加热环境对人工合成磁赤铁矿热磁行为的影响

热磁测量,包括高温磁化率和高温磁化强度测量,是根据热磁曲线转折点的温度(居里点、尼尔点或相变点)鉴定样品中磁性矿物种类的有效方法.本文选取两个人工合成磁赤铁矿样品,利用四种热磁测量仪器分析不同的条件下测得的热磁曲线.依据样品与空气接触程度,将测量环境设为开放、封闭、封闭(通入氩气或氮气)三类.结果表明:热磁测量环境的开放程度对居里点和曲线可逆程度产生极大的影响.封闭环境下测得的居里点较开放环境下的低,分别对应磁铁矿和磁赤铁矿;开放系统的热磁曲线不可逆程度高于封闭系统.造成这些差异的原因是氧化还原条件的不同.本文的磁赤铁矿样品在封闭的条件下,加热至250 ℃左右开始转化为磁铁矿,因此无法通过居里点被正确识别;在开放的氧化环境下,加热的最终产物为赤铁矿,能够测得正确的居里点.本实验结果启发人们:在不同的加热环境下,磁性矿物可能表现出不同的热磁行为,根据单一的热磁曲线,很容易对样品中磁性矿物的种类造成误判.全面对比不同条件下的测量结果,才能够得出更为准确的结果.     

黄铁矿加热过程中的矿相变化研究——基于磁化率随温度变化特征分析

对采自河南嵩县祁雨沟7号角砾岩筒的黄铁矿样品进行了详细的磁化率随温度变化特征研究，加热的最高温度为700℃，结果表明黄铁矿受热分解最终生成磁黄铁矿.黄铁矿通过两个可能的途径转变为磁黄铁矿：一个是黄铁矿颗粒首先经表面吸附氧的氧化转变为磁铁矿，随温度升高新生成的磁铁矿与黄铁矿晶格中挥发出的硫进一步反应转变为磁黄铁矿；另一可能途径是黄铁矿直接脱硫转变为磁黄铁矿，此反应为磁黄铁矿的主要来源.氩气环境下加热过程中，从约380℃开始即有磁铁矿生成，但直到约535℃才有磁黄铁矿的生成.在535℃～560℃的加热过程中生成的磁黄铁矿居里温度不稳定，直到加热至高于约560℃时才生成居里温度稳定的磁黄铁矿.氩气环境下，黄铁矿受热生成的磁性矿物的类型仅受最高温度的控制，与高温段的滞留时间无明显关系，而其生成量同时受最高温度和高温段滞留时间的控制.     

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.     

一个变泥质岩包体样品的系统热磁试验及其矿物学意义

利用一件采自河北汉诺坝周坝地区变泥质岩包体样品,结合系统的低温和高温磁性测量结果,探讨了应用热磁实验鉴别样品中所含原生磁性矿物的多解性问题. 结果表明, 饱和等温剩余磁化强度（SIRM）在室温～250℃以及280℃～380℃的降低分别由高钛钛磁铁矿的剩磁解阻过程（一种物理过程）以及由磁赤铁矿转换成赤铁矿（一种矿物相变）引起.样品在500℃以后磁化率的升高则是由磁铁矿从钛磁赤铁矿中出溶所致.因此,κ T（即磁化率随温度变化）曲线中呈现约580℃居里点是由加热过程中次生的磁铁矿引起,而并非代表原始（即加热前）样品中的磁铁矿成分.     

泥河湾盆地大长梁剖面河湖相沉积物的岩石磁学性质

以热磁分析为主,对中国北方泥河湾盆地更新世河湖相地层中灰绿色粉砂和灰黄色粉砂/细砂两种典型沉积物进行了详细的岩石磁学研究,有效确定了这两类沉积物中磁性矿物的种类、粒度特征以及加热过程中磁性矿物的变化过程和产物,并对其包含的古环境意义进行了初步探讨.灰绿色粉砂样品主要含有磁铁矿和赤铁矿两种磁性矿物,磁性相对较弱,颗粒相对较细;灰黄色粉砂/细砂主要含有磁铁矿和磁赤铁矿,磁性相对较强,颗粒相对较粗.在氩气环境中经700℃加热处理后,这两种沉积物中的绿泥石都分解,并生成超细粒（处于超顺磁和单畴颗粒区间）的磁铁矿,导致磁化率大幅升高.因此泥河湾盆地沉积物的热磁特征可以用来检测样品中绿泥石的相对含量,进而反映该地区化学风化作用强度的变化.此外,灰绿色粉砂样品中绿泥石含量比灰黄色粉砂/细砂样品的含量高,在氩气中加热后,磁化率升高幅度也较高,可能反映了化学风化相对较弱的沉积环境.     

