广东小良水土保持观察站花岗岩风化壳磁化率特征及其与生态环境演替的关系

广东小良水土保持科学研究观测站位于北回归线上，是联合国“人与生物圈”定点观察站。本文在野外考察和系统采样的基础上，分别分析了同一花岗岩风化壳上光板地（生态破坏）剖面和生态恢复剖面样品的矿物学、磁化率特征，探讨它们与生态环境演替的关系。结果表明，在不同生态环境下的两剖面，其磁性矿物类型与粒度均不同，磁化率变化规律差异显著。其中，光板地剖面主要载磁矿物为赤铁矿、针铁矿等矿物，磁化率值很低，与含水量之间相关性较差，基本无超顺磁矿物的存在；生态恢复剖面主要载磁矿物为磁铁矿和磁赤铁矿，低频磁化率值较高且与含水量之间具有良好的相关性，频率磁化率随剖面深度增加而递减，表明超顺磁矿物浓度的变化趋势，反映了生物因素对风化壳剖面的影响和改造。通过两剖面的对比研究说明生态系统的参与对风化壳结构的改变非常显著，磁化率特征可以作为表征这种改变的良好的替代指标。     

海南岛温泉特征与地下热水成因

通过对海南岛区域地质构造、岩浆岩与温泉分布的关系,以及温泉水化学和同位素分析,总结该区温泉的属性特征,阐明地下热水的成因。温泉在地势较低的琼西北和琼东南呈对称性条带状分布。水质类型大多为低矿化的重碳酸盐型,呈碱性,含较高的氟和硅;第四系滨海区受海水影响则表现为氯化钠型。温泉的氢、氧、氦同位素及气体组分揭示地下热水起源于大气降水,大气降水在地壳浅部循环过程中被围岩加热成地下热水。地热资源为中低温对流型地热系统,热储温度为59.5～161.2 ℃,平均128.5℃,是由偏高的区域热流在深部供热的,与岩浆作用无关。地下热水的出露受区内NE、EW向深大断裂控制。     

三水盆地古近系湖相沉积岩的氧、碳同位素地球化学记录及其环境意义

三水盆地古近系莘庄组顶部至土布心组红岗段的全岩碳酸盐稳定同位素分析结果表明其形成期间经历了多次环境变迁。根据碳酸盐氧、碳同位素比值及其相互关系的变化,可识别三次海水入侵期。其时δ18O值大幅度向正值漂移。而由于受有机质降解的影响,相应时期的δ13 C均表现为低值。在不直接受海洋影响的湖相沉积阶段,δ18O与δ13 C的相关程度虽然未达到典型的封闭型湖泊水平,但仍呈现一定的正相关变化 (r =0.6 5 ),表明其湖水滞留时间较长。而频繁出现的石膏薄层沉积也指示湖盆的封闭性较好。这些均表明这一时期的三水盆地可能是一周期性封闭型湖泊。其稳定同位素组成主要受制于蒸发量/降雨量平衡的变化。而δ13 C比值往往还受有机质活动的控制,更多的是反映有机质生产力、埋藏与降解率。     

现代海底热水活动的系统性研究及其科学意义

现代海底热水活动是当前地球系统科学研究的一个重要组成部分，它是研究海底地质作用体系中的一个关键环节。海底的构造作用、岩浆活动等因素制约了热水循环的发育和活动规律，而热水活动又直接或间接地产生了一些地质效应，如海底的热水喷流成岩成矿效应，此外它还与海底的热能输导与转化、海洋化学组分特征、海洋生命和生命起源等现象有着密切的成因联系。开展现代海底热水活动的系统性研究，应注重将热水循环的内部动力学机制和热水活动所引发的外部环境效应相结合，为此我们把它初步展开为：热水循环的空间组构研究、热量输导作用研究、热水流体的化学成分研究、热水活动与极端生命的关系研究以及热水活动的生命周期研究等 5个方面，分别解析其内部特征以及引发的环境效应。最后初步探讨了开展海底热水活动的系统性研究的科学意义。     

泥河湾盆地沉积物粒度组分与磁化率变化相关性研究

以泥河湾盆地郝家台剖面为例,分析沉积物粒级组分与磁化率大小变化的相关性。从厚约 12 2m的剖面选取 80 0多个样品,分别测试从 0.2～ 5 0 0 μm各个粒度区间颗粒的百分含量和质量磁化率。通过计算它们之间的相关关系,认为湖相沉积物磁化率的变化与 0.2～ 35 μm间细粒物质的含量,特别是与 0.2～ 7.5 μm区间悬浮物质的含量反相关,而与 35～ 5 0 0 μm间较粗粒物质的含量正相关。这种相关性与顶部的黄土堆积刚好相反,反映了二者之间磁化率不同的变化机制。据此可认为以外源碎屑输入为主的湖泊中,沉积物磁化率的变化主要受控于外源铁磁性矿物,它反映了湖水面的升降,蕴涵着一定的古气候信息。     

