青藏高原拉萨地块中部上三叠统多布日组沉积岩古地磁研究及其构造意义

拉萨地块晚古生代至早新生代期间的演化历史对理解青藏高原的形成和演化至关重要.本文报道了青藏高原中部申扎地区上三叠统多布日组沉积岩的古地磁学、岩石磁学和岩相学分析结果.岩石磁学结果显示红层、灰岩和灰绿色砂岩分别以赤铁矿,赤铁矿与磁铁矿,以及磁铁矿为主要载磁矿物.岩相学结果表明红层、灰岩和灰绿色砂岩中的磁性矿物主要为自生成因.对60个采点（602块样品）进行系统热退磁实验,结果揭示出多布日组沉积岩的特征剩磁方向在地理坐标系下为D_g=13.9°,I_g=38.9°（α_95g=0.9°）,在地层坐标系下为D_s=16.7°,I_s=8.4°（α_95s=1.5°）.进一步对其特征剩磁方向进行逐步褶皱展平检验,结果显示精度参数k的极大值在9.9%展平状态下最大,对应的特征剩磁方向为D=14.4°,I=35.9°（α₉₅=0.9°）,古地磁极为72.9°N,216.2°E（dp=0.6°,dm=1°）.这一古地磁极与拉萨地块54~47 Ma的古地磁极接近,表明其重磁化时间可能发生在54~47 Ma期间.结合前人获得的拉萨地块新生代早期古地磁数据以及同期的欧亚大陆古纬度数据,我们推断拉萨地块在56~44 Ma时相对欧亚大陆发生了1676±577 km的南北向构造缩短.

     

岩石的磁学性质

岩石磁学是古地磁学和环境磁学的基础，正确认识岩石的磁学性质对获得可靠的古地磁学和环境磁学记录是至关重要的，本文较详细综述了自然界学了性矿物的晶体化学结构，主要磁学性质以及鉴定特征，并讨论了它们的磁学性质在古地磁学和环境磁学研究中的意义。     

岩石磁学与古地磁实验室简介

近年来，中国科学院地质与地球物理研究所岩石磁学与古地磁学实验室始终以实验、观测和理论“三位一体”的研究思路为宗旨，提出了以先进的硬件设备、完善的测试环境和创新的实验方法为依托体系的现代实验室建设理念，富有创意地发展了一些实验技术和实验方法，建立了国际水平的实验条件和实验能力．良好的研究环境和富有开拓的研究思路，吸引了包括欧美国家在内的国际知名学者来实验室开展合作研究．近年来每年都有一批实验数据在Nature，JGR(Journal of Geophysical Research)，EPSL(Earth P1anet Sciences Letter)和中国科学、地球物理学报等国内外学术期刊发表．该实验室已逐步成为岩石磁学与古地磁学领域国内外研究中心之一，大大地提升了我国在该领域研究的国际地位．     

拉萨地块中部晚白垩世火山岩Ar-Ar年代学和古地磁研究结果及其构造意义

为进一步确定拉萨地块白垩纪-古近纪的古地理位置,我们对青藏高原拉萨地块措勤地区林子宗火山岩18个采点进行了古地磁研究.结果表明高温(高场)特征剩磁分量主要为亚铁磁性的磁铁矿所携带,特征剩磁分量在95%置信水平下通过了褶皱检验. 倾斜校正后采点平均的特征剩磁方向为D/I=16.2°/17.7°, α95=5.6°,对应古地磁极位置为63.1°N,224.6°E,A95=5.1°. 另一方面,Ar-Ar年代学结果表明采样剖面的林子宗火山岩形成年龄为~99-93 Ma, 与拉萨地块林周盆地的林子宗群火山岩的形成年龄存在较大差异.由此我们得到晚白垩世拉萨地块中部措勤地区的古纬度为8.5°±6.9°N,与林周盆地古近纪林子宗群典中组和年波组所揭示出的古纬度相当,进一步表明亚洲大陆最南缘的拉萨地块在晚白垩世-古近世期间位于北半球~10°N的低纬度地区.结合最新的特提斯海相地层古地磁结果,晚白垩世-古近世拉萨地块的古地理位置限定了印度与欧亚大陆的初始碰撞时间不晚于60.5 Ma;~93 Ma以来,拉萨地块和单一刚性欧亚大陆之间存在~1900 km的构造缩短.     

