磁化率各向异性与剪切带

岩石组构记录了地壳形成与演化的关键信息,提取这些信息对分析和恢复地球动力学过程具有重要意义。磁化率各向异性(AMS)是一种重要的岩石组构方法,可以有效地揭示岩石的应变特征,分析其地球动力学过程,是研究构造变形性质以及应力作用方式的有效手段。本文在梳理AMS的研究历史、主要成果和最新进展的基础上,系统阐述了AMS的基本原理以及在剪切带的应用:①岩石组构具有复杂性,AMS作为一种间接组构手段受控于矿物的物理特性、含量以及变形变质等多方面因素;②AMS可以提供剪切带的运动学以及不同部位应变状态的信息;③对于剪切带,AMS主要受控于磁性矿物(矿物成分和粒度的变化导致全岩磁化率各向异性的变化)、构造变形强度(决定磁线理发展的重要因素)以及流体的作用(流体导致磁性矿物的类型与定向性的变化)。     

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.     

磁化率各向异性的原理及应用实例

磁化率各向异性(AMS)在地质领域中的应用极为广泛,可以用来研究古流向造成的磁性矿物的定向排列,以及构造应力作用引起的岩石内磁性矿物的定向重结晶、定向排列及韧性变形。本文介绍了AMS的基本原理和参数,并并介绍了前人及作者应用AMS详细分析研究了二个实例:(1)以假多畴(MD)高钛磁铁矿为主要载磁矿物的玄武岩样品的AMS变化及其对构造运动的响应;(2)以MD磁铁矿为主要载磁矿物的湖泊沉积物样品在沉积过程中AMS变化。AMS可以灵敏地检测样品中磁性矿物的定向排列,因此在在地质领域中具有很好的应用前景。     

辉绿岩裂缝对其磁组构的影响

磁组构是由岩石中磁性矿物定向分布而产生的组构特征,因此磁组构分析是研究岩石组构常用的技术手段,它具有 见效快、灵敏度高、无损样品等特点,近年来得到广泛应用。然而在磁组构研究工作中钻取定向样品或定向手标本时,常 常会遇到天然样品含有裂缝且裂缝中充填大量近地表沉积物和自生矿物。本文针对辉绿岩裂缝充填物对其磁组构结果的影 响程度做了详细研究,选用160个含裂缝的辉绿岩岩芯定向样品,通过对比去除裂缝充填物前后的磁组构变化,发现实验 前后所有样品磁化率大小变化率平均值<1%,磁组构方向变化平均值<1°,因此认为辉绿岩裂缝物质对其磁组构影响甚微。 矿物学和岩石磁学分析表明裂隙充填物主要为石英、长石,以及少量赤铁矿、黄铁矿和绿泥石等表生矿物。而辉绿岩的携 磁矿物主要是亚铁磁性的磁铁矿,其磁化率强度约为同等质量裂缝填充物的30倍,致使辉绿岩中的裂隙充填物对磁组构的 影响很小。     

江苏苏州地区钻孔岩芯的古地磁研究

<正>第四纪物质在其沉积过程中,因其中一些极微小的铁磁性矿物颗粒像一枚枚小磁针一样,在地磁场的作用下顺着当时地磁场磁力线方向作定向排列,并保留下这种特性,因此说沉积地层记录了地球当时的磁场方向和大小。(安芷生,1975)地球的磁场方向是:靠近地理南极为正磁极,靠近地理北极为负磁极。应用古地磁所做出的磁性倒转序列是     

南秦岭晚三叠世胭脂坝岩体岩石磁学及磁组构可靠性约束

胭脂坝岩体是秦岭造山带内具典型代表性意义的晚三叠世花岗岩,已有的年代学和地球化学研究对该岩体的侵位机制有不同认识。对岩体的岩石磁学进行分析,结合其岩相学特征,探讨了用磁组构约束岩体内部组构这一方法的可靠性。研究表明,胭脂坝岩体样品的平均磁化率Km值和校正磁化率各向异性度PJ值总体较低,与顺磁性花岗岩类一致。磁滞回线分析表明,绝大部分样品的磁化率来自顺磁性矿物的贡献,少部分高磁化率样品含有铁磁性矿物的贡献,但其浓度极低。高磁化率值样品的等温剩磁曲线获得和反向退磁曲线及χ-T曲线分析表明,铁磁性矿物为磁铁矿,且为多畴颗粒。结合岩相学特征,认为胭脂坝岩体低场磁组构反映了顺磁性的云母类矿物的组构特征,磁组构特征真实地记录了样品的内部组构特征。     

