长江中下游地区第四纪红土磁学特征及其环境意义

通过采集长江中下游湖南长沙(CS)、岳阳(HN)、江西南昌(NC)、新余(XY)和浙江金华高村(GC)5个剖面不同层位的红土样品,对其粒度和多种磁学参数进行测量和分析,探讨了红土剖面随深度变化的成土作用强弱以及多磁学参数在揭示我国南方红土第四纪气候演化信息的价值。结果表明:①粒度分析显示,红黄土交接带(约28°~31°N)的CS、HN、NC、GC 4个剖面的红土粒度与北方黄土和下蜀黄土有很好的可比性,具有明显的风成特性;位置更偏南的XY剖面红土颗粒较粗,10~50 μm粒组富集不明显,具有典型的冲积相特征。②各红土剖面的多磁学参数分析表明,成土过程中产生的磁铁矿、磁赤铁矿和赤铁矿是红土磁性的主要载体。③同一红土剖面内,不同沉积结构的磁性矿物含量和组成具有很大差异。下部网纹红土中赤铁矿的含量较高,磁赤铁矿的含量较上覆均质红土或黄棕色土低,揭示了网纹红土形成于中国南方一个极端湿润期,长期剧烈的水分活动导致均质红土中磁赤铁矿的溶解和铁质的流失,同时较强的成土作用使强磁性的磁赤铁矿向弱磁性的赤铁矿转化,从而导致网纹红土的磁化率比上覆均质红土或黄棕色土低了一个数量级。④具有冲积相特征的XY剖面磁学特征与其他风尘成因红土(特别是NC剖面)差异甚大,可能成为它具有不同物质来源的一个佐证。     

江西九江红土生物标志化合物的分布特征及其古气候环境意义

为了探求江西九江红土地层中所记录的古气候环境信息,论文在对江西九江红土剖面的野外地貌、岩性和相关沉积环境调查分析基础上,利用气相色谱-质谱联用仪对正构烷烃、一元正脂肪酸等生物标志化合物进行了研究,着重分析了正构烷烃和一元正脂肪酸的来源及其碳数分布特征。结果显示:江西九江红土剖面上部均质红土中正构烷烃的CPI、∑C_(21)~–/∑C_(22)~+及一元正脂肪酸的CPI_L值均大于其下部的网纹红土,且波动较为明显,表明网纹红土的形成气候比其上的均质红土形成时期气候暖湿,反映了中更新世中期(600～300kaBP)的极端暖湿期;正构烷烃的∑C_(21)~–/∑C_(22)~+、(C_(15)+C_(17)+C_(19))/(C_(27)+C_(29)+C_(31))、(C_(16)+C_(17)+C_(18))/(C_(29)+C_(31)+C_(33))、C_(17)/C_(31)在剖面上表现出一致的旋回性变化,反应了江西九江中更新世以来气候的冷暖旋回变化。结果表明红土地层中的生物标志化合物具有很好的古气候环境意义。     

安徽宣城红土微生物GDGTs分布特征及其古环境意义

中国南方更新世红土是古气候环境变化研究非常重要的载体之一,红土微生物类脂分子是其古气候环境研究的有效指标,但其在红土中的古气候意义需要更进一步的挖掘和明确.选取处于气候变化敏感地带并且已有很好年代学基础的安徽宣城红土剖面进行详细的野外调查和系统的样品采集,利用改善后的碱式水解法提取红土微生物类脂分子,通过对比分析、比较印证等方法对其中的甘油二烷基链甘油四醚(glycerol dialkyl glycerol tetraethers,简称GDGTs)进行系统研究.宣城剖面GDGTs分布特征显示:剖面下部各指标呈旋回性变化、而上部相对稳定,表明形成初期环境比较动荡,而后期成土环境相对稳定;土壤pH为7.0~8.0,推测其物源主要来源于北方干旱区或长江中下游干涸河滩沉积;BIT指标反映宣城地区在130 ka BP左右气候极为干旱.结果表明,红土中微生物类脂物GDGTs能够定量、高分辨率地重建安徽宣城的古气候环境,具有重要的研究意义.      