华北盆地南缘早古生代岩石的重磁化——Ⅱ.岩石磁学结果

华北盆地南缘早古生代岩石系统的岩石磁学研究表明,其岩石中的磁性矿物组合相当复杂,重磁化时代可分为晚二叠/早三叠世和早、晚白垩世2个大的阶段.焦作剖面具有原生剩磁和次生剩磁岩石共生的特征,以及细致的岩石磁学分析表明,未重磁化和重磁化岩石两者间磁铁矿颗粒度大小存在明显区别,这暗示了热粘滞剩磁是重磁化的重要原因之一,而济源和登封剖面不仅岩石遭受完全的重磁化,而且广泛发育早白垩时期形成的磁黄铁矿,磁黄铁矿形成则暗示着造山热液的渗透作用.     

华北地块早古生代地层单元的岩石磁学特征研究

通过对采自华北地块西部鄂尔多斯盆地边缘早古生代地层单元中的４４块定向岩芯样品的岩石磁学实验（饱和等温剩磁及剩磁矫顽力的测量,三轴磁化的饱和等温剩磁的系统热退磁和低温实验）研究,揭示出华北地块早古生代地层单元的各类岩石中,主要载磁矿物的构成具有磁铁矿或赤铁矿与中等居里温度的磁黄铁矿、磁赤铁矿等共存的特征;个别地层单元的岩石中以极低居里点的针铁矿为主要载磁矿物．     

华北地块早古生代地层单元的岩石磁学特征研究

通过对采自华北地块西部鄂尔多斯盆地边缘早古生代地层单元中的４４块定向岩芯样品的岩石磁学实验（饱和等温剩磁及剩磁矫顽力的测量，三轴磁化的饱和等温剩磁的系统热退磁和低温实验）研究，揭示出华北地块早古生代地层单元的各类岩石中，主要载磁矿物的构成具有磁铁矿或赤铁矿与中等居里温度的磁黄铁矿、磁赤铁矿等共存的特征；个别地层单元的岩石中以极低居里点的针铁矿为主要载磁矿物．     

珠江三角洲沉积物的岩石磁学性质及其环境意义

选取珠江三角洲区域位于广州番禺的PD钻孔进行沉积物岩石磁学和环境磁学记录的研究. 岩石磁学实验表明钻孔大部分沉积物以低矫顽力的磁铁矿类矿物为主要控磁矿物, 但仍存在少量铁硫化物. 在有机质丰富的灰黑色黏土沉积中, 铁硫化物含量增加, 成为影响沉积物磁性特征的主要矿物, 标志着海退后富含有机质而缺氧的沼泽环境. 以赤铁矿和针铁矿类矿物为主要控磁矿物的花斑黏土, 表明了一个较长时期的暴露风化过程, 代表着沉积间断. 在以磁铁矿类矿物作为主要载磁矿物的沉积物中, 磁铁矿浓度及粒度的变化主导磁化率(κ)、饱和等温剩磁(SIRM)等环境磁学参数的变化, SIRM/κ 和χ_arm/SIRM的大小旋回响应于海平面的升-降过程, 它们的高值反映了磁性矿物粒度变细、海平面上升. 在沉积学分析的基础上, 根据环境磁学参数截然不同的变化规律, 结合微体古生物数据, 将珠江三角洲沉积物代表的环境分为两次显著的海平面上升－下降旋回, 晚更新世和全新世的海侵又包含若干个比较明显的次级海平面波动过程.     

华北地块晚古生代至三叠纪古地磁研究新结果及其构造意义

本文对采自华北地块南缘陕西铜川和韩城两条剖面上的晚石炭世至晚三叠世地层的650余块标本(35个采点)进行了系统的古地磁研究.经逐步热退磁处理和剩磁稳定性检验,在482块标本中获得稳定的特征剩磁分量,对其形成时代作了地质学分析后,以特征剩磁分量为基础,计算了华北地块在晚古生代到三叠纪的地磁极位置和纬度值,简单讨论该期内的运动形式.     

华北地块晚古生代至三叠纪古地磁研究新结果及其构造意义

本文对采自华北地块南缘陕西铜川和韩城两条剖面上的晚石炭世至晚三叠世地层的650余块标本（35个采点）进行了系统的古地磁研究.经逐步热退磁处理和剩磁稳定性检验,在482块标本中获得稳定的特征剩磁分量,对其形成时代作了地质学分析后,以特征剩磁分量为基础,计算了华北地块在晚古生代到三叠纪的地磁极位置和纬度值,简单讨论该期内的运动形式.     

