沙漠、戈壁和黄土表土岩石磁学特征及其对黄土磁化率机制的意义

黄土高原黄土来自于其北部或西北部的沙漠和戈壁被广泛认可。本文选取西北地区典型的沙漠、戈壁和黄土表土样品,进行系统的岩石磁学研究。结果显示：沙漠和戈壁磁学特征相似,以磁铁矿占绝对优势,磁颗粒为多畴和假单畴,几乎不含超顺磁颗粒,磁性矿物总体含量高于黄土表土。黄土表土以磁铁矿为主,同时含有磁赤铁矿,磁颗粒以成壤过程中形成的超顺磁和单畴颗粒为主。虽然沙漠和戈壁细粒中亚铁磁性矿物相对比例明显高于粗粒,但粗粒组分含量大,对磁性稀释作用显著,全样总体表现为粗粒磁性特征。影响沙漠、戈壁和黄土磁化率的主导因素不同,沙漠和戈壁为磁性矿物含量主导型,磁性矿物总含量高,黄土表土为磁性矿物粒度主导型,超顺磁对磁化率贡献占主导。合理区分风速论和成土论两种磁化率机制,需准确判断成壤程度和氧化还原状态。因此,不同环境条件下磁化率的环境意义及古气候重建,需首先准确区分影响磁化率的主导因素。     

海南玄武岩风化壳剖面磁化率变化特征

我国华南地区分布较广的玄武岩风化壳剖面由于代表了自基岩开始向上逐步风化成壤作用加强的过程,具有深入研究土壤磁学参数与成壤强度之间关系的潜力。对来自海南文昌南阳的新生代玄武岩风化壳剖面的磁化率测量和分析表明:该剖面低频质量磁化率(Xlf)和高频质量磁化率(Xhf)具有相同的变化趋势,总体而言,随着成壤强度的增加先缓慢降低而后迅速增加;与此同时,百分频率磁化率(Xfd%)则从玄武岩基岩到风化壳顶部呈明显的升高趋势;低频质量磁化率与高频质量磁化率的差值(Xfd)则随着成壤强度的增加先缓慢升高而后迅速升高。这些数据暗示,各种磁学参数与成壤强度之间的关系较为复杂,相对而言,百分频率磁化率(Xfd%)在一个较广的成壤强度范围内可能是一个较好的成壤强度指示器。初步研究结果表明,对该类型剖面更为深入的环境磁学和岩石磁学研究,有可能更详细地了解风化成壤过程中磁学参数变化的机理。     

磁化率测量过程中样品重量对磁化率的影响

磁化率是新生代乃至前新生代地层古环境研究的常规代用指标,被广泛用于风尘堆积、湖泊沉积物以及海洋沉积物中。沉积物磁化率值的准确测量对于古环境重建十分重要。在磁化率测量过程中单个样品质量对于磁化率测量值的影响,目前尚无报道。选取甘肃临洮晚第四纪黄土—古土壤样品,通过测量同一样品不同质量的磁化率,查看样品质量对磁化率值的影响。结果表明,1)样品质量对于磁化率值具有显著影响。样品质量小于6 g时,LT297和LT365样品的低频磁化率值(!lf)随着样品质量增加而变大,质量达到6 g之后!lf基本保持不变。2)样品的频率磁化率(!fd%)与质量之间关系复杂,没有一定的规律,样品质量小于6 g时与大于等于6 g时相比,!fd%变化幅度加大。3)建议测量磁化率的样品净重以不少于6 g为宜。     

浅述土壤磁化率的研究领域及其进展

近年来,有关土壤磁化率的报道越来越多,通过测量黄土磁化率、沉积物磁化率和城市工业区土壤磁化率等,得出磁化率具有环境指示作用.磁化率在古气候与古环境变化、土壤学和环境污染等研究领域取得了较大进展,研究中也存在一些问题,因其具有强大的科学生命力,在更多新领域里有更广阔的发展趋势:(1)运用磁化率进行古降水量重建,古环境恢复,研究古气候变化,对未来气候环境变化预测;(2)用土壤磁化率的方法研究调查城市大气降尘污染物内含磁性颗粒的行踪轨迹;(3)运用“3S”技术,建立全球磁信息数据库.     