苏南地区几条北西向断裂显微构造与组构的初步研究

地壳发生的一切变形都是地应力作用的结果。在构造应力作用下,组成地壳的岩石、矿物必然发生变形,这些变形也必然在岩石、矿物内遗留下各种构造形迹——显微构造;同时,矿物的形体方位和晶格方位也会产生相应的定向排列(优选方位)——组构。近年来,显微构造与组构的研究不仅用于地质构造的运动学和动力学研究,而且日益受到构造地质、地震地质和岩石力学的研究者们的重视。     

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.     

电子背散射衍射（EBSD）技术在大陆动力学研究中的应用

电子背散射衍射（Electron backscatter diffraction,简称EBSD）技术可以快捷准确地进行物相鉴定,确定矿物晶体的晶格优选定向和多相岩石中各矿物的空间分布,使其成为定量研究岩石显微构造的理想工具。将岩石组构测量、野外地质观察与矿物的变形实验研究相结合,可以判别物质运动的剪切指向和变形的温压条件,从而进行运动学和动力学机制的分析。本文首先介绍了EBSD技术的原理和主要矿物组构的实验研究进展,然后以国土资源部大陆动力学重点实验室5年来的成果为例,总结了EBSD技术在研究大陆深俯冲和折返的动力学机制和大陆造山带动力学研究中的应用。结果表明：橄榄石和绿辉石的组构揭示了板块深俯冲阶段的组构运动学特征,而石英、斜长石和夕线石的组构可以用来研究地壳内大型韧性剪切带的变形历史,如与苏鲁超高压变质岩折返相关的韧性剪切带、龙门山逆冲剪切带、西昆仑康西瓦走滑剪切带和喜马拉雅造山带的康马拆离剪切带。因此,EBSD技术的应用有助于实现显微构造与宏观构造相结合,建立变质-变形-运动学相统一的地球动力学模型。     

甘肃金川二矿区岩体橄榄石组构特征研究

甘肃金川二矿区镁铁-超镁铁岩体中橄榄石具有明显的矿物定向排列特征。通过对岩体中二辉橄榄岩、斜长二辉橄榄岩及含二辉石橄榄岩的造岩矿物橄榄石进行组构特征研究,发现均表现出"A"型组构特征,Nm[001]表现为在面理上的点极密,表明其滑移方向为[001]。结合Ng[100]、Np[010]组构特征,其滑移面应为(100)和(010),反映低温组构滑移系为(100)[001]或(010)[001],表明二矿区岩体橄榄石形成于地壳浅部低压、低应力状态下。由于二矿区岩体为金川矿床第二期含矿岩浆上侵产物,结合岩体所受的构造应力场的变化特征,可初步认定二矿区岩体中橄榄石定向排列的现象为成矿期构造的反映,且橄榄石光轴发生了自西向东的旋转,这也与李区域组构特征的研究相一致。     

Remanence magnetic records of the recent 130 000 years from the sediments in Nansha area, South China Sea

Two hundred and eighty-one samples, collected from drilling core NS93-5 located in the Nansha area of the South China Sea, were used to study the magnetic characteristics of the sediments in the sea. Detailed rock magnetic results show that the magnetic minerals of the sediments were dominated by ferrimagnetic minerals such as magnetite, and a small contribution of hematite and maghematite also existed. The sediments recorded three negative values of remanence magnetic inclination at the depth: 191–206 cm, 232–248 cm, and 292–308 cm. The corresponding ages of these negative values were 65.87–68.7 ka B.P., 73.4–80.8 ka B.P. and 108.4–113.6 ka B.P., respectively, according to stratigraphy of oxygen isotope, ¹⁴C, and the age of a volcanic ash layer. The negative value during 108.4–113.6 ka B.P. may be the record of a Blake event in the sediments of the Nansha area. Translated from Marine Geology & Quaternary Geology, 2006, 26(1): 59–66 [译自: 海洋地质与第四纪地质]     