华北地块晚古生代至三叠纪古地磁研究新结果及其构造意义

本文对采自华北地块南缘陕西铜川和韩城两条剖面上的晚石炭世至晚三叠世地层的650余块标本（35个采点）进行了系统的古地磁研究.经逐步热退磁处理和剩磁稳定性检验,在482块标本中获得稳定的特征剩磁分量,对其形成时代作了地质学分析后,以特征剩磁分量为基础,计算了华北地块在晚古生代到三叠纪的地磁极位置和纬度值,简单讨论该期内的运动形式.     

巴黎盆地下侏罗统的岩石磁学研究及其意义

通过下佛罗统磁性地层学研究,获得了一些能记录岩石形成时的地磁场的样品,根据常规的古地磁方法,等温剩磁和热退磁实验,说明这些岩石的主要载磁矿物为磁铁矿.磁滞回线参数的测量表明多数载磁矿物磁铁矿为假单磁畴,少量样品则可能为假单磁畴与多磁畴的混合物.通过与北美古生代重磁化岩石的磁滞回线参数比值对比,说明重磁化与非重磁化岩五磁滞回线参数比值的分布趋势有明显差别,这一差别可能用于判定岩石的重磁化和非重磁化性质.     

巴黎盆地下侏罗统的岩石磁学研究及其意义

通过下佛罗统磁性地层学研究,获得了一些能记录岩石形成时的地磁场的样品,根据常规的古地磁方法,等温剩磁和热退磁实验,说明这些岩石的主要载磁矿物为磁铁矿.磁滞回线参数的测量表明多数载磁矿物磁铁矿为假单磁畴,少量样品则可能为假单磁畴与多磁畴的混合物.通过与北美古生代重磁化岩石的磁滞回线参数比值对比,说明重磁化与非重磁化岩五磁滞回线参数比值的分布趋势有明显差别,这一差别可能用于判定岩石的重磁化和非重磁化性质.     

巴黎盆地下侏罗统的岩石磁学研究及其意义

通过下佛罗统磁性地层学研究,获得了一些能记录岩石形成时的地磁场的样品,根据常规的古地磁方法,等温剩磁和热退磁实验,说明这些岩石的主要载磁矿物为磁铁矿.磁滞回线参数的测量表明多数载磁矿物磁铁矿为假单磁畴,少量样品则可能为假单磁畴与多磁畴的混合物.通过与北美古生代重磁化岩石的磁滞回线参数比值对比,说明重磁化与非重磁化岩五磁滞回线参数比值的分布趋势有明显差别,这一差别可能用于判定岩石的重磁化和非重磁化性质.     

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.     

库车坳陷下白垩统巴什基奇克组碎屑岩储集层的岩石磁学特征

识别含油气层是油气勘探开发的重要环节,因此准确判断储层中含油气层的特征尤为重要.油气进入储集层之后会导致储集层发生一系列成岩作用,形成流体包裹体或自生矿物等,对含油气层的物性产生重要影响.为确定含气层与背景地层岩石磁学性质的差异,本文针对库车坳陷克深地区下白垩统巴什基奇克组碎屑岩储集层样品,进行了系统的岩石磁学研究,包括磁化率、天然剩磁强度、磁滞回线、等温剩磁获得曲线和反向场退磁曲线、κ-T曲线、低温有场及零场冷却曲线等.研究结果发现,巴什基奇克组碎屑岩储集层中磁性矿物主要为赤铁矿和磁铁矿,与背景地层样品的磁学性质(磁化率、天然剩磁强度、非磁滞剩磁强度等)相比,含气层样品磁性略微增强,指示细颗粒磁铁矿含量相对升高,这与成藏过程中还原性碳氢化合物对储集层改造作用结果密切相关.     

