杭州城区土壤的磁性与磁性矿物学及其环境意义

对杭州城区四个不同功能区块土壤进行了系统的环境磁学测定,结果表明城市土壤的磁化率平均值为128×10^-8m³·kg^-1,频率磁化率平均值3.6%(样品数=182),城市土壤呈现明显的磁性增强. 城市土壤的磁化率与频率磁化率呈极显著指数负相关,表明城市土壤磁性增强明显区别于自然成土过程引起的以超顺磁性(SP)颗粒为主的表土磁性增强机理. 统计分析表明,城市土壤磁化率与软剩磁和饱和等温剩磁(SIRM)呈显著直线正相关,说明亚铁磁性矿物是城市土壤剩余磁性的主要载体. 综合等温剩磁获得曲线、热磁曲线、磁滞回线等岩石磁学测定和SEM/EDX分析,城市土壤的磁性矿物以磁铁矿和赤铁矿为主,磁性矿物以假单畴-多畴（PSD-MD）颗粒存在,粒度明显大于成土过程形成的磁性颗粒,这些磁性颗粒主要来自燃料燃烧、汽车尾气等环境污染物. 因此,城市土壤磁测可作为城市土壤污染监测、污染空间分布和污染物来源判断的新手段.     

CBD方法对天然样品磁性矿物影响

本研究选择川西高原、天山和西伯利亚Kurtak剖面的黄土古土壤样品及亚热带非风成样品进行CBD处理,系统测量并对比处理前后的磁学参数,包括低频磁化率、频率磁化率、非磁滞剩磁、饱和等温剩磁、剩磁矫顽力和热磁曲线(J-T曲线),分析处理前后磁性矿物种类、含量和磁畴的变化.结果表明,CBD方法对于磁性矿物的溶解并无明显的选择性,在温度与反应时间一定的条件下,磁性矿物的溶出量主要受控于其粒径分布.CBD方法可以非常有效地去除具有更大比表面积的细粒(< 1 μm)磁性矿物,同时溶解粗粒(>1 μm)磁性矿物外缘,使其粒径变细.CBD处理后磁化率变化存在多种可能,对于成土作用较强的古土壤,CBD方法可以较为准确地提取成土成因的磁性信息;而干旱和过度湿润条件下的风积黄土,不宜使用CBD方法区分原生与次生磁性矿物.     

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.     

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...     

长江口潮滩沉积物的磁学性质及其与粒度的关系

对长江口潮滩沉积物的环境磁学研究表明, 沉积物磁性特征由多畴/假单畴磁铁矿所主导. 磁铁矿除陆源碎屑成因外, 在磁性最强的石洞口排污口附近沉积物中出现了球形磁性颗粒, 系工业污染的产物. 粒度是影响长江口潮滩沉积物磁性特征的重要因素, 磁化率、饱和等温剩磁与8~16 mm粒级含量呈正相关, 而非磁滞剩磁磁化率等指示细颗粒亚铁磁性矿物的参数与<4 mm乃至<32 mm粒级组分高度正相关. 这一特征表明, 在将磁化率作为污染物含量代用指标时, 需考虑粒度造成的磁化率波动的可能影响, 非磁滞剩磁磁化率则可以作为沉积物细粒级组分的代用指标, 并应用于污染物含量的粒度校正.     