新疆伊犁地区典型黄土磁学特征及其环境意义初探

黄土地层记录的磁学参数受控因素复杂,全球不同地区黄土磁化率的主要受控因子存在差别。文章在伊犁地区选取两个地层磁化率与成壤作用分别存在较明显正相关和负相关的典型黄土剖面,进行了系统磁性地层学研究。结果表明伊犁地区黄土地层中磁性矿物浓度较大,磁学性质主要受呈现准单畴状态磁铁矿控制,黄土沉积物中磁性矿物主要为原生矿物,后期改造作用弱,地层的磁学特征受物源影响明显。地层的成壤强度与地层中磁性矿物浓度无明显相关关系,与磁性矿物中细粒磁性矿物的含量呈正相关关系。本研究结果暗示伊犁地区黄土沉积物的磁化率增强模式既区别于典型的西伯利亚黄土"风速说"模型,也不同于中国黄土高原"成壤说"模型; 当后期改造作用弱时,地层的磁学特征主要受物源影响; 随着地层成壤作用的增强,对原生磁性矿物的改造作用逐渐增强,次生磁性矿物含量逐渐增加,磁化率变化规律趋近于"成壤说"模型。     

中国南方红土环境磁学

第四纪红土是中国南方古环境演化与气候变迁的最佳载体之一,记录了南方的古地理、古气候环境变迁信息。典型红土剖面由现代红壤层、均质层、网纹层、砾石层或基岩层组成,均质红土磁化率值多在80×10-8~250×10-8m3/kg,网纹红土磁化率约低一个数量级。红土的磁化率-温度（-T）曲线、等温剩磁获得曲线、XRD和TEM分析认为,成土过程产生的细粒磁性矿物（包括磁铁矿、磁赤铁矿和赤铁矿）是红土磁性的主要载体。对红土的岩石磁学和矿物学综合分析认为,红土磁性矿物的含量、粒度、类型等可能指示其形成时期的某种环境变化,红土磁性是南方第四纪环境变迁研究的重要手段,但由于红土的物源以及受后期化学风化改造的复杂性,红土的环境磁学研究需要新的思路和方法。     

碳酸盐岩地区红土针铁矿中铝对铁的置换作用及其环境意义

针铁矿是地表分布最广的氢氧化铁矿物，针铁矿的结构、成分和形态等特片，在一定程度上反映了某形成环境特征及其变化。根据作者提出和设计的红土中氧化铁矿物分离和分析程序，运用Ｘ射线衍射分析，红外光谱和电子探针等方法研究了贵州碳酸盐岩红土中针铁矿的铝类质同像置换作用。     

风化成土过程中自生矿物的气候指示意义

地球表层的土壤沉积物记录了第四纪以来与气候、环境、人类等有关的地球演化信息,是重要的研究过去历史的载体.成土体系中土壤的诸多特性都与成土期的气候环境信息息息相关,通过地质学研究方法可以提取某些特性并作为反演风化强度以及古气候的风化指标,即古气候替代指标.重点讨论了成土体系中新生的矿物学风化指标——粘土矿物与铁矿物的表征意义、研究方法与实例分析,并评述了其在反演气候方面的优势与局限性.成土作用中新生的粘土矿物直接受成土期盛行的环境与气候条件的影响,所以其组成、粒度、含量、结晶度等矿物学特征充分记录了成土期的气候与环境信息.另外,成土体系中也会新生成部分铁矿物.自生的铁矿物是反映成土期的湿度条件、温度范围的有效指标,因此对当时的气候演化历史也有很好的指示意义.粘土矿物与铁矿物在一定的条件下都可以作为独立的重建古气候的替代指标,但是在使用时要充分考虑研究区域的地质背景、物源供给、气候类型、风化条件等客观局限对这些风化指标的制约.另外,对于区域内风化程度及古气候的重建,通常多指标结合对比的方法更为可靠.      