陆地生态系统演替过程中的磁性矿物响应——以粤西小良水土保持观测站为例

位于广东茂名的小良水土观测站因同时保持了人类活动破坏生态后的光板地区域和在光板地上人工恢复生态的区域,而成为联合国"人与生物圈"考察点和"中国科学院水土保持实验推广站".文章通过对源于同一花岗岩的风化壳生态恢复剖面MX-1和光板地剖面MX-2进行系统的环境磁学研究,揭示出两个剖面磁性矿物类型有显著差别.MX-1剖面亚铁磁性矿物,如磁赤铁矿、磁铁矿控制了剖面的磁性特征,它们浓度与粒度的变化很好的指示了风化壳的结构;MX-1剖面磁性矿物粒度的变化反映了成土作用强度对磁性矿物形成的控制作用;MX-1剖面的磁组构特征也反映了风化壳发育过程中不同层位体积变化与矿物形成的情况.MX-2剖面的磁性矿物则以反铁磁性矿物,如赤铁矿、针铁矿为主.两剖面磁性矿物类型的差别,显示在湿热气候条件下,生物风化作用与化学风化作用的共同参与,对磁性矿物的转变具有明显的促进作用.     

四万年以来南海西北次海盆地磁场古强度演化及其地球动力学意义

海洋沉积物能够记录较为连续的古地磁信息.对沉积物记录的天然剩磁(NRM)进行归一化处理,可以构建过去较为连续的地磁场相对古强度(RPI)信息,这对于研究地磁场演变与全球记录对比具有重要的科学意义.本文以南海西北次海盆地区L07岩芯作为研究对象,利用等温剩磁(IRM)作为NRM的归一化参数,构建了南海西北次海盆地区37ka以来的RPI曲线.实验结果显示,L07岩芯中载磁矿物的成分较为单一,以单畴(SD)-细粒准单畴(PSD)低矫顽力磁铁矿为主,能够作为古强度记录的载体.此外,在11.5ka处RPI出现峰值.进一步结合东亚地区鄂霍茨克海岩芯的RPI记录以及中国黄土10Be的丰度变化,我们认为该RPI峰值是由于地球非偶极子场影响所致.这说明东亚正磁异常的影响范围可以达到中国南海等中低纬度地区,这为理解东亚地区磁场演化提供了新证据,同时也为该区千年尺度RPI记录变化特征提供了新机制.     

珠江三角洲北部晚第四纪构造运动的新证据

位于珠江三角洲北部的广州和佛山之间的西淋岗,近来发现了被抬升、掀斜及断裂切割的晚第四纪地层,经初步考察,地层由老到新分A、B、C三层:A层下为白色中细砂,向上过渡为灰黑色粘土,总厚约50 cm,其下花岗岩已深度网纹红土化;B层为灰黑～褐红色砂与粘土互层,总厚约4 m;C层为浅桔红色粗砂～棱角状砾石层,层理不发育。A、B、C三层总厚大于10 m,其中A、B二层均向南倾斜,前者倾角约30°;后者倾角4°左右,B层不整合地覆盖在A层之上,两者沉积间断清楚;C层则嵌入A、B层中。A、B、C三层构成顶面拔河约22 m基座阶堆积。若与区域网纹红土及临近的西、北江阶地对比,B层很可能属于中更新世晚期至晚更新世早期。B层明显被NNE向广从断裂东支断层以正断层方式错断53 cm,错断进入了C层。断层上方的氡气测量值高出背景值近3倍。西淋岗南面的珠江三角洲平原见全新世泥炭层(D层),厚约2 m,含大量水松古木,覆盖在棕红色～灰白色薄层砂层之上,再下为深度网纹红土化风化壳。上述现象不仅包含了珠江三角洲断裂活动的信息,也留下了新构造运动、海平面变化和古环境变化的记录,具有显著的理论意义和实际意义,值得进一步深入研究。     

西太平洋深海沉积物记录的～80ka以来风尘物质输入与东亚冬季风强度

大洋沉积物中的风尘记录良好地揭示了风尘源区干旱化过程和季风强度变化。以位于西太平洋采薇海山附近的柱状沉积物(MABC19孔)为研究对象,在基于地磁场相对古强度对比获取年代框架的基础上,从沉积物粒度组分和磁学参数中提取研究区~80ka以来风尘物质的记录。沉积物高矫顽力磁性矿物参数结果指示,研究区风尘输入量自~80ka以来总体呈逐渐增加趋势,在MIS3/MIS2转换阶段风尘输入量增加明显,揭示了风尘源区古气候条件的转变。通过碎屑沉积物粒径—标准偏差方法提取代表风尘输入的敏感组分,其平均粒径记录了东亚冬季风强度在MIS3/MIS2转换阶段显著增大,该记录与黄土地区风尘记录指示的东亚冬季风强度变化在MIS3阶段高度一致,在其余时段存在着差异,初步推测这是由于高空风尘输送机制的海、陆差异所致。     

近13万年来南沙沉积物中的剩磁记录

对长355 cm的南沙NS93-5钻孔连续取古地磁样品281块,进行沉积物磁性特征的研究。详细的岩石磁学结果表明,沉积物中以低矫顽磁力的磁性矿物为主,剩磁携带者主要是磁铁矿类矿物,但同时存在少量赤铁矿和磁赤铁矿等。钻孔191~206、232~248和292~308 cm记录的剩磁磁倾角出现较小的负值,根据氧同位素地层学和14C测年、火山灰层年龄,计算其对应的沉积年龄分别为65.87~68.7、73.4~80.8和108.4~113.6 kaBP。其中108.4~113.6 kaBP的剩磁异常可能是布莱克(Blake)事件在南沙沉积物中的记录。