中国黄土磁性矿物特征及其古气候意义

最直观、最直接的古气候记录莫过于陆相黄土地层,它由许多黄土和古土壤层叠覆而成,详细地记录了第四纪以来的古气候变化。黄土高原中部黄土和古土壤的风化和发育程度可以用磁学参数,如磁化率等来描述。本文作者对甘肃西峰剖面约13万年以来的黄土地层做了详细采样,测量其磁滞回线各参数,频率磁化率、低场和高场磁化率、温度磁化率、磁组构等参数。研究表明,黄土与古土壤中的磁性矿物组分相似而且稳定。磁铁矿、赤铁矿和磁赤铁矿(主要是磁铁矿)的含量及其颗粒大小决定了它们的磁学特征。黄土和古土壤的磁学性质差别主要受成土过程中形成细小磁铁矿的影响。

磁流体强化弱磁性矿物按磁化率高效分选及其机理

为了兼顾弱磁性矿物高梯度磁选的品位和回收率,提出一种新的高梯度磁选方法—磁流体耦合高梯度磁选,该方法将顺磁性磁流体引入到高梯度磁选中产生磁排斥力来扩大有用磁性矿物和磁性脉石矿物的受力差异,减少进而消除二者之间的竞争捕集,大幅提高分选的选择性。以攀西钛铁矿为试验对象,MnCl_(2)溶液为磁流体,开展磁流体耦合高梯度磁选试验和相关机理研究。研究结果表明:磁流体能显著提高钛铁矿的选择性,经一次分选后磁性产物TiO_(2)品位达到39.70%,远比工业常规高梯度磁选获得的TiO_(2)品位高;磁性矿物和磁性脉石的受力差异由磁流体的磁化率调控,与磁场力HgradH无关,能够实现品位和回收率的双向同步强化,最佳的磁流体磁化率应接近磁性脉石的磁化率;磁流体耦合高梯度磁选能够强化弱磁性矿物按磁化率精细分离,突破传统高梯度磁选无法兼顾品位和回收率的技术瓶颈,具有广阔的应用前景。

土壤频率磁化率与矿物粒度的关系及其环境意义

对土壤频率磁化率 (χfd)与磁性矿物颗粒大小的关系及其环境意义进行了讨论 .频率磁化率主要反映超顺磁性 (SP) -稳定单畴 (SSD)过渡态磁性颗粒的数量 ,对风化成土过程中形成的土壤成因磁性矿物具有指示作用 .结果表明热带亚热带土壤表现为随风化成土作用的进行 SP和 SSD颗粒逐渐增多 ,其 χfd和非滞后剩磁 (ARM)逐渐增大 ,导致土壤磁化率增大 .统计分析证明 ,土壤磁化率与χfd和 ARM呈极显著正相关 .土壤的 χfd与游离氧化铁含量呈极显著正相关 ,与DCB处理的磁化率损失量呈极显著指数正相关 ,认为 DCB处理的磁化率损失量与χfd有相同的环境意义 .根据 DCB处理的磁化率损失量分析可将χfd1 0 %作为土壤中存在相当数量 SP颗粒的指标 .对χfd在环境变迁、古气候演变、土壤性态。

藏东地区侵入岩磁化率的矿物学研究

磁化率是表征岩石受磁化难易程度的物理量,其相关研究在20世纪上半叶就已开始(张世红等,2005),最初主要用于研究沉积岩与沉积物。一般认为岩石磁化率大小与矿物的类型、含量、颗粒大小与结构,以及温度压力有关。其中矿物磁性大小对岩石磁化率影响很大(郎元强等,2011;刘天佑,2007)。藏东地区在区域构造上处于特提斯一喜马拉雅构造域的东南部。

呼伦湖地区扎赉诺尔晚第四纪湖泊沉积物的磁化率变化及其影响因素

呼伦湖盆地扎赉诺尔晚第四纪湖泊沉积物为砂、泥质碎屑沉积。对东露天矿剖面沉积物样品进行了低、高频磁化率测量、粒度分析、磁性矿物成分鉴定和Al～2O～3、Fc～2O～3含量分析。分析表明:磁铁矿是沉积物磁化率的主要贡献者,全铁含量控制了磁化率值的变化;磁化率与沉积物粒度呈负相关。进一步讨论认为,磁性矿物主要为粉砂-粘土级碎屑,集中分布在细粒沉积物中,因此造成其磁化率较高。砂质沉积物中频率磁化率较高,其原因可能是其中的磁性颗粒比粉砂-粘土级沉积物中的磁性颗粒更细一些。

