用脉冲磁场方法研究现代沉积物中趋磁细菌的趋磁性和趋化性

光学显微镜下直观显示水体环境中趋磁细菌沿磁场方向定向排列和游动,人们对其认识主要来自这些镜下观察的总结。但实际上趋磁细菌主要生活在沉积物环境中,很难对它们进行直接观察。因此,趋磁细菌在沉积物环境中的趋磁性、趋化性、以及在记录古地磁过程中可能起到的作用等方面均尚未得到足够实际观测数据的支持。本研究利用脉冲磁场反转趋磁细菌(Candidatus Magnetobacterium bavaricum)极性的特性,将趋北趋磁细菌(NS)转变为趋南趋磁细菌(SS),并在只含有NS的沉积物中以脉冲磁场反转的SS为"示踪体",分析趋磁细菌在沉积物环境中的趋磁性和趋化性。使沉积物所处的外界磁场与脉冲磁场方向保持一系列角度Φ(0°~180°),利用施加脉冲磁场后出现的SS%与Φ关系估算趋磁细菌在沉积物中沿外界磁场的排列程度,证实了趋磁细菌在沉积物中沿地磁场排列程度非常低(<1%)。将脉冲SS分别置于4种不同的磁场条件(磁场方向指向上、指向下和水平)和生存环境(上部适宜环境和下部不适宜环境),一定时间后SS的垂直分布相对直观地证实了:趋磁细菌游动方向受趋化性决定,趋磁性的优势在于使趋磁细菌更有效地到达其最佳生存环境。脉冲磁场方法在理解和研究沉积物中趋磁细菌趋磁性、趋化性和古地磁应用方面有可观的应用前景。     

甘肃张掖白垩纪早Aptian期黑色页岩揭示的气候岁差驱动及其意义*

白垩纪中期是温室气候的典型代表,在该时期地球经历了深刻的环境变化。有研究表明白垩纪中期欧洲低纬(约20°~30°N)地区海相地层的黑色页岩呈现斜率信号,同一时期同样纬度的中国地区以陆相沉积为主,但陆相低纬黑色页岩的轨道尺度周期研究较少。因此本研究选择甘肃张掖南台子白垩纪早Aptian期下沟组黑色页岩(古纬度约23°N)作为研究对象,以CaCO₃含量作为高分辨率古气候替代性指标,利用平均频谱拟合差和年代标尺优化法分析了南台子早Aptian期下沟组黑色页岩段的轨道周期变化,并利用频谱分析方法对调谐后的时间域序列进行分析。结果显示南台子下沟组黑色页岩段以岁差周期为主导,与欧洲低纬地区相关研究显著不同。这一气候变化的探索不仅提供了中国西北地区白垩纪轨道尺度气候变化的新证据,而且也有助于更全面认识白垩纪中期低纬地区气候变化的驱动机制。     

辨析“气候变暖”

近年来人们对＂气候变暖＂及其机制的争论达到了前所未有的程度,这可能是因为气候变化不再是单纯研究大气变化规律的科学,而变成一门与＂减排方案＂和＂征收碳税＂有关的政治与经济问题相联系,与国家经济利益有关的崭新课题.＂气候变暖＂既与利益有关,就会难免偏离公正,偏离纯理论科学.本研究对国内外＂气候变暖＂最新动态进行回顾分析,得出以下认识和结论.1）过去百年城市发展,极大地影响了器测温度数据,如果没有对＂热岛效应＂进行矫正,无疑高估了过去百年全球升温的幅度;2）过去百年全球有所变暖是事实,但不同学者增温估算不一致.不仅升温幅度不确定,而且人类和自然因素对升温贡献各占多少也不确定;如果考虑到城市发展对增温估算的影响,过去百年增温应当比0.4℃更低,远没有达到历史上次级波动的变化范围.3）尽管过去百年地球有所变暖,但在万年轨道尺度上,现在地球处于变冷的大趋势过程中.对现在气候变暖更合理解释,是属于变冷大趋势中的次级变暖波动;4）不论过去还是现在,大气CO2浓度变化总是落后于温度变化,即总是温度驱动着CO2变化,而不是CO2浓度驱动地球增温.     

南雄盆地白垩纪-古近纪(K-Pg)界线位置探讨——来自火山活动及古气候演化的证据

陆相地层中K-Pg位置的确定对白垩纪末期陆地生态系统演化过程(尤其是非鸟类恐龙灭绝)的研究意义重大,目前世界范围内的陆相K-Pg研究集中在中高纬度地区,如北美及中国的东北地区.位于低纬度地区的南雄盆地虽然也开展了大量的工作,成为中国陆相白垩系-古近系地层划分对比的标准,但是不同的研究者从不同的角度提出了4条可能的界线,...     

澳大利亚黄土磁学性质及环境意义

澳大利亚内陆广大而干旱,发育着大面积沙漠,却没有多少黄土的报道.本文对惟一报道的黄土,新南威尔士州Mackenzie地区Waterholes Creek剖面进行了详细的采样和磁学参数测量,并与中国黄土高原洛川和西峰经典剖面进行了对比.结果表明该剖面磁学性质与中国黄土高原有许多异同.它成土特征强,百分比频率磁化率较高,但...     

