新疆柴窝堡盆地南缘晚新生代陆源沉积物岩石磁学特征及其古环境意义

亚洲内陆晚新生代干旱化历史及其驱动机制是非常重要的科学问题。选择天山北麓柴窝堡盆地南缘乌鲁木齐河剖面为研究对象,基于磁性地层年代学研究建立的时间标尺,分析了该剖面碎屑沉积物岩石磁学特征及其控制因素,进一步探讨了柴窝堡盆地晚新生代古气候特征。磁性地层年代学研究约束乌鲁木齐河剖面底界年龄为~6.8 Ma,顶界年龄为~3.3 Ma。详细的岩石磁学测量及漫反射光谱分析结果表明,乌鲁木齐河剖面沉积物中磁性矿物主要包括磁铁矿、赤铁矿等,磁学参数χ_lf、χ_ARM、SIRM、S_-100mT、S_-300mT、 χ_ARM/SIRM等在~6.3 Ma、~5.2 Ma存在明显变化,揭示磁性矿物粒度、含量等存在相应变化,如在~6.3 Ma前后,磁性矿物颗粒逐渐变粗、含量降低;在~5.2 Ma前后,磁性矿物颗粒逐渐变细后趋于稳定、含量逐渐增多。基于稀土元素分析、沉积粒度与磁学参数相关性分析,认为沉积物源与沉积物粒度不是导致乌鲁木齐河剖面磁学性质变化的主要因素,自~6.8 Ma以来逐步干旱化的气候条件可能是导致该剖面磁学特征变化的重要原因。基于漫反射光谱分析得到的红度与亮度数据结果也揭示了同样的古气候特征。     

华北平原中部第四纪沉积物的岩石磁学性质

岩石磁学是古地磁学和环境磁学研究的基础。本文对华北平原中部SK1和G4两个第四系钻孔岩芯代表性样品进行详细的岩石磁学和系统退磁实验研究,结果表明,SK1和G4孔沉积物中磁性矿物以赤铁矿和磁铁矿为主,赤铁矿含量较高。SK1孔中高矫顽力磁性矿物以赤铁矿和针铁矿为主,而G4孔则以赤铁矿为主;两孔沉积物的磁化率主要来自磁铁矿的贡献,SK1孔中磁铁矿含量较高,其平均磁化率较高,而G4孔中多赤铁矿,其平均磁化率较低;SK1孔沉积物的特征剩磁载体主要是磁铁矿,而G4孔沉积物的特征剩磁载体主要是赤铁矿。赤铁矿主要有两个来源：一是河流侵蚀再搬运上游沉积物中的赤铁矿,为碎屑成因;二是同沉积过程中,风化作用将磁铁矿氧化为赤铁矿,这类赤铁矿为次生成因。

     

札达盆地晚中新世河湖相沉积物环境磁学特征与印度季风演化

晚新生代印度季风的演化一直以来是地学研究的热点问题,然而目前对印度季风的研究多集中在海洋沉积物上。磁学参数作为指示气候的重要指标,已被广泛应用于黄土高原等地区的古气候重建中,对揭示东亚季风的演化历史和驱动机制做出了重要的贡献,但利用磁学指标对印度季风变化历史的研究还很稀少。文章运用磁学方法对藏南札达盆地的河湖相厚225.5 m、年龄范围在9.4~6.0 Ma的沉积物进行分析,发现磁学参数值在8.6 Ma前后发生了明显变化,对应沉积环境和岩相的改变（由河流环境和粗颗粒沉积转变为潮上环境和较细的沉积）。8.6 Ma前磁学参数值较高,磁化率（χ）高的原因可能是风化生成的细颗粒含量多导致的,而HIRM高是由于风化形成赤铁矿增多引起的。鉴于研究剖面的沉积速率在8.6 Ma发生了快速的增加以及以前的研究揭示这段沉积物风化程度较低,我们把8.6 Ma后所有的磁学参数值的降低归因于季风增强造成沉积剥蚀搬运速率增加从而导致沉积物来不及风化,细颗粒的亚铁磁性矿物和赤铁矿没有大量生成。考虑到札达盆地记录的气候变湿时间与阿拉伯海叶蜡碳同位素记录的南亚干旱化得以缓解的时间一致,我们认为这些记录共同指示了印度夏季风的增强。在综合分析青藏高原隆升、特提斯海退缩、南北半球冰量变化和印度洋表水温度变化的基础上,我们把印度夏季风的增强归因为南极冰盖的增加或者是青藏高原的向东北扩张。这一研究加深了对印度季风变化历史和驱动机制的认识。