赣南晚白垩纪红层磁学研究及其地质意义

磁性地层学是界定沉积物地质年代的一种重要方法,该方法的应用建立在沉积物记录了可靠的特征剩磁基础上.红层的磁性地层年代学研究对于我国华南地区晚中生代以来古环境、古气候的演化具有极为重要的意义.但是,目前对于红层古地磁可靠性的解释存在广泛的争议,为更好地理解并尝试解决具体红层剖面的古地磁可靠性问题,迫切需要综合岩石磁学和其他非磁学手段对沉积物中的载磁矿物性质进行系统厘定.本文通过对赣南地区两个典型晚白垩纪红层剖面（信丰XF剖面和留车LC剖面）进行详细的岩石磁学分析,并结合扫描电镜和沉积相特征,判定出磁性矿物以赤铁矿为主,含有少量针铁矿、磁赤铁矿和磁铁矿.其中,赤铁矿是最主要的剩磁载体,且与钛铁矿共存,综合磁学与非磁学结果判定其记录了原生的沉积剩磁.在获得了可靠的古地磁信息基础上,结合前人对该区域生物地层学和年代学研究并与邻区地层比对,初步判断出LC剖面与XF剖面地质年代分别为晚白垩纪早期Cenomian期和晚白垩纪晚期Maastrichtian期.XF剖面依据ESR测年、南雄盆地地层比对和沉积相的判断,地层极性时段初步界定为C30n,即68.196~66.398 Ma,这为进一步探讨该地区的古环境和古气候演化提供了可参考的年龄标尺.

     

澳大利亚悉尼Long Reef Beach中新世古土壤岩石磁学特征及环境意义

本文对发育在澳大利亚悉尼附近的Long Reef Beach中新世古土壤剖面进行了系统的岩石磁学研究,测量了磁化率、饱和磁化强度、饱和等温剩磁、非磁滞剩磁等常温磁学参数和磁滞回线,并对所有样品进行了热磁分析.实验结果表明:全新世软土层主要磁性矿物为MD颗粒磁铁矿,磁性矿物含量与黄土高原黄土层相当.中新世老成土层随地层深度增加主要磁性矿物由磁铁矿转变为磁赤铁矿,随着磁铁矿向磁赤铁矿的转化,开始出现赤铁矿;磁性矿物粒径分布较广,以PSD颗粒为主,其次为SD颗粒,同时含有少量MD颗粒;磁性矿物含量高于黄土高原强发育古土壤层.中新世红土矿层主要磁性矿物为赤铁矿,同时含有少量磁赤铁矿和针铁矿,属于铁的富集层,赤铁矿以SD颗粒为主,含少量PSD和MD颗粒.Long Reef Beach中新世古土壤形成时期,对应着一种全球性高温多雨气候,地表化学风化作用十分强烈.丰富的降水,导致中新世老成土层发生淋溶作用,磁铁矿在向下淋溶迁移过程中逐渐氧化为磁赤铁矿和赤铁矿,铁氧化物最终在红土矿层淀积,磁赤铁矿经高温压实作用再结晶转化为赤铁矿.磁性矿物转化过程可概括为磁铁矿—磁赤铁矿化的磁铁矿—磁赤铁矿—赤铁矿,其中部分磁赤铁矿具有热稳定性,在空气(氩气)环境中加热到700℃未发生转化.     

断层岩磁学研究及其意义

断层岩的物理、化学及结构特征是直接了解断层活动特性、形变环境、破裂摩擦机制等地震学特性,评价地震危险性与认识地震物理化学行为的最基本证据.本文对断层岩磁学研究这一岩石磁学与地震学交叉新领域的研究现状进行了总结论述.已有研究表明,断层岩的磁学研究能够为断层区域应力环境及应变历史、断层带温度状态、热事件及热历史、断层活动历...     

宁金岗桑冰芯不溶性微粒的岩石磁学性质及其环境意义

冰芯中所含不溶性微粒与大气粉尘沉降过程密切相关,是重建气候环境变化的良好载体.本文对宁金岗桑冰芯（56m,公元1864～2007年）样品中不溶性微粒进行了系统的岩石磁学研究.结果表明,不溶性微粒的载磁矿物以低矫顽力、准单畴颗粒的磁铁矿为主.在过去的144年中,磁性矿物的粒径无显著变化.但是其含量（饱和等温剩磁指标）变化以～1980年为界,之前变化稳定,之后显著增多.这一现象与青藏高原及北半球的气温变化在大的趋势上具有良好的相似性.我们认为磁性颗粒的增加与气候变暖有着一定的关系.其可能的机制是：在大的时间尺度上,气候变暖导致的冰川退缩和局地气候不稳定使得冰芯中含有磁性矿物的大颗粒物质增多,而与年降水变化相关的沙尘天气频率相关性较弱.因此,青藏高原冰芯不溶性微粒的饱和等温剩磁可能在趋势上反映了气候变暖,为研究该区大气粉尘的沉降过程提供新参数.