长白山区泥炭沼泽磁化率特征及其环境意义

以长白山区泥炭沼泽为研究对象,沿不同海拔选择赤池、锦北、大牛沟、金川和哈尔巴岭5个代表性采样点。通过对沼泽垂直剖面的精细采样,利用210Pb和137Cs方法对5个剖面进行高精度定年,综合研究和分析泥炭沉积物质量磁化率沿深度垂直分布特征,进而揭示其环境意义。结果表明,长白山区泥炭沼泽磁化率在表层具有明显的富集规律,富集时间始于20世纪初,并在20世纪后期达到峰值,且其富集含量可达以下层位富集平均值的5～10倍;长白山区泥炭磁化率的表聚性特征反映了在盛行西风等自然因素作用下,大气降尘和城市扩张等多种人类活动对区域环境的影响,很好地指示了区域磁性颗粒物污染扩大和加剧趋势。     

内蒙古黄旗海湖泊沉积物磁化率特征及其环境意义

黄旗海H3剖面是14C测年8.0~2.0 ka BP高湖面时的粉砂质湖相沉积。对H3剖面的全样、77~20 um、20 um三个粒级的磁化率和Ti、Zr元素含量进行了测试,研究结果表明:作为气候环境代用指标,磁化率和Ti、Zr元素含量在20μm粒级样品中具有相同的指示意义。因此,在利用磁化率和地球化学元素作为气候环境代用指标时应当将样品分成不同粒级测试其含量变化,并从中寻找能够反映气候环境变化的真实信息。磁化率参数可以作为反映环境变化的代用指标,两者间有很好的相关关系,湖泊沉积中,高(低)磁化率指示干燥(湿润)的气候,较低(高)的湖面。黄旗海由磁化率反映的事件可以与北大西洋全新世突发气候事件对比,也可以和若尔盖高原泥炭记录的全新世气候事件对比,可能反映了内蒙古高原中南部、青藏高原和北大西洋地区气候变化的内在联系。     

庐山JL剖面红土磁化率特征及古环境记录

江西九江庐山地区JL剖面红土磁化率测试结果表明:1.典型网纹红土的磁化率远小于弱网纹红土和棕黄色黄土-古土壤,数值上,棕黄色黄土-古土壤是网纹红土的2.33倍.剖面各层段频率磁化率均值变化于10.09％～ 13.71％,且与磁化率显著正相关,表明风化成土作用中形成的超顺磁性颗粒对红土磁性增强具有重要贡献.2.湿润气候和土壤渍水的假潜育环境下铁磁性矿物易于分解、转化、淋失,这可能是导致网纹红土磁化率异常偏小的主因.从而在剖面上磁化率与CIA变化趋势相反,两者峰谷波动又基本一致.3.结合ESR年代,JL红土磁化率沿剖面自下而上分为4个波动式增大的阶段,可与早更新世以来季风环流演变过程中的几个重要转折期对应,记录了大尺度内的古环境变化信息.早更新世以来该区环境湿润程度波动式减弱,气候自中更新世以来由湿热向干冷转变.     

内蒙古嘎顺诺尔湖泊沉积物磁化率与粒度的古环境意义

湖泊沉积物磁化率和粒度已被广泛地应用于古环境和古气候研究,但在不同地区两者的关系不同,一般与磁性矿物来源、种类和赋存粒级有关。查明磁性矿物来源和赋存状态是利用粒度和磁化率恢复古环境的重要基础。通过测定干旱区嘎顺诺尔GXN剖面湖泊沉积物的磁化率与粒度及两者的相关关系,结合代表性样品的岩石磁学特征,揭示此类地区湖泊沉积物磁性矿物来源和赋存状态,探讨它们在干旱区湖泊沉积物中所反映的环境变化信息。结果显示,剖面下部（200~105 cm）和上部（36~0 cm）沉积物磁化率与粗砂含量呈正相关,中部（105~36 cm）与粉砂含量呈正相关,表明磁性矿物主要富集于粗颗粒和较粗颗粒组分中。剖面下部和中部沉积物以顺磁性矿物为主,含少量亚铁磁性矿物（如磁铁矿+磁赤铁矿）,含少量顺磁性矿物;剖面上部沉积物以亚铁磁性矿物为主（如磁赤铁矿+磁铁矿）,含少量顺磁性矿物。根据嘎顺诺尔晚全新世湖泊沉积物剖面的岩性、磁化率和粒度组合特征,可将其划分为河漫滩相沉积（200~105 cm）、浅湖相沉积（105~36 cm）和滨浅湖相沉积（36~0 cm）3个阶段。该湖粒度组分中<4 μm和4~64 μm颗粒主要反映了湖泊水动力的变化,受碎屑物来源和水动力条件的控制;而河漫滩相中>64 μm粗颗粒组分的峰值是风力作用的结果。河漫滩相及滨浅湖相的磁化率高值则指示了湖面较低,水动力较强,有较多的磁性矿物随粗颗粒入湖;浅湖相的磁化率低值则指示该时期湖面较高,水动力较弱,磁性矿物随入湖粗颗粒含量的减少而降低。     