西藏洞错全新世早中期盐湖沉积的古气候记录

通过调查藏北高原腹地盐湖———洞错的Ⅰ阶地湖相化学沉积 ,发现硼砂及赋存 5层纯芒硝的完整沉积剖面。依据DZ0 1剖面的磁化率特征 ,结合韵律层的沉积学、盐类矿物学和14 C年代学 ,盐湖沉积物磁化率等恢复重建盐湖环境的替代性指标。指出洞错在全新世早、中期经历了潮湿温暖期(8470aBP ,可能至 10 5 0 0aBP± )→寒冷干旱期 (8470～ 8170aBP)→潮湿温暖期 (8170～ 75 90aBP)→气候频繁波动期 (75 90～ 740 0aBP ,寒冷大背景下三干三湿的气候演替 )→寒冷干旱期 (740 0～6 940aBP)→潮湿温和期 (6 940～ 6 6 2 0aBP)→寒冷干旱期 (6 6 2 0～ 6 410aBP)→温暖湿润时期(6 410aBP以后 ,可能至 330 0aBP)的演变过程。

玄武岩发育土壤的磁化率及其机理解析

应用矿物磁测技术和X－射线衍射分析对浙江和云南玄武岩发育土壤的磁化率（x）机理进行了研究。浙江玄武岩发育土壤的x为100×10-8～500×10－8m3／kg，云南玄武岩发育土壤的x500×10-8～2000×10－8m3／kg，合成针铁矿的x为31．99×10-8m3／kg，赤铁矿x为84．5×10－8m3／kg，且合成氧化铁的x随氧化铁的铝替代量增大而增加。土壤的磁性参数和X－射线衍射分析证明，云南玄武岩发育土壤的x主要由超顺磁性态（SP）磁赤铁矿和磁铁矿贡献，浙江玄武岩发育土壤的x由原生和次生的磁铁矿和磁赤铁矿贡献，且赤铁矿对土壤x也起到一定的作用。

白令海和西北冰洋表层沉积物磁化率特征初步研究

为了准确解释环境磁学参数记录的极地古气候环境变化信息,本研究对白令海和西北冰洋61个站位的表层沉积物进行了高、低频质量磁化率(χ)、非磁滞磁化率(χARM)和磁化率-温度(k-T)分析,以探明该区沉积物中磁性矿物的种类、来源与搬运路径。结果显示,样品的χ具有明显的地域分布特征。白令海的χ值整体高于楚科奇海,并在育空河口外侧和圣劳伦斯岛南侧较高,向北和向西南方向逐渐减小。楚科奇海中东部陆架上表层沉积χ值高于阿拉斯加沿岸,而西北冰洋深海平原和洋脊区的χ值最低。χARM的变化趋势与质量磁化率相似,但频率磁化率的变化趋势与质量磁化率正好相反。k-T分析结果显示阿留申海盆沉积物中的铁磁性矿物以磁赤铁矿占主导,白令海陆架育空河口外侧和圣劳伦斯岛南北两侧为磁铁矿,白令海陆架西部和楚科奇海陆架中东部为磁赤铁矿和磁铁矿,楚科奇海阿拉斯加沿岸为黄铁矿,而西北冰洋陆坡、深海平原和洋脊区为胶黄铁矿和黄铁矿,但高纬度区沉积物中的胶黄铁矿含量更高。沉积物中磁性矿物的区域性分布受沉积物来源、洋流和底质环境等因素的控制。白令海和楚科奇海陆架磁赤铁矿来源于亚洲大陆,白令海陆架东部的磁铁矿来自育空河流域,阿拉斯加沿岸沉积物中的黄铁矿,应为阿拉斯加西北部陆源侵蚀来源的或早期成岩作用形成的,西北冰洋深海盆区的胶黄铁矿,为自生成因的。