岩石磁性与低温流体成矿作用关系探讨

大量研究表明 ,低温流体通过改变岩石中磁性矿物的组成而改变了岩石的磁化率和剩磁等磁性参数 ,利用岩石磁学和古地磁学的方法能够帮助区分不同时期和类型的流体事件。笔者认为流体对围岩的影响受岩石组织类型的控制 ,通过研究岩石组织类型可望了解磁性矿物转变和重磁化的机制。文章通过金矿围岩地球化学和磁性参数对比的实例分析 ,提出岩石组织内部磁场也可能对流体的成矿作用发生重要影响。流体在萃取围岩中有用元素或发生成矿物质聚集的同时也可能导致新的磁性矿物形成。在此过程中 ,磁性矿物的晶体生长以化学剩磁的方式记录下环境磁场 ,由此可以研究流体运移轨迹。     

应用矿物磁测技术和X射线衍射研究氧化土中的磁性矿物

应用矿物磁测、Ｘ射线衍射和化学分析对氧化土的磁性矿物进行了研究。结果表明矿物磁测及磁分离技术与Ｘ射线衍射结合是鉴别土壤中磁性矿物的类型及其晶粒特征的有效方法,证明氧化土中的主要氧化铁矿物是赤铁矿和磁赤铁矿,针铁矿次之,磁铁矿偶见,其磁赤铁矿的含量可达１．６２％￣１．９２％。土壤中磁性矿物的晶粒特征多以超顺磁性和稳定单畴态存在,认为磁性矿物的成因是通过缓慢的成土化学作用产生的。     

东秦岭地区黄土堆积的岩石磁学特征及磁化率增强机制探索

对东秦岭地区洛南盆地的上白川、刘湾和丹江上游的二龙山黄土剖面进行了岩石磁学研究。结果表明,大部分黄土和古土壤样品的磁性矿物以磁铁矿和磁赤铁矿为主,古土壤中亚铁磁性矿物的含量比黄土的多,极少数黄土样品以反铁磁性矿物为主。亚铁磁性矿物和反铁磁性矿物的含量随成土作用增强而增加,成土作用形成的细粒亚铁磁性矿物包括超顺磁性和单畴（似单畴）颗粒,但以单畴和（或）似单畴为主。古土壤磁化率增强与这些土壤成因的细粒亚铁磁性矿物含量有关,显示出受气候变化控制的特点。东秦岭地区黄土岩石磁学性质与黄土高原地区的相似,但也存在一定差异,而且三个剖面之间磁化率值整体差别较大。温湿的气候和复杂的山区地形可能是导致这种差异的原因。     

磁测在甘肃磁性矿产找矿中的作用和效果

通过对磁性矿产资源预测,对甘肃航地磁异常分布与磁性矿产对应关系进行整理,揭示了磁测在甘肃省磁性矿产的找矿中起到重要作用和取得明显效果。建议应在祁连山区开展较大比例尺航空磁测工作。     

碳酸盐岩中磁性矿物及其在古地理研究中的作用

磁性矿物及其转化现象在碳酸盐岩中十分常见。在其沉积演化各个阶段形成的磁性矿物,分别携带了它们形成时的古环境信息,是沉积古地理学和环境磁学的直接研究对象。磁性矿物在其形成过程中还受到地磁场的磁化作用,致使其获得了原生剩磁。鉴于对这类磁性矿物的准确鉴定及其所携带的原生剩磁成分的准确辨识,是获得可靠古地磁资料和建立地块极移曲线、编制非当今界限的古地理图与进行古地理重建的前提,从而成为古地磁学和大地构造古地理学的主要研究对象。在后生阶段形成的磁性矿物,通常由原有的磁性矿物转化而成,这种转化作用常起因于构造运动及与其密切相关的岩浆活动和流体活动。由于在其转化过程中,地磁场也相应发生了变化,所以新生磁性矿物就携带上新的剩磁（重磁化剩磁）,因而它们也应该是古地磁学和大地构造古地理学的重要研究对象。如果在进行古地磁研究时,增加与构造事件和热事件相关样品的采集,加强磁性矿物的成因矿物学研究,那么就可以为进行古地理重建,提供更加可靠和更加丰富的古地磁资料。由此表明,在古地理学这一门综合性很强的地球科学,发展到巳经形成许多分支学科的今天,有必要关注磁性矿物与古地理研究之间的密切联系。     

