20000年来郑州地区湖沼沉积与环境演变研究

本文通过圃田、大河村和张五寨等钻孔和剖面岩性、粒度、磁化率、孢粉和化学元素等环境指标分析,结合AMS 14C和释光年代标尺,探讨20000年来郑州地区古湖沼沉积与环境演变特征。结果表明,郑州地区在15000―13000 yr BP和8900―2600 yr BP主要发育湖泊或沼泽沉积,其余时期为河漫滩和洪水沉积或文化层堆积。然而不同地点沉积序列虽然基本相同,但是沉积介质始末时间和延续时段略有差异。古湖泊可能为通江湖泊,洪水期水量剧增,湖盆扩大连成一片;枯水期分散为众多小湖塘,仅在低洼地区残留成河道型水域。受气候变干和人类大规模开垦影响,晚全新世湖沼最终消亡。这个沉积背景可能与郑州地区晚更新世晚期以来不同时期主导的沉积介质变化有关。     

土壤剖面中粉煤灰垂向迁移的磁响应

对浙江省安吉县梅溪发电厂粉煤灰贮灰场附近的土壤短剖面进行环境磁学、元素含量及粒度研究.借助模糊聚类分析,分辨出粉煤灰原位堆积、富集、迁移深度及未受污染土壤特征.剖面上部0～14cm为粉煤灰的原位反映,多畴磁铁矿主导了该段样品磁性.其中11～14cm处磁性矿物和金属元素有所富集.14～21cm为粉煤灰在土壤中的迁移深度.迁移段土壤中亚铁磁性矿物及Pb、Zn等金属含量介于底部未污染土壤与上部粉煤灰原位堆积层之间.单畴斜交反铁磁性矿物及来源于上部粉煤灰的多畴磁铁矿共同主导了该段土壤的磁性特征.21cm以下土壤基本未受粉煤灰污染,单畴斜交反铁磁性矿物是其主要磁性矿物.指标聚类分析表明,亚铁磁性矿物主要赋存在粗粉砂中,单畴磁晶粒主要存在于细粉砂中.χ、ARM、SIRM与Cu、Mn、Pb、Zn呈显著相关.结合多元统计分析,磁参数可用于追踪、识别粉煤灰在土壤剖面中的垂向迁移.     

呼伦湖湖泊沉积物磁化率变化的环境磁学机制

对内蒙古呼伦湖地区的研究表明当湖泊水深较大时 (对应于湿润气候 ) ,所沉积的泥质沉积物的磁性较高 ;反之 ,水位低时 (对应于干旱气候 ) ,所沉积的砂性沉积物的磁化率较低 .深入的岩石磁学研究证实 ,来自湖泊流域火山岩中的碎屑磁铁矿广泛地存在于泥质及砂性样品之中 .当湖泊水位较高时 ,在相对的还原条件下 ,在泥质沉积物中形成次生的铁磁性硫化铁矿物 .该磁性矿物叠加在少量的碎屑成因的磁铁矿上 ,主导了泥质沉积物的磁性 ,导致了磁化率的上升     

探讨太湖历史极端洪水发生年份和水位高程

较之气候水文平均态的缓慢变化,特大洪水引发的灾害对人类社会影响更加显著,而关注极端洪水、认识小概率事件需要更长时间序列。本文通过对太湖钻孔的沉积和磁学参数特征研究,对比太湖文物发掘的历史洪水资料,试图多指标定量重建太湖长序列极端洪水。太湖水则碑对1600~1954A.D.特大洪水记录了15次,通过与现代洪水仪器记录对比和论证,其最低4.03m水位相当于1921~2004A.D.观测太湖的年最高水位80% 百分位。太湖钻孔中的沉积粒度和磁化率特征捕捉了水则碑洪水序列中的85% 的洪水年,同时补充了水则碑洪水漏失的信号。3次能够被历史文献佐证的洪水沉积信号发生在1766A.D.、1875A.D.和1882A.D.,其洪水水位估计在4.0~4.1m,4.1~4.2m 和4.13~4.23m。频谱分析显示了沉积洪水指标与水则碑洪水指标具有3个同步的重现期,分别约在90~102年、60~62年和42~44年。分析历史洪水与PDO一致性的统计关系,获得估计概率为0.17~0.20,肯定了太湖洪水年与PDO存在关联,反映出历史洪水的发生与现代过程相同,受到了太平洋季风环流和夏季降水控制。这些结论为延长洪水时间系列、分析小概率事件、认识极端洪水特征和重现期等提供了重要水文依据。     