福建白垩系沙县组地层磁学特征及其环境意义

广泛分布于中国南方的白垩系巨厚地层被认为是河湖相沉积,蕴含着丰富的古气候古环境变化的信息。白垩纪是典型的温室时期,其气候特征可以为当代和未来温室气候研究提供重要借鉴。对位于中国东南的福建省三明市沙县和永安地区的白垩系沙县组典型地层进行了系统的环境磁学参数测量,结合漫反射光谱(DRS)和色度指标,探讨了该地层磁学特征及其环境指示意义和红色的成因。结果表明:1)红色调和黄色调地层的主要磁性矿物分别为赤铁矿和针铁矿,均含有顺磁性矿物和极少量的亚铁磁性矿物;2)相对于粗粒的砂岩,细粒的粉砂岩赤铁矿含量较高;3)红色赤铁矿与黄色针铁矿均形成于成岩阶段之前,具体形成阶段与形成原因需要具体分析;4)红色调地层的赤铁矿指示高温的气候环境;黄色调地层的针铁矿指示局部的湿润环境。磁学参数变化的具体环境指示意义需要进一步研究。     

磁铁矿和磁赤铁矿磁化率的温度和频率特性及其环境磁学意义

磁化率随温度和频率的变化特性(F-T)对于研究超顺磁和单畴磁性颗粒的磁学性质非常有效。文章结合饱和磁化强度和矫顽力随温度变化的特性,依据尼尔理论,探讨了磁性颗粒的粒径分布与其(F-T)特性的关系。结果表明,磁化率的最大值对应于其解阻温度,因此可以用来估算磁性颗粒的平均粒径。随温度变化的频率磁化率曲线可以转化为连续的粒径分布曲线。本方法可以用来模拟自然地质体(例如,火山灰、黄土沉积物)中磁性矿物的粒度分布。     

岭南东江流域末次间冰期强网纹红土主元素特征

岭南东江流域临江剖面下部含一套总厚约4.35 m的弱网纹红土和强网纹红土,其顶部热释光(TL)年龄为(71.4 ±6.6)ka B.P.;与邻区地层对比推测,该强网纹红土形成时代为末次间冰期.该强网纹红土主元素分析结果显示,其以湿润型元素SiO2、Al2O3和TFe为主,分布范围依次60.32%～67.81%、17.52%一21.32%和4.17%-5.96%;干旱型元素Na2O、CaO和MgO含量均小于0.50%,表现为强烈淋溶.该强网纹红土主元素分布特征、风化特征值、CIA(化学蚀变指数)值都表明其属中等富铝化红土,其风化强度稍低于广西百色网纹红土而接近于江西修水网纹红土.     

江西龙源坝地区花岗岩风化壳离子吸附型稀土矿成矿条件与分布特征

对龙源坝地区南西部山间小盆地周围的花岗岩风化壳进行踏勘调查发现,区内山形地势受燕山期NE向良伞寨断裂带和喜山期新构造的双重影响,盆地周缘多为低缓山丘,风化壳厚度大,壳层结构发育完整,是离子型稀土矿理想的赋存场所。基岩岩性主要为燕山早期粗中粒似斑状黑云母花岗岩,次为燕山晚期细粒二云母花岗岩、煌斑岩,是离子型稀土矿的成矿物质来源。研究区处于赣南粤北(稀土矿)成矿亚区,属亚热带气候,温热多雨,利于离子型稀土矿的形成。认为该区具有探寻中―小型花岗岩风化壳离子吸附型稀土矿的找矿潜力。     

Magnetic susceptibility of the Xifeng section and its paleoclimate significance

Magnetic susceptibility (MS) is one of the most important indicators of the East- Asia summer monsoon. Presented in this study is a high resolution magnetic susceptibility record from the Xifeng section, which consists of Quaternary loess-paleosol sequence and Pliocene red clay. Variations in magnetic susceptibility are well correlated with the δ18O record in deep-sea sediments and the eolian flux of Greenland. The climatic evolution in the Xifeng section shows that since the Late Tertiary, the driving forc...     