Bartington MS2和Kappabridge MFK1-FA不同频率的磁化率在黄土、红粘土和湖相沉积物中的应用

通过Bartington MS2和Kappabridge MFK1-FA两种仪器对黄土-古土壤、红粘土和湖相沉积物样品进行了5个频率的磁化率测试,并计算得到了4个频率磁化率.通过对比分析不同类型样品磁化率-频率变化曲线可知,当样品中细颗粒磁性矿物含量较高时,磁化率在较低频率即可达到峰值,而当样品中细颗粒磁性矿物含量较低时,磁化率在较高频率时才能达到峰值.因此,在黄土-古土壤等样品的应用中,成壤作用较强,细颗粒亚铁磁性矿物含量较高,Bartington MS2的低频(465Hz)与Kappabridge MFK1-FA的F1(976Hz)和F2(3905Hz)频率均处于磁化率峰值区域,可以检测到SP/SD阀值区域颗粒的信息,但是对于红粘土和湖相沉积物等细颗粒亚铁磁性矿物含量较低的样品,磁化率峰值对应的频率较高,MS2型磁化率仪无法有效地检测其中细颗粒的含量,而MFK1-FA中F2(3905 Hz)和F3(15616 Hz)两个频率间的频率磁化率则可以较好地完成这一任务.

磁化率各向异性地学应用综述

本文综述了磁化率各向异性在地学中应用的现状、存在问题及发展趋势。重点介绍了磁化率各向异性在岩石变形分析中应用的最新研究成果、不足之处及改进方法。同时文章也介绍了磁化率各向异性在岩浆岩、沉积岩(物)及沉积环境方面的应用情况及最新进展。

火电厂粉煤灰的矿物磁性及其环境意义

火电厂排放的粉煤灰是重要的大气颗粒污染物之一,利用粉煤灰的磁性监测环境污染是新近发展的新手段.应用矿物磁测技术和X射线衍射对浙江省主要电厂排放的粉煤灰的矿物磁性特征和磁性矿物学,以及与重金属元素的关系进行了研究,结果表明粉煤灰具有较高的磁化率(χ)、软剩磁(IRM20mT)和饱和等温剩磁(SIRM)值,粉煤灰频率磁化率(χfd)的平均值为2.5%,磁性矿物以多畴(MD)颗粒存在,粉煤灰的剩磁矫顽力(BCR)在42～53 mT之间.矿物测试结合X射线衍射分析表明粉煤灰中的氧化铁矿物以Fe3O4和Fe2O3-α为主,粉煤灰的磁化率与Fe、Mn、Pb、Zn、Cu、Cd含量呈显著线性正相关,相关系数(r)分别是0.924,0.866,0.725,0.756,0.945和0.867,磁化率可作为粉煤灰中重金属元素含量的代用指标.

土壤磁性矿物的多元成因——成土作用成因与人为污染成因磁性的区分

对黄土高原古土壤和上海市城市土壤磁性特征进行比较,研究和区分土壤磁性的多元成因。结果表明,黄土高原古土壤磁化率(χlf)平均值为108×10-8m3kg-1;频率磁化率(χfd%)平均值为11·4%,且χlf与χfd%呈极显著正相关性,表明风化成土作用形成超细顺磁颗粒(SP)是其磁性增强的主要原因。χlf与游离态铁(Fed)、铁游离度(Fed/Fet)和黏粒含量相关性达极显著水平,也说明古土壤磁性增强与风化成土作用有关。上海城市土壤χlf异常增强,变化范围为127～1959×10-8m3kg-1,χfd%<2·0%,表明其不含SP,磁性增强并非由于风化成土作用,应与人为污染有关。非滞后剩磁(χarm)、非滞后剩磁/饱和等温剩磁(χarm/SIRM)、非滞后剩磁/磁化率(χarm/χlf)和饱和等温剩磁/磁化率(SIRM/χlf)等参数及组合的研究表明,城市土壤磁性矿物占主导的是多畴(MD)和稳定单畴(SSD)颗粒;而古土壤磁性矿物中占主导的是SP颗粒。软等温剩磁(SOFT)、硬等温剩磁(HIRM)、软磁百分含量(SOFT%)、硬磁百分含量(HARD%)、IRM300mT/SIRM(F300mT)等磁性参数的研究表明,城市土壤矫顽力低,软磁组分高,以铁磁性矿物为主导;黄土高原古土壤也以铁磁性矿物为主导,但HARD%通常高于城市土壤。用磁学参数及组合,能较有效分辨土壤磁性的风化成土作用成因或人为污染成因。