华北地块早古生代地层单元的岩石磁学特征研究

通过对采自华北地块西部鄂尔多斯盆地边缘早古生代地层单元中的４４块定向岩芯样品的岩石磁学实验（饱和等温剩磁及剩磁矫顽力的测量，三轴磁化的饱和等温剩磁的系统热退磁和低温实验）研究，揭示出华北地块早古生代地层单元的各类岩石中，主要载磁矿物的构成具有磁铁矿或赤铁矿与中等居里温度的磁黄铁矿、磁赤铁矿等共存的特征；个别地层单元的岩石中以极低居里点的针铁矿为主要载磁矿物．     

广西百色盆地含石器层沉积物岩石磁学及古地磁学综合研究

对位于百色盆地西北缘、厚约5 m的东升剖面连续取定向样品, 进行岩石磁学和古地磁记录的研究. 典型样品的矿物学和岩石磁学结果表明沉积物中存在源于碎屑的粗颗粒钛磁铁矿和成土作用过程中形成的细粒赤铁矿以及超顺磁磁赤铁矿. 它们伴随剖面沉积物不同阶段的成土作用, 历经了多次形态和类型的转变过程. 选取平行样品分别进行0~680℃的热退磁和0~80 mT的交变退磁实验. 两种方法的退磁结果均显示两种或两种以上磁性组分的存在. 在100~350℃范围内, NRM强度快速衰减掉60%~90%左右, 磁性组分较稳定的趋向原点, 当温度大于400℃时磁性组分波动很大, 无法分析高温范围内磁性组分特征. 100~350℃范围内稳定的磁性组分, 代表了主要由后期成土作用而形成的细粒赤铁矿携带的剩磁, 反映了沉积后风化作用过程中铁氧化物转变时的地球磁场特征. 结果表明无法通过磁学方法获取剖面沉积物的形成年龄.     

三门峡盆地晚新生代沉积物磁性载体类型

对三门峡盆地晚新生代沉积岩样品进行岩石磁学研究,通过三轴饱和等温剩磁和剩磁矫顽力实验、交变退磁和热退磁实验及磁化率测定,发现黄土-古土壤、河湖相灰绿层和冲洪积层3种不同岩性的磁载体存在显著差异.即黄土-古土壤以磁铁矿为主,赤铁矿和磁赤铁矿很少;河湖相灰绿色沉积磁性矿物含量较低,主要为赤铁矿和磁铁矿,但磁铁矿较多,此外还有一些不稳定磁性矿物(如针铁矿、菱铁矿等);冲洪积物以磁铁矿和赤铁矿为主,磁铁矿相对较多.     

大荔人遗址黄土-古土壤剖面岩石磁学性质研究

自从大荔人化石被发现以来,其遗址剖面便成为研究热点.先前的研究主要集中在地层的对比划分与头盖骨年龄的推断方面,然而对于载磁矿物的鉴定及其古气候含义方面的研究却相对较少.鉴于此,本文运用热磁分析、饱和等温剩磁和剩磁矫顽力谱分析、磁滞回线分析、频率磁化率分析、热退磁分析等方法,对大荔人遗址剖面进行了系统的岩石磁学性质研究,鉴定出其主要载磁矿物为磁铁矿,赤铁矿,磁赤铁矿,磁畴状态主要是似单畴.磁铁矿,赤铁矿是样品中特征剩磁的携带者;主要起源于成土作用的超顺磁颗粒和新生成的亚铁磁性矿物,是古土壤样品磁化率增强的主要贡献者;古土壤中软磁性矿物的含量高于黄土.样品中磁赤铁矿的含量并不高.黄土-古土壤样品的频率磁化率曲线,古里雅冰芯氧同位素、细微粒浓度曲线,岐山五里铺剖面有机质含量曲线在古气候记录方面具有一致性,都展示出至少从MIS5以来,气候从冰期到间冰期的变化是渐变的,反之则表现了突变特征.上述岩石磁学研究丰富了大荔剖面的磁学领域研究内容,为相关课题的深入研究提供了依据.     

山东胶莱盆地鲁科一井上白垩统火山岩的岩石磁学和磁组构研究

通过对山东胶莱盆地鲁科一井钻孔上白垩统上、下火山岩进行岩石磁学研究,确定上火山岩的载磁矿物为粒径较细的假单畴磁铁矿,部分样品含赤铁矿;下火山岩的载磁矿物为粒径较粗的假单畴磁铁矿,大部分样品含赤铁矿,少量样品的载磁矿物以赤铁矿为主.磁化率各向异性结果显示,火山岩样品的磁化率各向异性度较低(1.002P_j1.209),磁面理大于磁线理,磁化率最大轴接近平行于水平面分布,最小轴接近垂直于水平面分布.这些结果说明火山岩样品保存了原始岩浆流动磁组构特征,并暗示火山岩地层接近水平.以上结果表明该钻孔上白垩统火山岩适合于古地磁和古强度研究.     