     

临夏盆地新生代沉积物高分辨率岩石磁学记录与亚洲内陆干旱化过程及原因

亚洲内陆干旱化是全球新生代大陆环境变化中最引人瞩目的重大事件,与新生代全球变冷和青藏高原隆升密切相关。文章通过对甘肃临夏盆地几乎连续的新生代沉积物系统岩石磁学性质研究,获取了高分辨率磁化率和非磁滞剩磁记录,揭示在29.08.6Ma的漫长的以湖相粉砂岩和泥岩为主的渐新世晚期和中新世早、中期没有明显的长期变化,从8.6Ma开始持续增加,尤其从6.4Ma和5.3Ma开始表现出两次快速持续增加。同时,以8.6Ma为界磁性矿物相对含量发生明显变化,此前以赤铁矿为主,磁铁矿和磁赤铁矿次之,此后以磁铁矿和磁赤铁矿为主,赤铁矿次之,磁性矿物类型和性质类似于风成红粘土和黄土。因此,我们将这种沉积物中磁性矿物组合、性质和含量的长期变化解释为流域外风成物质的加入,指示我国西北内陆现代干旱气候可能从8.6Ma开始,7.46.4Ma后急剧加速变干,5.3Ma后再次加速变干,并最终形成今天的干旱区的过程。98Ma开始的青藏高原阶段性快速隆升和随后的全球变冷可能是驱动亚洲内陆干旱化进程的动力。     

中国黄土环境磁学

中国陆相风成沉积序列蕴含了晚新生代以来丰富的古地磁场和古气候信息.第四纪黄土-古土壤序列的岩石磁学性质可以揭示第四纪亚洲内陆地区干旱化过程和东亚古季风演化历史以及末次冰期-间冰期旋回的气候不稳定性特征.文章主要评述近年来中国黄土环境磁学研究所取得的一系列重要进展,同时提出目前需要深入研究的几个重要问题,如成土作用对黄土沉积物沉积剩磁的影响、微生物对磁性矿物的改造、亚洲内陆地区气候过程和环境演变的磁气候学记录等.     

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1×10-2A/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,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     

大同盆地高砷地下水系统沉积物环境磁学特征

为了研究高砷含水层沉积物中砷与磁性矿物的关系, 对大同盆地高砷地区含水层钻孔样品进行了环境磁学和地球化学分析, 结果表明亚铁磁性矿物是决定含水层沉积物磁性特征的主要磁性矿物.通过对比砷和磁性参数在垂向上的变化趋势发现, 高砷含量往往对应着低的饱和等温剩磁(SIRM) 值, 揭示出砷和顺磁性矿物之间也存在联系.沉积物砷含量与磁性参数的相关系数均小于0.5 (α=0.05), 表明砷和亚铁磁性矿物及不完整反铁磁性矿物之间不存在明显的联系.在所有磁性参数中磁化率(χ)和砷含量之间相关性最显著, 相关系数均在0.4 (α=0.05) 左右, 低的相关系数与亚铁磁性矿物和不完整反铁磁性矿物对顺铁磁性矿物的稀释有关.该地区高砷地下水的形成可能与水铁矿及纤铁矿等砷的赋存矿物在还原条件下的还原溶解有关.      

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。     

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.     