黏土矿物组构对水化作用影响评价

泥页岩水化过程中黏土矿物起着主要的作用,但目前还缺少相关的定量描述研究。为此,利用SEM、X-粉晶衍射技术,对采自不同地区的泥岩和板岩在干燥状态、不同浸泡时间后的微观结构和含量进行分析及研究,分析黏土矿物的组构随浸泡时间的变化过程,并定量地分析其对水化过程的影响规律,研究泥页岩的软化过程。研究认为,（1）泥页岩、板岩中影响水化过程的内在因素是蒙脱石、高岭石、绿泥石和伊利石等黏土矿物的含量;（2）黏土矿物定向排列时水化作用效果较无序排列时的明显;（3）泥页岩的水化作用是一个渐进的过程,即在水化过程中流体介质首先使表面的黏土矿物软化,产生掉块;随着时间延长,流体沿裂缝、层理面向岩石内部渗透,黏土土矿物发生膨胀;无围岩限制作用时坍塌掉块持续发生;（4）泥浆中加入一定的无机盐有助于抑制水化过程的发生;压力增加将抑制水化过程的产生;温度升高则能促进泥页岩的水化过程。     

汶川地震断裂带多次地震活动新证据

虹口乡八角庙出露完整的映秀—北川断裂带剖面断层岩,高分辨率磁化率测试揭示出多个具有高磁化率特征的断层岩带。系统的岩石磁学分析证明一层褐色断层岩相对围岩具有最大的磁化率值,存在新生成的磁铁矿和拥有相似的天然剩磁(NRM)和非磁滞剩磁(ARM)强度衰减过程。高磁化率特征是含铁顺磁性矿物受到断层滑移过程产生摩擦生热作用生成磁铁矿所致。同时断层岩还获得了热剩磁,记录了地震活动磁学信息。结合汶川地震科学钻探项目1号孔(WFSD-1)磁化率和岩石磁学研究结果,说明映秀—北川断裂带包含多层具有高磁化率特征的断层岩,暗示了多次强震的发生。具有高磁化率特征的断层岩可以作为判定地震活动的标志之一。     

基于环境磁学的生态系统演化和磁性矿物的关系

以广西区岑溪市一花岗岩风化壳为研究对象,利用环境磁学原理研究其上生态系统演替过程中出现的不同磁性矿物变化特征,讨论磁性矿物对生态系统变化的响应过程。研究区磁性矿物的显著差别,显示在湿热气候条件下生物、化学风化作用的参与,对磁性矿物的转变有明显的促进作用。     

火山岩磁化率特征及其影响因素:以准东石炭系巴塔玛依内山组为例

以准噶尔盆地东部石炭系巴塔玛依内山组火山岩为例,通过测量分析不同岩性类型火山岩磁化率,确定研究区主要类型火山岩的磁化率特征,总结磁化率的影响因素。结果表明,研究区内基性火山岩的平均磁化率为11.705×10~(-3)SI,中性火山岩的平均磁化率为6.325×10~(-3)SI,酸性火山岩的平均磁化率为0.345×10~(-3)SI,磁化率可以有效区分这三种具有不同磁性矿物组合的岩石类型。研究区火山岩受成岩作用改造强烈,其磁化率受矿物组成、成岩方式、结构构造及岩石蚀变等因素的综合影响。进一步研究发现,钙质、硅质等逆磁性矿物不同程度地交代辉石和角闪石等强磁性矿物斑晶,且作为填隙物的主要成分充填于岩石孔缝中,是致使研究区中基性火山岩整体磁化率明显偏低的主要原因。