黄铁矿热转化矿物相变过程的岩石磁学研究

对天然黄铁矿样品在氩气和空气环境中受热发生的矿物相变过程进行了系统的岩石磁学研究,结果表明：氩气环境（还原环境）下,黄铁矿受热分解转化的产物是磁黄铁矿,其粒度为单畴,矫顽力和剩磁矫顽力分别约为20和30mT,它在还原环境中是稳定的．而空气环境（氧化环境）中黄铁矿受热分解、转化后的最终产物为单畴赤铁矿,FORC图显示其矫顽力高达1400mT,相应的热转化序列为：黄铁矿→磁黄铁矿→磁铁矿→赤铁矿．上述结果对于理解还原环境沉积物的磁性、岩石次生化学剩磁和陨石磁学性质都具有重要参考意义．     

北京密云水库表层沉积物磁性矿物的鉴别

本文对密云水库表层沉积物中的磁性矿物进行了岩石磁学和透射电子显微学的综合研究.本实验建立的磁选方法实现将70%~85%左右的磁性矿物从沉积物中分离出来.岩石磁学研究表明,密云水库沉积物中的磁性矿物以多畴和单畴磁铁矿为主,还含有少量高矫顽力弱磁性载磁矿物(可能为赤铁矿).对磁选矿物的透射电镜观测表明,样品中部分单畴磁铁矿具有纳米尺寸和化学纯度高等特点,为拉长的立方-八面体磁铁矿,是趋磁细菌产生的化石磁小体;多畴磁铁矿多数具有微米尺寸,形状不规则,为碎屑成因;超顺磁磁铁矿粒径约为5~20nm,且含硅、铝等元素,可能为自生成因.研究结果表明,岩石磁学和透射电子显微学的综合应用可以更全面、准确地分析沉积物中磁性矿物的成分、含量、粒径和化学成分等信息,为环境磁学、生物地磁学和古地磁学研究提供依据.     

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...     

福建三明地区被污染土壤的磁学性质及其环境意义

对福建三明某钢铁厂和火电厂附近的污染表土样品进行了多参数的岩石磁学测试分析,包括χ T曲线、磁滞回线、等温剩磁获得曲线等. 三明地区污染表土中的磁性矿物有磁铁矿、赤铁矿和磁黄铁矿. 样品中磁性矿物的平均粒度较粗,为较大的准单畴,甚至多畴,粒度明显大于成土作用所产生的磁性颗粒. 粗粒的磁铁矿颗粒是污染物的主要磁性组分. 虽然磁化率测量可以作为一种简单、快速而且廉价的检测污染土壤的方法,但同时辅以必要的岩石磁学测量将有利于提取更多的污染信息. 对于低磁化率的污染土壤,亚铁磁性硫化物的存在可以作为土壤可能被污染的证据之一.     

伊犁黄土的磁学性质及其与黄土高原对比

近20多年来黄土高原的黄土磁学性质与古气候研究取得了重要进展, 极大地推动了东亚古季风演化、亚洲内陆干旱化及过去全球变化的研究, 但对亚洲内陆天山地区的黄土磁学性质知之甚少. 选择天山伊犁盆地黄土剖面进行了系统的磁性测量, 包括磁化率、无磁滞磁化率、高低温磁化率和磁滞参数等, 并与黄土高原进行了对比, 开展了伊犁黄土的X射线衍射矿物学分析, 初步探讨了伊犁黄土磁化率增强的机制. 结果表明, 伊犁黄土磁性矿物的总含量要远远低于黄土高原, 但磁性矿物类型与黄土高原黄土基本类似, 以磁铁矿、磁赤铁矿和赤铁矿为主, 部分样品还有钛铁矿等. 在磁性矿物中磁赤铁矿占的比例总体上要比黄土高原黄土低, 而磁铁矿和赤铁矿占的比例比黄土高原黄土要高. 磁性矿物的粒度要比黄土高原粗, 以准单畴(PSD)和多畴(MD)为主. 成壤作用产生的细粒超顺磁体对磁化率的贡献非常有限, 粒径为PSD和MD的磁铁矿和磁赤铁矿为伊犁黄土磁化率的主要贡献者. 伊犁黄土磁化率增强既有风速论模式(阿拉斯加或西伯利亚黄土成土模式), 又有黄土高原超细颗粒成壤模式, 但以前一种模式为主导. 伊犁黄土磁化率增强除与源区的原生磁性矿物有关以外, 还与当地的地形气候环境和地质背景有关. 伊犁黄土磁化率增强的机制十分复杂, 将磁化率应用古气候的解释时要慎重.     

