物方面的研究.本文对秦安QA-I剖面早-中中新世代表性黄土和古土壤层样品开展了初步的正构烷烃分析,并与前人发表的不同时期的风成沉积和水成沉积代表性样品进行对比.结果显示:(1)QA-I剖面中的正构烷烃碳数分布范围为C_(14)~C_(35),其中来源于微生物的低碳数部分(C_(14)~C_(20))的含量明显高于来自高等植物叶蜡的高碳数部分(C_(26)~C_(35)),主峰碳处于C_(16)~C_(18),中碳数部分(C21~C_(25))的相对含量最低,这些特征与第四纪黄土及晚中新世-上新世三趾马红土中一些强发育的古土壤层类似,但与弱风化的黄土和三趾马红土及水成沉积明显不同;(2)QA-I剖面样品的高碳数部分虽具有一定的奇偶优势,但碳优势指数(CPI)明显较各类风化较弱的样品低.上述结果显示,秦安中新世风尘红土堆积经历了较强烈的风化成壤和微生物作用,导致其中的长链正构烷烃较显著的氧化和降解,并以微生物贡献的短链正构烷烃为主.微生物对全岩有机质(TOC)的贡献以及对TOC碳同位素的影响需在古环境重建中予以充分考虑.     

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.     

黄土风化过程的硼同位素地球化学研究

采用低硼高杂质离子样品硼同位素分析方法测定了黄土、古土壤样品中酸溶相硼含量及硼同位素组成. 洛川黄土S₀~S₂剖面酸溶相硼含量变化范围为(0.8 ~ 2.7)×10^-6, 其δ¹¹B值在-1.8 ~ +18.6‰之间变化, 多集中在0 ~ +10‰之间. 古土壤层的硼含量及δ¹¹B高于黄土层, 尤以S₁表现最显著. 引起剖面上酸溶相硼含量及δ¹¹B值变化的主要原因是化学风化作用和粘土吸附作用强度的变化. 气候条件变化所引起的风化作用强度的变化可能是酸溶相硼含量及δ¹¹B值发生变化的原因.     

Gauss-Matuyama极性转换期间地球磁场方向和强度变化特征

粒度分析和风化强度研究表明 ,黄土高原渭南阳郭剖面黄土层L33沉积期间成壤化作用相对较弱 .在此基础上 ,为研究极性转换期间地球磁场变化特征 ,本文对黄土层L33进行了详细的岩石磁学和古地磁学研究 ,其结果表明黄土层L33的主要载磁矿物为磁铁矿和磁赤铁矿 ,并以沉积剩磁为主 ;由逐步热退磁确定的特征剩磁 （ChRM ）揭示了G M（Gauss Matuyama）极性转换过程的持续时间为 9 43± 0 64ka;在G M极性转换之前 ,地球磁场曾发生过持续时间为 2 2± 0 1 3ka的短极性漂移事件 ;相对强度研究表明 ,G M极性转换期间地球磁场强度减弱 .     

华北蓟县中、上元古界古地磁研究

本文论述了华北蓟县中、上元古界地层标准剖面古地磁采样及实验室技术,采样地层的磁性特征,多磁成分的分析和测试结果.主要讨论了蓟县中、上元古界地层所代表的古地磁极性、极移路径和古纬度,并与北美大陆及华南(扬子)地块该时期的极移路径进行对比.     