南京某钢铁公司周边耕作土壤的磁学性质与重金属污染的相关性研究

对取自于南京西南郊某钢铁公司附近水稻田土壤NJ008样芯进行了磁性测量和重金属含量分析,探讨了利用农业耕作土壤的磁参数指示工业区周围重金属污染的可行性。环境磁学测试结果表明：磁化率（χ）、非磁滞剩磁（ARM）及饱和等温剩磁（SIRM）在土壤剖面上部20cm显著增强,磁化率平均值达到112.5×10^-8m^3·kg^-1;20cm以下呈现为较低磁背景特征,磁化率平均值为27.8×10^-8m^3·kg^-1。进一步的磁学实验证明低矫顽力的亚铁磁矿物主导了NJ008样芯的磁性特征,不完整反铁磁性矿物在20cm以下土壤中含量相对较高。Ni,Cu,Fe,Pb,V和Zn等重金属与磁化率呈现相同的变化特征。主成分分析表明亚铁磁性矿物和重金属受同一主成分控制,且磁指标（χ,ARM和SIRM）与重金属（Ni,Cu,Fe,Pb,V和Zn）呈显著相关关系（0.69≤R≤0.98）。对远离钢铁公司的同种耕作土壤剖面NJ013测试表明：其磁化率随深度变化不大,绝对值与NJ008在20cm以下磁背景值基本一致。表明耕作过程中的化肥和农药对土壤磁化率影响不大,钢铁公司释放的工业污染是NJ008土壤剖面中磁化率显著增强的主要原因。耕作土壤由于反复翻种,虽然不能用于污染历史及污染物迁移过程研究,但基于磁指标与部分重金属之间的显著相关性,耕作土壤仍然可以用于重金属污染分布范围的圈定和相对污染程度评价。     

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.     

中国东部红土的磁性及其环境意义

通过中国东部红土剖面的环境磁学参数（磁化率、频率磁化率、非磁滞剩磁、饱和等温剩磁等）测量,获得了红土剖面磁性矿物浓度、粒度和类型等特性随深度的变化曲线以及红土经连二亚硫酸钠一柠檬酸钠一重碳酸钠溶液（ＤＣＢ）处理后的磁性参数变化．根据红土剖面环境磁学参数及其磁参数比值的变化可将红土分为３个层段,各层段的磁性矿物特征存在明显的差异．证实了红土剖面中的磁性载体主要是磁赤铁矿、赤铁矿和针铁矿,并分离出了球粒状磁颗粒．认为红土磁性矿物的数量、粒度、类型等的变异指示了其形成时的环境特征,其频率磁化率和ＤＣＢ处理的磁化率损失量指示了红土成壤化作用的强弱,可作为在红壤区研究过去全球变化的一种新途径．     

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.     

缅甸掸邦地块二叠纪-三叠纪灰岩的岩石磁学初步研究结果

对缅甸东部掸邦地块二叠纪-三叠纪灰岩样品进行了饱和等温剩磁获得曲线及反向场退磁曲线、三轴等温剩磁的系统热退磁、磁化率-温度曲线等岩石磁学测试分析,试图通过岩石磁学方法识别缅甸掸邦地块二叠纪和三叠纪灰岩样品中的磁性矿物种类、含量等信息,为研究样品中主要磁性矿物所携带的特征剩磁分量的磁化年龄等性质提高可靠的基础,从而为进一步研究掸邦地块及滇缅泰地块晚古生代-早中生代的古地理位置等提供有力的证据.结果表明缅甸掸邦地块二叠纪和三叠纪灰岩样品中的主要磁性矿物为磁铁矿,或磁铁矿和针铁矿的组合,少部分三叠纪灰岩样品显示有赤铁矿、磁赤铁矿和针铁矿的组合.     

贵州省麦岗水库沉积物磁性特征及其与粒度的关系

对贵州省麦岗水库沉积物环境磁性特征的研究表明,亚铁磁性矿物主导了沉积物矿物磁性特征,但同时也存在反铁磁性矿物等其他矿物,超顺磁颗粒在沉积物中广泛存在.在所选矿物磁性参数中,χlf、χfd、SOFT与粒度不相关;χARM、SIRM、F300与粒度相关,但相关系数不高;χARM/χlf、χARM/SIRM和粒度显著相关,可以作为粒度的代用指标.研究结果显示,磁性参数确实可以作为粒度的代用指标.但对比研究表明,在不同沉积环境,甚至相似沉积环境的沉积物中,矿物磁性参数和粒度的关系可能不同,在特定沉积环境中,利用磁性参数作为粒度的代用指标应该在充分研究的基础上进行,使研究结果更为可靠.     