新疆罗布泊湖盆沉积物剖面粒度与磁学特征及沉积环境

通过对新疆罗布泊东南部阿奇克谷地西部LB剖面沉积物中的粒度组分及磁化率特征进行研究,综合沉积序列及岩性变化特征,分析了罗布泊阿奇克谷地第四系以来的沉积环境。结果表明,LB剖面湖相沉积物粒度组分主要集中于粉砂粒级,沉积物含有少量亚铁磁性矿物,超顺磁颗粒物含量较高。沉积物磁化率值的大小与粒度存在相关性,沉积物的中值粒径、粘土组分(小于2μm)及砂组分(大于63μm)含量与磁化率呈正相关,粉砂组分(2~63μm)含量与磁化率呈负相关。根据沉积物的粒度与磁化率组合的变化特征,结合岩性特征,将LB剖面划分为4个阶段:新近系末期(4.14~3.32m)气候以暖干为主;中更新世晚期(3.32~2.93m)粗颗粒呈现先降低后增加的趋势,水动力增强,磁化率的波动升高并保持较高水平,气候转向暖湿;晚更新世(2.93~1.44m)气候湿润,入湖的河道与水流量不断的发生改变,河流带入湖中的的外源物质的量不稳定,粒度和磁化率值波动变化较大,气候呈现暖干—暖湿的波动变化;全新世时期(1.44~0m)沉积物颗粒偏粗,磁化率值呈波动增加趋势,气候向冷湿转变,最终向干旱化发展。第四系以来沉积环境与古气候均有明显变化,本区气候环境经历了暖干—暖湿—暖干—冷湿的变迁过程,并最终向干旱趋势发展,体现为冷期湿润、暖期干旱的特征。     

罗布泊地区自然环境演变及其对全球变化的响应

罗布泊于1962年全部干涸,干涸前湖面积约5400km2,目前湖底被厚20～40cm的盐壳覆盖,海拔约780m。盐湖北岸和东岸普遍发育三级湖积台地,其高度分别为783～785m,789m和810～820m,相应的湖面积分别为9250km2,20000km2和55000km2左右,根据释光和14C年代,它们分别形成于7.0～7.5kaB.P.,约30kaB.P.和90～130kaB.P.,与深海氧同位素第5和3阶段及全新世大暖期在时间上具有很好的对应关系。可见,位于亚洲腹地、气候极端干旱的罗布泊,在地质历史时期其湖面的扩张与收缩受全球气候变化因素驱动,其变化幅度的强弱则与区域环境因素有关。     

塔里木河的变迁与罗布泊的演化

干旱区河流及湖泊变化是环境演变的最重要标志之一。本文根据实际调查、历史记载和遥感图像解译,论证了塔里木河河道变迁及水量变化与罗布泊的演化关系。魏晋及其以前,塔里木河与孔雀河合流从北面入罗布泊,当时上游农业规模小,入湖水量多,罗布泊水域面积达到5350km2。此后,孔雀河入塔里木河,从南面经喀拉和顺入罗布泊,由于绿洲面积扩大,引水增加,到了清末罗布泊水域明显缩小,但还没有干涸。1921～1952年塔里木河再度与孔雀河汇流,又从北面入罗布泊,湖面扩大到1900km2,代表了这一时期的罗布泊水域,因此罗布泊不是20世纪30年代末40年代初干涸。1952年塔里木河与孔雀河分流,孔雀河单独入湖,水量减少,使湖面缩小,但直至1959年中国科学院新疆综合考察队对罗布泊进行考察时仍有广阔的水面,1961年仍未干涸。孔雀河灌区为扩大灌溉面积,于1958年和1962年,分别在普惠和阿克苏甫修了拦河大坝和水库引起下游断流。因此,罗布泊应在1962年以后逐渐干涸,直到1972年美国第一颗地球资源卫星照片上才得到反映。同时,还根据塔里木盆地绿洲发展、水资源利用及水系关系,分析了罗布泊干涸的原因及与塔里木河开发有着必然联系,主要是人类活动改变了地表径流的地域分配,上中游引水过多,造成下游断流和尾闾湖干涸。     