甘肃西山坪遗址岩石磁学性质及其研究意义探讨

对甘肃西山坪遗址剖面样品进行磁化率、频率磁化率、热磁分析、非磁滞剩磁和等温剩磁等一系列岩石磁学实验测试,分析环境磁学参数特征变化,试图探讨西山坪遗址研究意义,为今后深入研究该沉积序列蕴含的古环境记录提供了岩石磁学基础.结果表明：西山坪遗址剖面沉积物中磁性矿物主要以低矫顽力的磁铁矿和磁赤铁矿为主,高矫顽力磁性矿物赤铁矿含量极其有限,越向剖面表层,强磁性矿物含量逐渐增加.磁性矿物颗粒表现出黄土的典型特征,以单畴、准单畴为主,含有一定量的超顺磁颗粒,颗粒度越向剖面表层越细.从物源上看,遗址沉积物主要来自近源的黄土风尘堆积,主要是风成堆积,并混合大量人类活动信息,给今后综合研究岩石磁学与人类活动特征的关系有一定借鉴意义.     

渤海南部莱州湾Lz908孔沉积物的岩石磁学性质

亚洲大陆边缘海和陆表海在区域的物质和能量交换以及区域气候与环境演化过程中扮演了关键角色.磁性地层学和环境磁学方法是建立年代框架和环境演变序列的有效手段,但是,由于该地区边缘海和陆表海沉积物中磁性矿物来源十分复杂,磁性地层学和环境磁学研究的重要基础是要精细地解译沉积物的岩石磁学性质.为此,本文利用渤海南部莱州湾Lz908孔与钻孔附近的现代沉积物样品进行了详细的岩石磁学对比研究.结果显示,渤海南部沉积物中的磁性矿物主要是较粗颗粒(较大的准单畴至多畴)磁铁矿,还有少量磁赤铁矿,部分沉积物还含有赤铁矿和针铁矿,其中磁铁矿是特征剩磁的主要载体;莱州湾现代河流-海洋沉积物和钻孔样品之间的磁性特征无显著差异,说明莱州湾沉积物堆积之后尚未经历明显的沉积后期改造.     

天山北缘新近系沉积物岩石磁学研究

岩石磁学研究表明, 天山北缘塔西河剖面新近系可划分为湖相沉积型、河流相沉积型和冲积扇沉积型三种类型, 分别对应于剖面的底部(沙湾组和塔西河组中下部)、中部(塔西河组顶部和独山子组中下部)和上部(独山子组顶部和西域组), 其中湖相沉积岩石磁学性质复杂, 除与沉积物物源密切相关外, 还可能受风化作用、原地磁性矿物自生或成岩作用以及生物活动的影响, 天然剩磁强度为10^-3~10^-2 A/m, 主要磁性矿物为磁铁矿, 高矫顽力磁性矿物可能为针铁矿. 磁性矿物颗粒由假单畴和单畴(PSD+SD)或单畴和超顺磁混合组成(SD+SP); 河流相沉积天然剩磁强度为10^-2~10^-1 A/m, 主要磁性矿物为磁铁矿和赤铁矿, 磁性矿物颗粒为假单畴(PSD), 450~580℃可获得稳定的特征剩磁方向, 特征剩磁载磁矿物为磁铁矿; 冲积扇沉积天然剩磁强度介于湖相和河流相沉积之间, 主要磁性矿物也为磁铁矿和赤铁矿, 580~680℃获得稳定特征剩磁方向, 特征剩磁载磁矿物为赤铁矿, 磁性矿物颗粒为假单畴(PSD).     

四川旺苍地区中三叠世雷口坡组重磁化机理初步研究

对四川北部旺苍地区中三叠世雷口坡组进行了古地磁学和岩石磁学研究,结果表明,主要载磁矿物为多畴磁铁矿和磁赤铁矿,所携带的特征剩磁在地理坐标下与近代地磁场方向接近,可能是由于后期白云岩化作用和热粘滞剩磁引起的重磁化所致.     

四川江油地区上泥盆统-下石炭统灰岩的岩石磁学研究

四川江油地区上泥盆统三分量样品和下石炭统样品的岩石磁学研究表明：上泥盆统样品的主要载磁矿物为磁铁矿，且以假单畴、多畴和少量单状态存在，下石炭统样品的载磁矿物则主要是假单畴和多畴磁铁矿的混合物，从样品中分离出的中温分量由假单畴磁铁矿携带，上泥盆统样品的高温分量则由记录了岩石原生剩磁的单畴磁铁矿携带。