中国与西伯利亚黄土磁化率古气候记录-氧化和还原条件下的两种成土模式分析

近20多年来随着中国黄土深入研究, 揭示了中国黄土地层磁化率与成土古气候温湿程度基本成正比例关系, 黄土地层磁化率也因此成为一个重要的古气候参考指标在第四纪古气候研究中, 不仅在黄土堆积物而且也在湖相和海相沉积物中广泛应用. 但是中国黄土地层磁化率与古土壤成壤强度(古气候温湿程度)呈正比的模式却不是到处都适用, 黄土高原的周边地区就有不少例外的报道. 而西伯利亚和阿拉斯加黄土则显示出另一极端的情形, 一个完全相反的磁化率特点: 在气候干冷期的黄土层获高值, 而在气候温湿期的古土壤层获低值. 过去的研究一直认为, 其磁化率主要是反映古风力大小的变化, 与成土作用基本无关. 磁学测量研究发现, 西伯利亚黄土和古土壤的差别, 不仅有颗粒从大到小的变化, 而且还有矿物组分变化: 如磁赤铁矿从多到少, 最后完全消失并取而代之出现了完全不同热磁行为的另一种矿物. 这种矿物相变现象难以用单纯的风力强弱来解释. 说明中国黄土和西伯利亚黄土可能存在两种不同的机制模式: 中国黄土高原大部分处于蒸发量大于降雨量的干旱氧化环境, 适当的水分或降雨有利于细小的磁铁矿和磁赤铁矿的形成, 使得磁化率与古气候呈正比. 而西伯利亚以及相应的高纬度地区, 地理上属苔原或苔缘地区, 湿润是该区域基本特点. 间冰期更加温湿的气候使其湿润增加以致过剩, 导致地表成土环境向还原方向移动. 它使得喜氧化的强磁性矿物磁赤铁矿和磁铁矿渐趋不稳定, 并逐渐转化形成适合其还原环境的弱磁性矿物如褐铁矿或其他铁的硫化物. 间冰期气候越潮湿, 还原程度也越高, 强磁性矿物就被损耗得越多. 正是这种高纬度的成土作用可能是导致其古土壤磁化率比黄土更低的主导因素之一.     

南大巴山前陆褶皱带荆竹坝—石窝剖面磁组构特征及其对构造演化的制约

通过野外构造观测、岩石磁学与磁组构综合分析,本文研究了南大巴山前陆褶皱带荆竹坝—石窝剖面的叠加构造特征及其形成演化.从北东向南西,剖面构造变形总体呈减弱趋势,褶皱轴面总体倾向北东,大尺度褶皱枢纽均以小角度向北西倾伏.古应力分析显示最大主压应力为北东—南西向,反映以南大巴山的推覆为主.剖面J₃之前的采样层位主要表现为变形组构,而J₃-K₁的采样层位则表现为初始弱变形组构.磁线理呈NW-SE向的优势方位,与剖面主构造线基本平行,主要反映来自南大巴山的推覆挤压.剖面发育特殊磁组构：①磁面理与地层面斜交,主要与褶皱作用中的平行层简单剪切相关;②磁线理均不同程度斜交于地层走向,指示构造叠加背景.沿剖面北东向南西区段K_min的倾伏角随构造变形强度减弱而增大,据此相关性可将K_min的倾伏角作为判别弱变形沉积岩变形强度的标志.本文认为,在晚侏罗世以南大巴山的推覆为主而米仓山短轴背斜与川东褶皱带挤压次之的联合作用使南大巴山前陆褶皱带具有构造叠加特征,之后的早白垩世仍主要表现为南大巴山的推覆,而其他两个方向的挤压较之前相对较弱.该结果也反映了秦岭J₃-K₁陆内造山作用及燕山期雪峰陆内构造变形的影响,为探索陆内构造与陆内造山的大陆动力学提供了佐证.     

极性转换期间地球磁场形态学研究

本文对采自中国黄土高原西峰（35.7°N,107.6°E）和段家坡（34.2°N,109.2°E）两个剖面中黄土层L8和古土壤层S8的1281块定向古地磁样品做了详细的岩石磁学和古地磁学研究.证实了Matuyama-Brunhes（M-B）极性转换带位于L8的中下部.提出了下列观点:1.M-B极性转换过程与地球磁场方向变化相联系的持续时间为3600-4500a,而与地球磁场强度变化相联系的持续时间则为8000-9000a,即强度变化存在“超前和滞后” 效应;2.M-B转换场的形态是由三次快速倒转和一次不成功的倒转构成,或者说,转换场具有快速变换极性的振荡特征;3.M-B转换过程中地球磁场并不是以轴对称的非偶极子场为主,而是偶极子场至少与非偶极子场相当;4.中国黄土-古土壤沉积物所含磁性矿物的主要成分是磁铁矿,它是研究极性转换期间地球磁场详细结构的良好物质.     

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.