南方更新世红土氧化物地球化学特征

江西、浙江和湖南等地更新世红土化学组成分析结果表明,各地各类红土的化学组成具有较好的一致性。以SiO2、Fe2O3和Al2O3为主,K2O、Na2O、CaO和MgO大量淋失,相对于上陆壳(UCC)平均组成富Ti、Fe和Al,贫K、Na、Ca和Mg。符合亚热带地区脱硅富铝或脱硅富铝铁的基本成土过程,总体形成于湿热环境。其烧失量(LOI)对红土脱硅富铝程度具有一定的指示意义,LOI越大,脱硅富铝程度越强。同一剖面从网纹红土至均质红土或从网纹红土至棕色黄色风化程度渐弱。然而,全岩样品的SiO2/Al2O3、SiO2/R2O3分子比在直接指示红土风化强度方面不够有效。白网纹与红色基质的物源一致,化学组成却存在一定分异。以UCC为背景的元素盈亏状态和以均质红土为背景的元素绝对迁移量特征一致表明,物质迁移,尤其是Fe迁移与网纹红土网纹化过程之间存在必然的联系。Fe迁出区形成白网纹,Fe加入区继承红土化特征。     

中国南方红土记录的中更新世气候转型及其环境效应

中更新世气候转型(MPT)是第四纪气候变化的重要过程,主要表现为全球气候系统的主导周期由41 ka转变为100 ka,全球冰量显著增多,海洋温度下降,陆地干旱化程度显著增强。与海洋沉积记录相比,陆相沉积记录的MPT研究易受载体的连续性和分辨率限制,总体上不多,而针对中国南方红土MPT的工作就更为稀见。本文基于ESR年代学框架,对江西九江九庐(JL)红土剖面的多个环境代用指标进行主成分(PCA)分析,尝试建立JL红土剖面第四纪环境演化序列,并据此与深海氧同位素记录进行对比,结果表明JL红土剖面记录了MPT过程,其中区域气候系统的相对稳定状态在MPT后可能被打破,区域气候向着冷干方向持续发展。综合考虑本研究结果与全球气候变化背景,推测MPT时期全球冰量增加、全球变冷、西伯利亚高压增强,共同驱动着中国南方地区的更新世气候演化。     

南昌市厚田沙地末次冰期风沙沉积的磁化率特征及其环境意义

鄱阳湖滨周围和赣江下游沿岸广泛分布着一系列风成砂山。为了探讨南方风沙沉积的磁化率特征及其环境意义, 本研究对鄱阳湖南部之厚田剖面的古风沙沉积进行了光释光测年、磁化率、粒度和重矿物分析。结果表明: ① 沙丘砂层的磁化率整体较低, 平均粒径 (Mz) 较粗, 成熟度指数 (ZTR) 较低而风化指数 (HW)较高, 说明风化程度较低, 形成于冬季风强盛、干燥寒冷的气候条件下; 砂质古土壤层的磁化率较高, Mz较细, ZTR指数较高而HW指数较低, 说明风化程度较高, 形成于冬季风较弱、夏季风较强, 温暖湿润的气候环境下。② 厚田剖面第Ⅰ (77.0~57.1 ka)、Ⅲ (49.7~36.8 ka)、Ⅴ (29.7~14.9 ka) 阶段依次对应深海氧同位素的MIS4、MIS3b、MIS2, 指示为冷期, 冬季风强盛, 磁化率较低; 第Ⅱ (57.1~49.7 ka)、Ⅳ (36.8~29.7 ka) 阶段分别对应MIS3c和MIS3a, 指示为暖期, 夏季风强盛, 磁化率较高。这些气候变化特征与黄土高原渭南剖面、深海氧同位素和中国亚热带洞穴石笋δ18O记录具有良好的对比性。因此认为, 磁化率在南方风沙沉积中可以有效揭示气候变化。     