镇江下蜀黄土-古土壤序列磁化率特征与环境记录

将北方黄土研究中广泛应用的磁化率参数引入长江中下游下蜀黄土的研究,对镇江下蜀黄土古土壤序列进行了系统的质量磁化率采样测试。磁化率变化记录了中更世以来长江中下游地区经历了7~8次大的气候旋回变迁,与邻区风尘堆积及北方黄土高原具有一致性和相似性;下蜀黄土S₂以来磁化率记录可与深海氧同位素记录进行细节上的详细对比,首次在下蜀黄土记录中发现了对应于MIS中5a、5b、5c、5d和5e亚阶段的波动特征;对比揭示,近20多万年以来,下蜀黄土堆积区对全球古气候变化有着积极的响应。     

岱海湖泊沉积物频率磁化率对历史时期环境变化的反映*

在探讨封闭湖泊沉积物频率磁化率的环境意义的基础上,根据岱海DH₃₂孔湖泊沉积物磁化率的测量结果,结合粒度、孢粉、历史资料和硅藻分析结果,对岱海历史时期的环境变化进行了探讨。研究认为:历史时期内陆封闭湖泊沉积物频率磁化率高值段指示气候偏湿阶段;低值段指示气候干旱阶段;DH₃₂孔湖泊沉积物频率磁化率反映的近300年来岱海气候变化可划分七个阶段,并与粒度、孢粉、硅藻和历史资料的分析结果基本一致。湖泊沉积物频率磁化率是恢复历史时期环境变化的重要环境指标之一。     

亚热带第四纪沉积型红土与风化壳型红土的磁学特征对比

对浙江新昌玄武岩、花岗岩风化壳红土和江西南昌第四纪沉积型红土剖面的磁学特征进行了分析,结果表明,同一气候区内风化壳红土的磁学特征受母质特征影响较大。随着风化强度的增加,强磁性的玄武岩风化壳磁化率先减小后增加,磁性矿物颗粒先变粗后变细,弱磁性的花岗岩风化壳磁化率逐渐增加,磁性矿物颗粒逐渐变细。第四纪沉积型红土剖面中,均质红土磁化率远大于网纹红土,磁性矿物颗粒亦较网纹红土层细。这些差别说明了第四纪沉积型红土剖面中均质红土与网纹红土不完全相同的物质来源。     

衡阳盆地红土剖面的磁化率、Rb/Sr值及其古气候指示意义

通过对衡阳市区高兴红土剖面元素含量分析、磁化率分析和ESR年代测定,探讨该剖面的低频磁化率值（χ_lf）、Rb/Sr值、化学蚀变指数（CIA）、退碱系数（Bc）和化学淋溶系数（BA）等的分布特征及其古气候意义。研究表明：① 样品Rb/Sr值与化学风化参数值有显著的相关性,磁化率值与化学风化参数值有很好的相关性,Rb/Sr比值和磁化率值一同可以作为红土沉积古环境变化的替代性指标,极好地记录了衡阳盆地更新世以来古气候的变化,大致可以划分为3个阶段：2.23~1.323 Ma B.P.期间,Rb/Sr值和磁化率值为相对高值区,气候特征为温暖湿润;1.323~0.76 Ma B.P.期间,Rb/Sr值、低频磁化率值和CIA值呈现最高值区,气候为本区最温暖湿润阶段;0.763 Ma B.P. 以来,Rb/Sr值、磁化率值和CIA值为最低值区域,气候特征为温暖干燥。② Rb/Sr值、低频磁化率值、CIA值曲线从剖面底部往上呈现出先波动递增后快速递减的变化趋势,反映了衡阳盆地早更新世以来,气候整体上是由暖湿向温干的方向发展。     

中国北方晚新生代红粘土研究的进展与问题

中国北方地区晚第三纪以来沉积了一套以富含"三趾马"哺乳动物群为特征的红粘土,近年来倍受关注而逐渐成为我国北方晚新生代沉积环境演化研究的热点。红粘土的研究从早期的简单地层划分对比发展到目前运用多种手段、从多个角度进行综合研究,并与青藏高原隆升乃至全球环境事件联系起来,把中国北方风尘沉积开始的时间一再提前。但是,在研究过程中,对红粘土的成因、晚第三纪风尘沉积与青藏高原隆升的关系、代用指标的适用性等诸多问题还存有很多分岐,详细深入的系统研究还有待进一步开展。笔者简要回顾了红粘土的研究历史,主要对近十几年来红粘土研究所取得的成果和研究中存在的一些问题进行讨论,希望对红粘土的研究有所裨益。     