Magnetic monitoring of marine particulate pollution in the Elefsis Gulf,Greece

Measurements of magnetic susceptibility (χ) and saturation isothermal remanent magnetization (SIRM) on both filtered particulates and sediment samples provide a cheap, rapid and non-destructive method of particulate pollution monitoring in marine environments where ferrimagnetic iron oxides are important components of the discharge from industrial or urban complexes. The value of this approach is illustrated by reference to results obtained from the Elefsis Gulf, Greece, where the major source of particulate metal pollution is an iron and steel works discharging waste into a settling lagoon connected to the waters of the Gulf.     

毛乌素沙地风沙沉积物磁学特征及其古环境意义

在沙漠沉积环境中,成土作用对磁化率的贡献较小,往往被原生磁信号掩盖,因此分离两种磁组分对气候和粉尘代用指标的提取至关重要.本研究选取位于毛乌素沙地东缘的锦界风沙沉积剖面为研究对象,利用多变量一元线性回归中的"平均值概念"进行磁化率的原生碎屑组分0和次生成土组分Xpedo的分离,并探讨磁学参数所承载的气候和环境意义.结果显示,磁学比值参数(如Xpedo/X0、Xfd/HIRM、Xfd%和XARM/SIRM)彼此之间存在显著线性或指数/对数相关关系,它们对成土强度指示明确,可以在一定程度上减小或避免磁性矿物背景值差异所产生的误差,与磁化率相比更适宜用于该区的古降水量重建.HIRM主要由碎屑赤铁矿含量控制,HIRM与X0存在明显正相关关系,表明碎屑赤铁矿随原生磁性矿物总体含量的增加(减少)而增加(减少),在粉尘成因磁性矿物中所占比例大致稳定,从而HIRM可以指示源区粉尘通量的变化.锦界剖面的原生和次生磁性矿物浓度均明显低于黄土高原黄土,不同地层X0和Xpedo在磁化率中所占的比例存在较大差异,因此磁化率的环境意义比较复杂,在使用其恢复古气候古环境时需慎重.     

兰州盆地渐新世沉积物岩石磁学性质探究

我国西北地区出露大量富含哺乳动物化石的"第三纪红层",探明这些地层的岩石磁学特征对进一步开展磁性地层、环境磁学和古气候学研究具有重要意义.本文对青藏高原东北缘兰州盆地渐新世地层进行了详细的岩石磁学研究,分别确定了咸水河组下部砂岩和泥岩中磁性矿物含量、种类及其在加热过程中的转变;并结合X射线衍射,漫反射光谱和粒度分析等非磁学手段,揭示了磁性矿物种类与沉积环境的关系.结果表明,剖面底部和顶部的砂岩为河道沉积,磁性矿物含量较低,主要为高矫顽力的赤铁矿和针铁矿;中部泥岩为湖相沉积,指示了一个相对稳定的静水沉积环境,其磁性矿物含量比砂岩要高,不仅含有高矫顽力的赤铁矿和针铁矿,也含有低矫顽力的磁铁矿.在岩石磁学和环境磁学结果的基础上,结合野外考察和古生物证据,我们推测兰州盆地在晚渐新世为半湿润半干旱的气候条件,这为赤铁矿的生成提供了有利条件,导致盆地中富含赤铁矿的红色泥岩广泛发育.     

ARM,TRM and magnetic interactions: Concentration dependence

ARM (anhysteretic remanence)/SIRM (saturation isothermal remanence) and TRM (thermoremanence)/SIRM were measured as a function of the concentration (volume fraction) of single-domain magnetite (3 × 10^?6 ? C ? 2 × 10^?2), ARM/SIRM increases with decreasing concentration, showing that there is magnetic interaction between fine particles. The role of magnetic interaction in TRM acquisition is also important at higher concentrations of magnetite (C ? 0.1%), where the value of TRM/SIRM increases with decreasing concentration. It is only for concentrations ofC ? 0.1% that the value of TRM/SIRM is fairly constant and interactions among magnetite grains seem to be ignored. The ratio TRM/ARM decreases from seven to almost unity as the concentration of magnetite decreases.     