应用XRD和HRTEM研究红粘土中的磁性矿物——以阿尔金新近系彩虹沟组剖面上段红粘土为例

前人已利用岩石磁学法对阿尔金彩虹沟组剖面上段红粘土的磁化率进行了研究,但对其中磁性矿物的种类和物相组合研究仍不足,因此,本文在前人研究的基础上,利用粉末X射线衍射和高分辨透射电镜对该红粘土中的磁性矿物进行物相鉴定和微观结构研究。结果表明,该红粘土中的磁性矿物基本为赤铁矿,这与前人用间接岩石磁学方法研究得出的结论一致。高分辨透射电镜观察下,具有风成形貌特征的赤铁矿为微米级-亚微米级颗粒,多数为大量纳米级赤铁矿组成的多晶集合体,少数载磁矿物颗粒具有磁赤铁矿核+赤铁矿边的组合关系,此外,大量纳米级赤铁矿多晶集合体的存在主要和干旱化事件有关。主要磁性矿物类型和显微结构研究为阿尔金风尘堆积红粘土形成于干旱化事件提供了矿物学证据。

台湾海峡西部表层沉积物磁化率特征

为研究台湾海峡西部表层沉积物磁化率变化特征及其控制因素,对采自平潭至汕尾近海海域的228个表层沉积物样品进行了磁化率分析,得出低频磁化率和频率磁化率值均呈从近岸向外海递减趋势,且厦门湾以北近岸海域的低频磁化率明显高于厦门湾以南的,频率磁化率在平潭岛外侧和汕尾近岸海域相对较高,且自平潭岛向南,有一明显的递减趋势。通过和前人关于台湾海峡西部沉积物类型和重矿物分布研究的对比发现台湾海峡西部表层沉积物磁化率在近岸细粒沉积物中高,外海粗颗粒沉积物中低,磁化率值的变化趋势和沉积物中磁铁矿含量的变化趋势一致,说明台湾海峡西部磁化率和频率磁化率主要受沉积作用和沉积物来源的影响。

土壤磁化率异常在油气勘查中应用试验研究

应用土壤磁化率结合化探、地震、遥感资料，在内蒙西部荒漠区进行大面积油气勘查的综合研究，结果表明土壤磁化率异常与烃异常有相似的分布趋势，并都受构造控制。根据两个含油气局部构造磁化率异常与磁性矿物含量分析结果，认为磁化率异常的成因是由于含油气构造部位次生磁性物质形成的总体效应所致，因此，应用此方法进行油气勘查。

磁化率、岩组与应变:回顾

0 序言本文提示构造地质学家注意磁组构的价值,但也指出了磁组构解释中的某些局限性。这里也指出了地球物理研究中并不总是很重要的某些岩石变形的相对复杂性方面。岩石,尤其是构造变形岩石,其形体变化与其运动历史的某些方面可以由颗粒和矿物组构推演出来,这些工作不仅费时繁索,而且需要某些特定的构造或结构存在。相较之下,磁化率的异向性却可以利用多种具一定形态的样品(一般l(长)=0.82×d(直径)的岩心块)迅速地确定。其最吸引人的特点在于它综合了岩石所有组分的磁效应,并给出一组总平均组构。继而出现了它与岩石组构的关系问题。

磁化率各向异性在沉积岩学岩浆岩学和结构构造学中的应用

一、引言正如Graham（1954）曾指出的那样,磁化率各向异性在研究地质过程中有许多应用。这种各向异性代表岩石的感应磁化强度随方向的变化,主要反映的是岩石中的铁氧化物,特别是磁铁矿和赤铁矿的感应磁化强度在方向上的差异。磁化率各向异性通常用一个椭球来表示,它的主轴从最大到最小依次为K1、K2、K3。虽然椭球形状的确定与磁晶各向异性和仪器技术方面的因素有关（Ellwood等人,待发表,1987）,但一般用岩石中磁性矿物颗粒的分布和形状来进行解释。地质学家在分析磁化率各向异性数据时,所遇到的首要问题是确定磁化率各向异性的地质成因,然后将其与磁性矿物颗粒分布的自然过程联系起来。磁性矿物的分布可以是推断的,也可以是测得的。