北京石景山工业区附近一个污染土壤剖面的磁学研究

对北京西郊石景山工业区附近的土壤剖面进行环境磁学研究,结合粒度、金属元素分析、磁学指标测试和多元统计分析,发现磁参数(χ,ARM,SIRM)与重金属元素(Mn,Cu,Fe,Pb,Zn,Al,Sr)含量呈同步垂向变化趋势.来源于工业区附近工业生产排放(钢铁厂、发电厂、水泥厂)的污染物是土壤剖面上部(0～3 cm)磁性和金属含量增强的主要原因,由富集在细粉砂和中粉砂的多畴磁铁矿主导了样品的磁性特征.3～10 cm重金属含量逐渐下降,土壤的磁性特征与上层相似,但磁性矿物含量降低,属于剖面中的迁移过渡阶段.10 cm以下,土壤基本未受到污染,磁性矿物和重金属含量都低,磁性颗粒大小变化稳定,基本代表了该地区土壤的自然背景.指标聚类和相关分析表明,土壤磁参数与重金属元素含量显著相关.结合模糊聚类分析,磁参数可用于追踪、识别工业污染物质在土壤剖面中的富集、迁移状态,揭示不同深度土壤的污染程度.     

热剩磁偏离古地磁场的校正及其应用

根据含多畴磁铁矿岩石的热剩磁(TRM)及其磁化率各向异性(AMS)张量间的特征值的比值关系,推导出一种因AMS 而引起的TRM 方向偏离外磁场方向的具体校正公式,并将其成功地应用到中国月山闪长岩体及法国Flamanville 花岗岩体的古地磁研究中.     

北京东郊722土壤垂向剖面重金属污染的磁学响应及其统计意义

对北京城东附近某苗圃内典型的土壤污染剖面进行了环境磁学和地球化学分析,发现某些重金属(Pb、Zn、Sr、Ba、Cu)和磁性参数呈现相同的垂向变化趋势,都在37cm以上显示高值区,磁化率均值达到192.02×10-8m3/kg,如Pb含量达到67.62mg/kg,而在37cm以下,明显属低值区,磁化率均值只有18.38×10-8m3/kg,Pb含量也只有23.43mg/kg.借助于指标聚类分析和主成分分析方法,揭示出各种指标之间的内在联系,表明磁参数与Pb、Zn、Sr、Ba、Cu等元素显著相关,彼此的相关系数都达到0.90以上,属于同一类别的隶属度在80%以上,说明磁指标可以作为这些重金属污染的一种代用指标.利用模糊C均值聚类分析分辨出了土壤上部污染物堆积层和下部未污染土壤背景2种不同的特征段.     

环境磁学某些研究进展评述

环境磁学是应用岩石磁学和矿物磁学技术去恢复环境过程、重塑环境演化历史的一门边缘科学。沉积环境中磁性矿物的形成、搬运、沉积和演化受气候变化和环境过程的控制,因此,岩石和矿物磁学性质可作为环境变化和气候过程的代用指标。环境磁学能为全球环境变化、气候过程研究提供有价值的资料。鉴于环境磁学方法在古环境和古气候研究中的重要作用。本文对当前黄土、湖泊沉积物和海洋喾物环境磁学研究的一些进展作简要评述。     

若尔盖RM孔揭示的青藏高原900kaBP以来的隆升与环境变化

通过对青藏高原迄今为止最深的全取芯井,即若尔盖盆地RM孔湖泊沉积物环境多代用指标的综合判识,重建了900kaBP以来盆地的古气候古环境演化序列.根据该孔的沉积特征、沉积旋回的结构,以及沉积速率的变化,结合环境冷暖、干湿的组合特点,分辨出900kaBP以来高原东部3次明显的隆升加速时期,也即800,360及160kaBP.同时对青藏高原3次构造加速抬升在全球变化背景下的环境效应作了初步探讨.