Magnetic signature of different vegetation species in polluted environment

Detailed magnetic study on vegetation samples from several strongly polluted and clean sites in Bulgaria is carried out in order to evaluate suitability of different species as passive dust collectors in magnetometry. From each location, available species among lichens, mosses, poplar leaves, dandelion, needles have been sampled. Magnetic susceptibility calculated on mass-specific basis shows wide variability between diamagnetic signal up to 846 × 10⁻⁸ m³/kg. Lichens and mosses are found to be the species, showing magnetic signals with the strongest contrast between clean and polluted environment. The main magnetic phase is magnetite-like according to the results from thermomagnetic analysis of susceptibility on magnetic extracts. Scanning electron microscopy (SEM) microphotographs reveal the presence of abundant particulate matter on vegetation surface both with anthropogenic (spherules) and lithogenic origin. Magnetic grain size deduced by the ratio of saturation remanent magnetization (SIRM) and mass-specific magnetic susceptibility (χ) and coercivities (B_c and B_cr) suggest that different species accumulate preferentially small SD-like grains from pollution emissions. Contrasting relationship of the ratio of anhysteretic remanent magnetization (ARM) and χ for polluted vs clean sites deduced by needles and lichens may be related to transformation of the accumulated dust particles within lichens’ tissue. This finding indicates that the exact species used as biological dust collector is of importance when studying spatial grain size distribution of magnetic dust particles. Pilot study on polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) content and its relation to magnetic parameters shows good correspondence between high levels of PAHs and high SIRM values for locations affected by non-ferrous industrial production.     

海原断裂带老虎山段断层岩磁学研究及其构造意义

断层岩，尤其是断层泥的磁性异常近年来被研究人员广泛关注，但关于其磁性异常的形成原因尚没有统一的解释．海原断裂是青藏高原东北缘一条重要的走滑断裂，前期研究发现海原断裂带景泰段出露有数十米至上百米的断层岩，是理想的研究材料．本研究选取海原断裂带景泰段老虎山山前一个断层岩剖面作为研究对象，拟通过测量断层岩的磁化率（χ）、非磁滞剩磁（ARM）、饱和等温剩磁（SIRM）、等温剩磁（IRM）以及磁化率随温度变化曲线（χ-T曲线）等磁学参数并结合粒度、碳含量、X射线衍射（XRD）等分析方法来探究海原断裂带老虎山段不同颜色断层岩的磁性特征及其形成机制．磁学研究显示黑色、红色及杂色断层泥相较于围岩和破碎带显示了低磁性，尤其是黑色断层泥，其磁化率值均小于10×10~(-8 )m~3·kg~(-1)．碳含量及矿物相分析结果指示黑色断层泥与断裂带附近石炭系煤层具有相似的矿物相组成，结合相似的χ-T曲线推断石炭系煤层为黑色断层泥的母岩．石炭系煤层经断层活动卷入断层，在断层强烈剪切摩擦作用下不断细化，形成伊利石等黏土矿物，并促使一部分顺磁性含铁硅酸盐矿物或其他含铁矿物发生化学变化形成亚铁磁性矿物，使得黑色断层泥的磁化率较其母岩石炭系煤层有一定升高．通过黑色断层泥的铁磁性磁化率结合χ-T曲线计算获得断层泥所经历的最高温度约为420℃，不超过450℃．老虎山段厚层碳质断层泥的存在为该地区发现的浅层蠕滑现象提供了一种解释．     

Magnetic properties and heavy metal pollution of soils in the vicinity of a cement plant,Xuzhou (China)