罗布泊地区第四纪岩石地层、磁性地层和气候地层

罗布泊地区的AK1孔,是目前为止该区唯一的、最深的钻孔,深465.55m。依据AK1孔的岩性特征、热释光年龄、古地磁极性倒转、磁化率变化和Fe2O3含量的研究,将该地区第四纪地层划分如下:全新世为灰色—浅灰绿色色系,与晚更新世的界线划在深8.80m处,年龄值为11.5kaBP;晚更新世为杂色色系,与中更新世的界线在牙买加反向极性亚带的底界面上,深66.25m,年龄值为0.20MaBP;中更新世为褐黄色—土黄色色系,与早更新世的界线划在布容正向极性带—松山反向极性带的界面上,深235.00m,年龄值为0.73MaBP;早更新世为灰色色系,与上新世的界线在松山反向极性带—高斯正向极性带的界面上,357.50m深,年龄值为2.48MaBP;上新世为土黄色与灰色交替色系,顶部为厚8.78m的土黄色粘土层,与下更新世底部厚25.27m的灰色粗砂和含砾粗砂层相接,界限清晰。本区第四纪岩石地层、磁性地层和气候地层的底界,完全一致。因此,它是一条具有全球等时性的界线,可用以与世界其他地区的第四纪地层进行对比。     

罗布泊东部阿奇克谷地第四纪古地理

通过对罗布泊东部阿奇克谷地中部AK1孔及露头剖面第四纪沉积特征的综合研究,初步分析了阿奇克谷地第四纪以来的沉积环境与古地理演化。结果表明,阿奇克谷地第四纪古地理受上新世以来区域构造控制,谷地两侧北山及阿尔金山的隆升,一方面为其提供了丰富的物质来源,同时也控制了其沉积环境的演化。其中第四纪以来阿奇克谷地沉积环境有两次明显变化,早更新世中期谷地中开始出现湖相沉积;中更新世晚期湖相沉积范围扩大,为罗布泊湖的大发展期。晚更新世谷地两侧普遍出现砾石层,与中更新世呈不整合接触,表明构造抬升造成湖泊退缩。晚更新世以来湖泊沉积环境波动变化加快。     

新疆罗布泊钾盐矿床成因类型探讨

钾盐矿床产于蒸发岩建造中,是含盐盆地发育过程最后阶段的产物.据已往成果及盐类矿物提供的新资料认为罗布泊以卤水钾矿为主,已查明钙芒稍储钾潜卤水承压卤水钾矿床为一种新类型钾盐矿.此外,深层碎屑岩储钾卤水钾矿层及光卤石——泻利盐沉积和杂卤石沉积交代型固体钾盐矿均是有待进一步查证的稀有类型钾矿.深入研究罗布泊钾盐矿床成因,将有...     

罗布泊形成及演化的地质新说

位于塔里木盆地东北端的罗后是现今塔里木盆地的最低点，其形成受新生代以来塔里木盆地东南缘阿尔金走滑断裂系及东北缘库鲁克塔格走滑断裂系的控制。由于基羌民怪的左行走滑及孔雀河断层的右行走滑，在罗布泊－带产生近东西赂的拉张背景，罗布泊即暗生这一拉背景的一个箕状凹陷。罗布汪周缘及塔里木河下游水系的分布，均受控于该地区新生代以来的断裂构造。     

罗布泊盆地新构造变形数值模拟分析

综合罗布泊盆地新构造研究相关成果, 运用数值模拟实验方法, 采用两种模型, 对罗布泊盆地新构造活动进行数值模拟研究, 直观展示盆地的应力状态与位移特征, 再现罗布泊盆地新构造变形序列, 查明运动学特征。数值模拟结果一方面展示出晚新生代以来罗布泊盆地先后主要经历了渐新世末期—早更新世晚期近南北向构造挤压作用控制下的盆地近东西向伸展断陷与早更新世晚期以来北东—南西向构造挤压作用导致的盆地剪切变形两大阶段; 另一方面实验结果也显示, 在两种边界条件的控制下, 研究区地质单元的应力状态主要受地层岩性和断裂共同控制, 盆地内部呈现低应力状态, 在与最大主压应力相垂直的方向上产生伸展变形。盆地南边的两条主干断裂内部具有较高的剪应力, 而罗布泊盆地及其以东地区剪应力最小。位移大小明显受断裂控制, 从南西向北东位移逐渐减小, 指示孔隙流体从南西向北东运移。      