殷墟地区土壤剖面磁化率变化特征

对殷墟地区3个土壤剖面的岩性分析和磁化率测试发现,岩性和磁化率变化均存在较好的一致性。根据岩性将剖面分为上中下三层,上层为现代农业耕作层,由于人类活动扰动剧烈,磁化率变化复杂(该文未作讨论);中层为河流相沉积物形成的亚粘土层,该层磁化率明显偏高(除地表耕作层外,3个剖面的磁化率最高值均出现在该层)且变化剧烈,可能是由于沉积物来源及沉积动力而导致磁性矿物含量及排列方式变化引起的;下层为灰黑色古土壤层,磁化率值明显低于其他层位且波动较小,有别于目前黄土—古土壤序列研究中古土壤磁化率增强的古土壤成因模式,其原因有待进一步研究。剖面的总体磁化率变化幅度较大,且从表层向下有降低的趋势,可能是由于沉积物磁化率的埋藏效应所致。     

Effects of High-Intensity Forest Fires on Soil Clay Mineralogy

High-intensity forest fires can degrade, collapse, or completely destroy clay minerals in soils, with signatures of these changes remaining for years after the burns. To ascertain immediate impacts of high-intensity fire on soil clay minerals and mineral recovery over time, soil from the 2002 Hayman, Colorado, fire was analyzed by X-ray diffraction. Sample locations included burned soil from within the perimeter of the fire, unburned soil near the origin, and soil from adjacent historic burns. The unburned soils contain mixtures of illite, mixed-layer illite/smectite and illite/vermiculite, kaolin, and mixed-layer chlorite. Surface soils (surface-7.7 cm) contain illite, mixed-layer illite/smectite, and kaolin. Sub-surface soils (7.7-13.0 cm) contain mixed-layer illite/vermiculite, in addition to the same minerals found at the surface. Deep soils (13.0-27.0 cm) show disappearance of mixed-layer illite/smectite and illite/vermiculite and show evidence of the presence of mixed-layer chlorite. Comparisons between recently and historically burned soils and unburned soils showed slight trends in alterations of clay mineral structures in the surface soil, including alteration of the 001 illite peak, the 001 kaolin peak, and a decrease in the swelling component of mixed-layer illite/smectite. These trends indicate fire impacts the structure of soil clay minerals.     

云南中甸纳帕海湖泊沉积物的磁化率及环境意义

研究区母岩特性，搬运距离和搬运营力决定了磁性矿物主要赋存在砂砾级颗粒中，纳帕海潮泊沉积物的磁化率与颗粒粒径，沉积相和有机质含量存在密切的相关关系，滨浅湖环境中砂砾级颗粒含量增加以及波浪淘洗对磁性矿物的富集作用，磁化率较高；浅湖环境中粉砂增多，砂减少，磁化率较之滨浅湖有所降低，在低能的半深湖／深湖环境中，由于缺乏磁性矿物的输入，磁化率再次降低，有机质含量很高的湖岸湖环境由于有机质的稀释作用磁化率值最低，磁化率等环境替代指标以及和北半球气候变化阶段，深海氧同位素阶段的对比，将纳帕海近6ka年来划分成6个主要的环境演化阶段，32kaB.P.(14.99m)和15kaB.P.(6.06m)分别是环境和气候变化的重要转折点，32－15ka B.P.期间出现的高湖面表明，虽然大气温度下降但有效湿度增加，全新世湖泊的急剧萎缩预示在大气温度增加的同时有效湿度降低，暖偏于构成了研究区全新世气候演化的特色。     

青藏高原东缘山地古冰川沉积物磁化率特点及其影响因素分析

湖泊、黄土与古土壤、深海沉积物等连续沉积体的磁化率变化作为环境变化的替代性指标被广泛应用,然而对于非连续、能够反映特定时段气候变化的沉积体,如冰川沉积物的磁化率却较少涉及.本文通过对青藏高原东缘8 个典型冰川发育山地冰碛物磁化率进行研究,并与黄土、湖泊、深海沉积物以及不同区域的表土磁化率进行对比,采用质量磁化率和频率磁化率探讨冰碛物的磁化率特点及其影响因素.结果表明：青藏高原东缘山地的冰碛物质量磁化率呈宽幅波动,介于(3.01~1808.80)×10^-8 m³·kg^-1,平均值147.84×10^-8 m³·kg^-1;频率磁化率值较低、且波动幅度小,介于0~6.89%,平均值为1.37%.不同时空条件下冰碛物的磁化率特点不同,即不同地点同一冰期磁化率的差异显著;同一地点不同冰期冰碛物的磁化率变化不明显.影响冰碛物磁化率的主导因素是母岩的岩性条件,气候因素起次要作用.