This study characterized the magnetic property and levels of heavy metals of the topsoils near a cement plant. The concentrations of five selected heavy metals (Pb, Cu, Zn and Cd) were measured on 32 topsoil samples (0–20 cm) collected near a cement plant via inductively coupled plasma/mass spectroscopy (ICP-MS). The orders of enrichment factors (EF), on average, were Cd (7.3) > Cu (3) > Zn (2.9) > Pb (2.1), respectively. A self-organizing map (SOM) was applied to the concentrations of heavy metals for “correlation hunting”. Mineral magnetic concentration parameters, such as the specific magnetic susceptibility (χ), susceptibility of anhysteretic remanent magnetization (χ_ARM), saturation isothermal remanent magnetization (SIRM), together with interparametric ratios (such as IRM_− 100mT/SIRM, SIRM/χ, χ_ARM/SIRM) show that ferrimagnetic, superparamagnetic (SP) and multi-domain (MD) minerals dominated the soils. The results of correlation analysis indicate that copper showed a significant correlation with χ, χ_ARM and SIRM but such a relationship with χ, χ_ARM and SIRM was only weakly identified for Zn, Cd and Pb.     

Comparative study on magnetic minerals of tidal flat deposits from different sediment sources in Jiangsu coast,Eastern China

Understanding the sources of sediments deposited in tidal flats is critical for reconstructing the evolution of coastal regions impacted by large rivers. Environmental magnetism can be an effective tool to track sediment sources and analyze the sediment properties. We evaluate several magnetic parameters from the tidal flat sediments along the Jiangsu coast. The results show that the sediments of Liandao Island have the lowest values of magnetic susceptibility (χ), anhysteretic remanent magnetization (ARM) and saturation isothermal remanence magnetization (SIRM). In addition to these, the values of χ, ARM and SIRM display a generally increasing trend from the north to the south along the Jiangsu coast. The strong relations between χ, ARM and SIRM show that the changes of magnetization of the tidal flat sediments mainly reflect the changes of concentration rather than those in grain sizes of magnetic particles. The main magnetic phase is magnetite, with a small amount of hematite. The strong relationship between χ and the 2-16 μm grain-size fraction suggests that magnetite is enriched in the finer silt fraction. The sediment sources is the main factor that influences the magnetic properties of the tidal flat sediments from the Jiangsu coast. Combined with the previous studies, the results indicate that the tidal flat sediments of Liandao Island were mainly derived from the nearshore rock weathering. The Yellow River is the dominant supplier for the north of Dafeng, while the Yangtze River is the dominant supplier for the south of Rudong. The coast between Dafeng and Rudong is a transition zone influenced by both rivers. This study provides a basis against which possible future variations in sediment composition resulting from catchment changes can be assessed.     

亚热带富铁土的磁学性质及其磁性矿物学

通过５５个亚热带富铁土的磁化率（χ）、频率磁化率(χ_ｆｄ)、非滞后剩磁（ＡＲＭ）和饱 和等温剩磁（ＳＩＲＭ）等磁性参数测定,结合氧化铁化学形态分析和矿物鉴定,初步明确了亚热 带富铁土的磁学特征及其磁性矿物．磁测数据表明富铁土中存在强磁性的矿物,其磁化率χ 与土壤游离氧化铁（Ｆｅ_ｄ）含量呈极显著指数正相关（Ｒ^２＝０．５９７１）,频率磁化率χ_ｆｄ与土壤游离氧 化铁含量呈极显著直线正相关（Ｒ^２＝０．４２８９）．富铁土的χ_ｆｄ和非滞后磁化率χ_ＡＲＭ。值表明土壤 中的磁性矿物以超顺磁性（ＳＰ）和稳定单畴（ＳＳＤ）颗粒为主,富铁上的χ和χ_ＡＲＭ呈极显著直线 正相关（Ｒ^＝ ０．９４２９）,证明富铁土的磁性是由风化成土过程产生的 ＳＰ和 ＳＳＤ磁性颗粒贡献 的．矿物磁测结合Ｘ－衍射证明富铁土中的氧化铁矿物由赤铁矿、磁赤铁矿和针铁矿组成。