新疆罗布泊超大型卤水钾矿发现20年

"罗布泊超大型卤水鉀矿"的发现,是中国众多地学科学家40年探寻预测的。王弭力研究员及其团队,于1995年秋首次踏进罗布泊"罗北凹地",当年找到4356万t优质卤水鉀矿;经五年科研和勘探,查明儲量达2.5亿t、为超大型卤水鉀矿。理论创新,成为完成科硏和勘探的关键,加速了百万吨级"罗钾公司"硫酸钾肥生产成功投产。古丝绸之路上生命回归、一颗新星"罗布泊"镇诞生,"百年罗钾"资源保障科研探钾即将启动,中国几代"钾盐人"的梦想成真。     

罗布泊地区晚冰期至中全新世气候特征及气候波动事件

本文对罗布泊深220cm的DHX剖面沉积物元素、粒度、TOC（总有机碳）、C/N（总有机碳/总有机氮）分析。利用AMS ¹⁴C测年结果建立年代框架,探讨了晚冰期至中全新世环境演变特征及气候快速变化事件。结果显示气候环境经历了5个演变阶段：1）晚冰期（12.8~11.4cal.ka B.P.）罗布泊地区以物理风化为主,气低温,流水携带外来有机质少,湖泊水动力小。这可能是太阳辐射低、热带辐合带（ITCZ）纬度位置较低形成的。2）全新世11.4~9.6cal.ka B.P.期间,罗布泊地区以化学风化为主,流水携带外来有机质增加,气温升高,气候暖湿。这可能是夏季太阳辐射高,冬季太阳辐射低,热带辐合带位置北移,导致全年冰雪融水或山地降水增加、蒸发少,全年水分盈余,气候湿润。3）9.6~8.2cal.ka B.P.期间以化学风化为主,流水携带外来有机质减少,各指标指示湖泊水位波动明显,这可能是热带辐合带位置波动的结果。4）8.2~6.7cal.ka B.P.期间气候暖湿,以化学风化为主,此时段热带辐合带北移,季风仍较强,罗布泊源区昆仑山受其影响降水多,罗布泊来水增加气候相对湿润。5）6.7~5.5cal.ka B.P.期间水动力增加,气候逐渐变干,这可能是热带辐合带南移,夏季太阳辐射降低,冰雪融水量减少,冬季太阳辐射增强蒸发量增加引起的。其中,罗布泊大约在11.0cal.ka B.P.、10.0cal.ka B.P.、9.3cal.ka B.P.、8.4cal.ka B.P.、7.0cal.ka B.P.和5.8~5.5cal.ka B.P.期间出现了一系列气候干旱事件。罗布泊DHX剖面记录的这些气候事件在本区及其他地区也被广泛记录,并与格陵兰冰芯及北大西洋地区降温、热带辐合带南移、季风减弱一致,反映了此区在响应全球变化过程中既有区域特点,也有广泛的一致性特征。说明罗布泊地区对全球环境变化非常敏感并受控于全球变化。

     

罗布泊盐湖更新世晚期沉积钙芒硝包裹体特征及古气候意义探讨

罗布泊盐湖位于塔里木盆地东部,在中更新世晚期-晚更新世出现大量钙芒硝沉积。采用冷粘法制取罗布泊钙芒硝岩包裹体薄片,观察和测试钙芒硝等盐矿物包裹体特征与均一温度等,结果显示,样品单一液相包裹体均一温度以低温、中温和高温3个或2个区段的形式出现。低温区段,平均温度41.0~62.5℃;中温区段,平均温度68.7~88.0℃;高温区段,平均温度85.4~186.0℃。低温区段平均温度代表盐湖大部分古卤水温度,中温区段温度代表盐湖底部卤水温度;高温区段温度,可能因古湖水变浅,盐类矿物暴露地表被阳光暴晒加热,或盐矿物在制片过程中受力破裂等引起。研究确定罗布泊钙芒硝析出的古卤水温度多在40~75℃之间变化,部分超过75℃。据此推算,更新世晚期罗布泊夏季古气温平均多在20~35℃之间,最高可能达58℃左右,属于干热的气候条件。