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.     

临汾市树叶磁性的时空变化特征及其对大气重金属污染的指示

粉煤灰经工厂废气排放进入大气,对人类健康和生态系统都造成了无法弥补的破坏.本文选取具有高空间分辨率优势的树叶作为收集粉煤灰的载体,对临汾市大气中可吸入颗粒物进行磁学参数和重金属含量监测.结果表明,磁化率最大值出现在工厂污染源附近,磁化率空间分布呈现随污染源距离增加而降低的趋势.工业区收集到的磁性颗粒以低矫顽力、粗粒度的磁铁矿为主.夏季磁性矿物来源单一,主要为人为影响.冬季大气中悬浮的磁性颗粒有部分来自于西北风/北风的自然尘降.同一采样点磁化率随时间变化特征表明,树叶的磁学性质可以灵敏和有效地反映较短时期内大气污染的现状.统计分析表明磁化率和重金属元素(铁,铬,镍,铜,铅,钴)之间存在显著相关性.污染负荷指数用于评估研究区域内重金属各元素综合污染的程度.结果显示,在废弃的旧工业区附近无大气污染指示,但在运营中的工厂集中的地区,大气均受到严重污染.污染负荷指数与表征磁性矿物含量的磁化率呈相关性(r2=0.66),因此树叶的磁性参数可以作为大气重金属污染的替代指标.     

雅鲁藏布大峡谷格嘎古堰塞湖沉积岩石磁学性质指示的溃决事件

末次冰期时,在雅鲁藏布大峡谷入口处发育了一个古冰川堰塞湖,称为格嘎古堰塞湖.该堰塞湖是认识冰川阻江地貌效应的重要地质证据.古冰川堰塞湖可能会发生多次溃决洪水,通过堰塞湖沉积的分析可以获取堰塞期间的水文事件的信息.本文通过对古堰塞湖沉积39个样品多种磁学参数的详细分析发现,湖相沉积中的砂层低频磁化率（X_lf）为291×10^-8m³/kg,泥质沉积的X_lf仅为42×10^-8m³/kg;而非磁滞剩磁磁化率（X_ARM）和饱和等温剩磁（SIRM）的差别则较小.进一步的X-T、Loop和IRM研究以及X_ARM/X_lf表明,砂层中包含较多的粗颗粒磁铁矿是X_lf较高的主要原因,说明砂层中的磁性矿物没有经过风化破坏,应为近源沉积,并且快速埋藏,指示了溃决事件.本文的结果表明,利用岩石磁学性质以检测古堰塞湖溃决事件是一种可行的新方法.     

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。     

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。     

天山黄土区与黄土高原表土磁性特征对比及环境意义

本文对黄土高原和天山黄土区表土进行系统的岩石磁学和粒度测试分析,探讨了表土磁性特征及其环境意义,结果表明表土中的强磁性矿物均为磁铁矿和磁赤铁矿,弱磁性矿物为赤铁矿和纤铁矿或针铁矿,黄土高原黄土地层中的磁赤铁矿至少有部分属于风积成因.黄土高原表土中磁化率与频率磁化率呈良好的正相关,气候作用是主导黄土高原表上磁化率增强的主...     

含菱铁矿砂岩磁性的初步研究

作为煤田盖层产出的中国内蒙古平庄J₃砂岩,其平均磁化率为60×10^-5（SI）;平均剩磁为5×10^-3A/m.经热退磁后,在磁化率、剩余磁化、等温剩磁曲线、粘滞剩磁及磁组构等方面都发生了明显的变化,出现一系列奇异磁特征.岩石透射光与反射光鉴定、物相热红外分析、差热分析、X射线衍射分析表明,该砂岩的胶结物为弱磁性的菱铁矿,它在逐步热退磁过程中逐渐变为磁铁矿,部分变为赤铁矿.并大致确定,该砂岩胶结物含量近50％.此外,对这种砂岩样品仔细地进行了常规方法的退磁试验,得到其特征剩磁方向,确定其J₃古地磁极位置为198.8°E,84.6°N(α₉₅=4.8,k=94.5).     