中国与西伯利亚黄土磁化率古气候记录-氧化和还原条件下的两种成土模式分析

近20多年来随着中国黄土深入研究,揭示了中国黄土地层磁化率与成土古气候温湿程度基本成正比例关系,黄土地层磁化率也因此成为一个重要的古气候参考指标在第四纪古气候研究中,不仅在黄土堆积物而且也在湖相和海相沉积物中广泛应用.但是中国黄土地层磁化率与古土壤成壤强度(古气候温湿程度)呈正比的模式却不是到处都适用,黄土高原的周边地区就有不少例外的报道.而西伯利亚和阿拉斯加黄土则显示出另一极端的情形,一个完全相反的磁化率特点:在气候干冷期的黄土层获高值,而在气候温湿期的古土壤层获低值.过去的研究一直认为,其磁化率主要是反映古风力大小的变化,与成土作用基本无关.磁学测量研究发现,西伯利亚黄土和古土壤的差别,不仅有颗粒从大到小的变化,而且还有矿物组分变化:如磁赤铁矿从多到少,最后完全消失并取而代之出现了完全不同热磁行为的另一种矿物.这种矿物相变现象难以用单纯的风力强弱来解释.说明中国黄土和西伯利亚黄土可能存在两种不同的机制模式:中国黄土高原大部分处于蒸发量大于降雨量的干旱氧化环境,适当的水分或降雨有利于细小的磁铁矿和磁赤铁矿的形成,使得磁化率与古气候呈正比.而西伯利亚以及相应的高纬度地区,地理上属苔原或苔缘地区,湿润是该区域基本特点.间冰期更加温湿的气候使其湿润增加以致过剩,导致地表成土环境向还原方向移动.它使得喜氧化的强磁性矿物磁赤铁矿和磁铁矿渐趋不稳定,并逐渐转化形成适合其还原环境的弱磁性矿物如褐铁矿或其他铁的硫化物.间冰期气候越潮湿,还原程度也越高,强磁性矿物就被损耗得越多.正是这种高纬度的成土作用可能是导致其古土壤磁化率比黄土更低的主导因素之一.

运用磁化率各向异性方法来确定沉积动力方向综述

从磁化率各向异性特征被发现以来,众多学者开始越来越多的运用这种方法来研究地质问题,特别是在构造地质学、沉积学以及第四纪环境等方面得到广泛应用,本文集中总结阐述运用磁化率各项异性的方法来恢复沉积物沉积时的沉积动力最新研究成果、存在的争议问题及新的研究方向,此外在研究沉积动力之前确定载磁矿物也是至关重要,确定磁性矿物的种类和粒径是岩石磁学研究的基础,因为不同的磁性矿物具有不同的意义的磁化率各项异性特征。

一种分离富集中国黄土中微米级磁性物质的方法

微米级磁性矿物在黄土-古土壤序列中含量不足1%,为了满足多种测试的需要,要尽可能地富集磁性矿物。介绍一种富集方法,即程序地采用浸泡-搅拌(转速为5900r/min)-湿法磁选(磁场梯度范围为0.8～2.5T)-重液分选(d≥2.5)-干法磁选(激磁电流在1～2A之间)的方法,从西峰和段家坡第五层古土壤(分别简称为XS和DS)的上浮物和沉砂中富集出6个不同磁性的矿物组分。经磁化率(MS-2)、磁滞回线(MICROMag2900)测定、高倍显微镜(MPV-3)及扫描电镜(S-3500N)观测,矿物的分散度与磁性分选良好,精选的强磁性组分(XS-4J和DS-4J)中磁性矿物含量约占该组分的30%,富集的磁性矿物种类多,包括含铁粘土、碎屑状磁性矿物和自生磁性矿物,磁选出的矿物代表性强并能满足多项分析测试的需要。湿法磁选(程序3)是流程中操作最复杂的一步,根据XS样的实测结果,这一步磁选的回收率为87.2%。