中国黄土和阿拉斯加黄土磁化率气候记录的两种模式探讨

在中国和中欧黄土-古土壤研究中发现的磁化率与成壤作用(或古气候温湿程度)的正相关性已被第四纪科学家广泛认识,并应用于古气候研究中.成壤过程形成的亚铁磁性矿物被认为是古土壤磁化率增加的主要原因;然而,这一模式并不一定适用于其他黄土沉积地区,如阿拉斯加和西伯利亚黄土沉积显示了一个完全相反的磁化率行为,即在黄土层获高磁化率值而在古土壤层获低磁化率.这种相反的关系过去被解释为磁化率反映的是与风动力吹来的亚铁磁性矿物的含量,即与风速或风力大小有关.本研究发现阿拉斯加黄土与古土壤的磁性矿物性质有明显差异,不仅仅是粒径的大小,还有磁性矿物的种类即矿物相的差别.这一证据很难单纯以风力强度的大小来解释,意味着阿拉斯加古土壤的低磁化率至少部分是在成壤过程中亚铁磁性矿物发生改变(如溶解)而造成,表明阿拉斯加黄土和中国黄土的磁化率与古气候记录可能存在两种模式,即氧化和还原条件下的成土模式.黄土磁化率在不同的气候(温度湿度)条件下有着不同的对应关系:在低降水量、高蒸发量的干旱氧化成壤条件下,利于亚铁磁性矿物的生成,其磁化率与古气候的关系呈正相关,如中国和中亚黄土;在高纬高湿的还原成壤条件下,亚铁磁性矿物会被破坏被分解,其磁化率与古气候呈负相关关系,如阿拉斯加黄土.如果成壤条件在氧化和还原之间来回变换,那么就很难找到两者之间的联系.因此,将磁化率应用于古气候的重建时要加倍的小心.     

用旋转式磁化率仪和卡帕桥对岩样磁组构的比测

磁化率各向异性(AMS)是岩石的普遍特性,它反映岩石磁性矿物的择优取向,即磁组构(Magnetic fabric).近三十年来,磁组构技术逐渐应用于地质和地球物理学,显示广阔的研究前景.测量磁组构的仪器有多种,原理不一,故有必要用同一样品在不同原理的仪器上进行比测,以便确认数据的一致性和可靠性.用黄土、变质岩、玄武岩及掺有铁粉的断层泥制成正方体或圆柱体样品,在卡帕桥(KLY-1和KLY-2)和旋转式磁化率仪(Minisep)上进行比测发现:(1)前者的精度(即重复性)在多数情况下优于后者;2)用旋转式磁化率仪测量之前,必须先测得样品z轴的体磁化率,其标定值取决于厂家在标准样品上标示的数值及被测样品与标准样品的相对体积.就旋转样品测量AMS而言,其标定值应为z轴体磁化率测量标定值的一半.      

福州盆地MIS 3以来海侵层分布特征及指示盆地内部构造活动

福州盆地晚第四纪海侵-海退研究在近几十年内获得了较多的成果积累,已证实淤泥层可作为海侵活动的标识层。海侵层除了能够指示海平面上升,其在盆地内部的分布特征能够反演其沉积后期经历的构造活动。本研究在前人的基础上,收集了盆地内不同位置913根钻孔岩芯资料,分别提取全新世与MIS 3两次海侵层层顶、层底埋深、厚度以及现代地表高程等参数,对其进行相关性分析,并将两期次海侵层的厚度和层底埋深利用ArcGIS进行反距离权重插值分析,结合盆地内已探明的断裂构造,探讨盆地沉积中心的演变。结果表明,不同期次的海侵层在盆地内分布特征存在显著差异：1)全新世海侵层的层顶与层底埋深具有显著的正相关关系,层底埋深与海侵层厚度之间存在显著的负相关关系,而与现代地表高程也存在一定的正相关关系,表明全新世海侵层沉积以来盆地内部未发生明显的差异性构造沉降;2)MIS 3海侵层的层顶、层底埋深同样具有显著的正相关关系,而层底埋深与海侵层厚度之间有一定的负相关关系,但是相较全新世弱得多,层底埋深与现代地表高程不存在相关关系,表明MIS 3海侵层沉积以来盆地内部可能发生过差异性的构造沉降;3)ArcGIS反距离权重插值结果显示...     

甘肃第三系红粘土磁学性质初步研究及古气候意义

研究表明红粘土与黄土-古土壤具有共同的磁性矿物, 即磁铁矿、磁赤铁矿、赤铁矿(可能还有褐铁矿); 红粘土的磁化率大小与超细顺磁性颗粒的含量正相关; 它与第四纪的黄土-古土壤相似, 在湿润气候条件下由成壤作用形成的超细铁磁性矿物对于红粘土中古土壤层的磁化率增大有重要的贡献, 并得到了Rb/Sr比值的证实. 尽管红粘土中也发现了磁化率与其成土强度不对应的现象,但总体上看红粘土的磁化率仍不失为一个简便的古气候替代性指标. 根据磁化率曲线, 从红粘土发展到黄土沉积,其间的古气候变化幅度大致等同于阶段5(S1)到阶段2 - 4(L1)的变化幅度, 可能表明第四纪期间风场加强、从源区携带比上新世更多(大约两倍)较粗的弱风化风积物(不含超顺磁性颗粒)到黄土高原. 7.5 Ma以来, 中国北方中部风积红粘土的出现记录了从下伏白垩纪红砂岩到晚第三纪的重要气候转变. 红粘土的发展与白垩纪以来全球干旱化和变冷密切相关, 可能由于当时青藏高原的强烈隆升导致了东亚季风开始或加强, 从而有了红粘土的堆积.