西安市道路灰尘磁学特征及其对环境的响应

西安市道路表面灰尘样品的环境磁学研究显示磁化率(χ)、非磁滞磁化率（χ_ARM）以及饱和等温剩磁（SIRM）均比较高,表明样品中磁性矿物含量较高.其中磁化率（χ）主要受人类活动强度影响,而非磁滞磁化率（χ_ARM）及饱和等温剩磁（SIRM）则由人为活动强度和磁性矿物种类共同决定.κ-T曲线以及等温剩磁（IRM）获得曲线显示样品中磁铁矿和磁赤铁矿等亚铁磁性矿物占主导,并可能含有少量的单质铁,其相对含量与人类活动种类有关：与单纯的交通排放及冶金活动相比,密集的人群流动可带来更多的单质铁矿物.磁畴图谱显示磁性矿物粒径变化不大,以准单畴及多畴颗粒等粗颗粒为主,明显大于成土作用形成的磁性颗粒.综合磁性矿物含量种类以及粒径可辨别污染及污染来源,提供污染监测的磁学手段,并初步进行污染来源划分.     

巴基斯坦Bahawalpur黄土岩石磁学特征及磁化率变化机制研究

风成黄土是陆地上分布最广泛的沉积物之一,记载了各种古气候演化信息.目前巴基斯坦的黄土研究甚少,磁化率与气候对应的变化机制研究尚未开展.本文对位于巴基斯坦印度河平原Bahawalpur地区新发现的黄土-古土壤剖面进行系统的岩石磁学研究,结合粒度和漫反射光谱(DRS)数据,讨论巴基斯坦黄土的磁化率变化机制.实验结果显示:Bahawalpur(BH)剖面黄土层主要的载磁矿物为磁铁矿,同时含有少量磁赤铁矿和针铁矿,磁性颗粒以原生的MD和PSD颗粒为主.相对于黄土层,古土壤层则是以针铁矿为主,含有顺磁性矿物和少量磁铁矿.BH剖面磁化率与成土作用关系和中国黄土高原典型剖面相反,磁化率的变化可能存在一个阈值12.8×10^-8 m³·kg^-1,在阈值之上,强磁性矿物(磁铁矿、磁赤铁矿)占主导;阈值之下,以弱磁性矿物(主要是针铁矿)为主,这种磁性矿物的转变可能导致磁化率降低.本文可为今后利用磁化率解读该地区地层蕴含的古气候信息提供新线索.     

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.     

基于镭同位素分布的黄海和东海垂直混合速率计算

在黄海和东海采样测定了水体中的镭同位素分布,用平流扩散模型描述镭同位素分布,最小二乘方法计算了垂直涡动扩散系数和上升流或下降流流速.结果给出北黄海中部、南黄海中部、浙江沿岸和台湾北部海域存在上升流,流速分别为0.46×10^-3cm·s^-1、0.17×10^-3~1.39×10^-3cm·s^-1、2.02×10^-3~3.04×10^-3 cm·s^-1和1.06×10^-3~2.51×10^-3 cm·s^-1.北黄海中部和东海东北部存在下降流.流速分别为-2.30×10^-3 cm·s^-1和-0.61×10^-3~-2.10×10^-3 cm·s^-1.计算同时给出的垂直涡动扩散系数为5.84~48.2 cm²·s^-1,平均值为22.3 cm²·s^-1.北黄海和浙江沿岸上升流流速与文献的结果一致;北黄海中部存在下降流与文献的结论一致.本研究结果与文献结果一致是对所建立的方法的肯定,也是对文献研究结果的支持.     

汶川地震断层带结构及渗透率

对汶川地震断层带进行了跨断层的渗透率测量.结果显示汶川地震断层由低渗的核部(2.4×10-19～3.8×10-16m2)、高渗的破碎带(3.7×10-16～3.0×10-15m2)以及含裂隙原岩(6.0×10-18～4.3×10-13 m2)组成(有效压力40 MPa),其中新鲜断层泥具有最低的渗透率.断层泥和两侧原岩...     

High resolution mapping of anthropogenic pollution in the Giant Mountains National Park using soil magnetometry

Soil magnetometry was used for detailed mapping of immission load over the territory of the Giant Mountains National Park. This project is a continuation of our previous study, which suggested that low-field magnetic susceptibility of topsoils in this region is controlled by atmospherically deposited anthropogenic ferromagnetic particles. In the present study, we have compiled a map of topsoil magnetic susceptibility on the basis of measurements on more than 460 sites. Elevated values of magnetic susceptibility can be attributed to local sources of pollution, located within and at the margins of the Park. We have identified a group of heavy metals of anthropogenic origin, present in the topsoils, and found a positive correlation between the concentration of Pb and magnetic susceptibility. Our results prove that magnetic mapping is a sensitive, fast and robust method, which can be advantageously applied to regions with relatively low degree of pollution, such as the Giant Mountains National Park.     

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.     