Magnetic particles of industrial origin in different environments——Measurements, identification and significance

Various anthropogenic activities, in particular industrial processes based on combustion of fossil fuel, produce iron-oxides, which, being included in fly ashes, are transported through atmospheric pathways and deposited on ground. Upon deposition, they penetrate soils or water sediments, and can be easily detected due to their specific magnetic signature. In many cases, he presence of these magnetic particles is closely related to the presence of anorganic contaminants-heavy metals. This correlation is mainly due to coexistence, from the source to the deposition. Correlation with organic pollutants has been also reported, but this needs further detailed studies. In our contribution, we plan to review typical examples of such anthropogenic magnetic particles, with their source-specific features. We will highlight the methods of their identification in different environments, and laboratory characteristics.     

江西九江中更新世红土物质来源研究

华南地区广泛分布中更新世红土。目前, 对其物质来源尚有争议。九江红土剖面的沉积时代已得到很好限定, 同时由于其沉积连续、地层出露较好, 是开展中更新世红土物质来源研究的理想剖面。通过对九江中更新世红土2件碎屑锆石样品的分析, 共获得177颗谐和锆石U-Pb年龄, 主要峰值集中在新元古代(816 Ma、801 Ma和991 Ma)、古元古代(2019 Ma、2022 Ma和2481 Ma)和新太古代(2502 Ma), 并具有不显著的中生代峰值(135 Ma)。将其与潜在远源和近源物源区的锆石U-Pb年龄组成进行对比, 结果发现中国北方戈壁、沙漠和黄土高原、塔里木盆地、华北平原并不是九江中更新世红土的主要源区。庐山北麓早更新世发育的洪积扇为九江中更新世红土发育提供了充足物质。九江中更新世红土和九江晚更新世黄土的碎屑锆石U-Pb年龄组成存在明显差别, 后者主要来自长江河漫滩的碎屑物质。不同的气候条件主导了九江地区红土和黄土的发育, 二者都受控于青藏高原构造隆升产生的环境变化。     

北戴河红色风化壳地球化学特征及气候环境意义

风化壳地球化学特征具有环境指示意义。用X射线荧光光谱法(XRF)和X射线衍射法(XRD)分别测试了秦皇岛北戴河燕山大学北侧红色风化壳(简称燕大风化壳)主量元素和粘粒粘土矿物。结果表明:除Ca外,Si、Al、Fe、Na、K的含量在风化壳上均有不同程度的波动,其中Si、Na、K波动轨迹基本一致,Al、Fe则与其相反,相关性分析显示SiO2与Al2O3、TFe、Fe2O3,Al2O3与TFe、Fe2O3,Na2O与CaO具有较好相关性;粘土矿物组合为1·4nm过渡矿物(25%~45%)+伊利石(10%~20%)+伊蒙混层矿物(20%~35%)+高岭石(15%~30%),矿物演化系列是长石、黑云母→(蛭石→1·4nm过渡矿物)→(伊利石)→高岭石。与粘土矿物以1∶1型高岭石为主的富铝化南方红色风化壳相比,燕大风化壳Si淋失度,Fe、Al富集度,矿物演化程度都较低,属硅铝化风化壳。燕大风化壳是上新世暖温带到北亚热带过渡型气候的风化产物,与现代秦皇岛暖温带半湿润型气候不同,这反映第四纪以来该区气候干旱因子增多。CIA、S/A等指示的风化强度异常表明,燕大风化壳形成后至少遭受过两次构造抬升,为剥蚀型风化壳,反映该区新构造运动间歇式上升的特点。