Levels of heavy metals along the Libyan coastline

A coastal survey off the east part of the Libyan coastline which has no river inputs was initiated to measure the existing level and distribution of selected heavy metals (Cu, Zn, Cd, Ni, and Mn) in surface sediments along Benghazi Bay. In order to place the finding of this survey in proper perspective and for practical terms a Pollution Load Index (PLI) was used. The results establish that of the sites examined only the harbour site exhibited relatively high levels particularly in the cases of cadmium and copper indicating a detectable anthropogenic input. The range of concentrations were 1.03%–1.96% μg g⁻¹ (dry wt) for organic content and 64.7%–93% for calcium carbonate while the range of heavy metals concentrations (μg g⁻¹ dry wt) were 8.7–42 for Cu, 2.3–27.3 for Zn, 5.7–19 for Ni, 37–76.7 for Mn, and below the detection limit-1.73 for Cd. A PLI score of 2.93 was obtained at the harbour site and a range of 6.11–7.63 for the other sites. The PLI score for the control site was 9.51 and the score for the overall studied area was 7.51 indicating a very clean environment. The index would be, with some modification, a step in the right direction from the management point of view in Libya due to the absence of environmental expertise.     

南海北部陆区岩石磁化率的矿物学研究

基于2517套现场测量资料,245块岩石样品的体积磁化率测量和详细的岩矿鉴定及硅酸盐全分析结果,结合单矿物磁化率特征及各岩石之间的对比研究,发现岩石磁化率主要受组成岩石的矿物磁化率控制.即岩石磁化率(κr)与组成岩石各个矿物磁化率(κ1)及其体积含量(C2)成正比.例如侵入岩磁化率,κr=-5.68×102Cq+2.8...     

Assessment of heavy metal pollution from the sediment of Tupilipalem Coast,southeast coast of India

Sediment from twelve stations was sampled from the Tupilipalem Coast, southeast coast of India, and the presence of a set of heavy metals was established including iron (Fe), manganese (Mn), chromium (Cr), copper (Cu), nickel (Ni), lead (Pb), zinc (Zn) and cadmium (Cd). The heavy metals were assessed by factor analysis, the results of which showed positive and/or negative correlations among Fe, Mn, Cr, Cu, Ni, Pb, Zn, and Cd. Factor analysis also indicated that heavy metals in the sediments of the study area have different natural and anthropogenic sources. Similarly, a sediment pollution assessment was done using the Geoaccumulation Index (Igeo), Enrichment Factor (EF), and Pollution Load Index (PLI). The Geoaccumulation Index indicated that the surface sediment of the Tupilipalem Coast was extremely contaminated with Fe, Mn, Cr, Cu, Ni, Pb, and Zn. The calculation of enrichment factors showed a significant enrichment with respect to Pb, Zn, and Cd and a moderate enrichment with Cr, Cu, and Ni. The falling trend of average contents’ enrichment factors is Cd> Pb> Zn> Cu> Cr> Ni> Mn> Fe. The PLI values of the Cd show higher (>1) values due to the influence of distinct external sources like agricultural runoff, industrial activities, and other anthropogenic inputs. Ninety two percent of heavy metals under study showed the highest concentrations at station TP-5 where the Buckingham Canal and other agricultural and aquacultural effluents connect with the Bay of Bengal. This location is the second inlet which is periodically closed and it seemed that these parts of the study area are heavily affected by anthropogenic pollution.     

地球膨胀构造动力物理模拟的相似性研究

按照地球膨胀学说进行全球构造动力物理模拟的相似性研究，得到了膨胀地球岩石层弹性球壳力学模型的方程分析相似准则和地幔物质沿膨胀裂谷通道上涌流动的方程分析相似准则．按照各相似准则的约束，计算得到了满足与膨胀地球原型相似的模型参数：膨胀初始半径为０．４６ｍ；原始岩石层的厚度、密度分别为３×１０^－３ｍ和（１．２－１．８）×１０ｋｇ／ｍ^３，其强度为１０^４Ｐａ；原始地球膨胀内压为４．２５×１０^４Ｐａ；原始地表重力为－１．２５×１０^－２Ｎ／ｋｇ；上涌物质密度、粘度分别为１．２×１０^２ｋｇ／ｍ^３和２×１０^２Ｐａ·ｓ；原始地幔物质上涌厚度、速度和加速度分别为２．５×１０^－２ｍ，２．０×１０^－３ｍ／ｓ和３×１０^２ｍ／s²．由此表明材料物性等条件能够较好地满足原型要求的模型条件．