黃土沉積物中次生細(xì)粒強(qiáng)磁性礦物記錄的古氣候信息

■陳雨

（蘭州大學(xué)甘肅蘭州730000）

黃土沉積物中次生細(xì)粒強(qiáng)磁性礦物記錄的古氣候信息

■陳雨

（蘭州大學(xué)甘肅蘭州730000）

本文筆者將以黃土沉積物和次生細(xì)粒強(qiáng)磁場礦物記錄為出發(fā)點，簡述研究黃土沉積物中次生細(xì)粒強(qiáng)磁性礦物記錄的古氣候信息的方法，闡述其研究結(jié)果，以供相關(guān)人士參考。

黃土沉積物 次生細(xì)粒 強(qiáng)磁性礦物記錄 古氣候信息

0 前言

由于黃土沉積物的特殊性，得到古氣候工作者的廣泛關(guān)注，其中，黃土磁性地層學(xué)與黃土環(huán)境磁學(xué)研究是推動黃土古氣候?qū)W發(fā)展的重要力量。本文將結(jié)合具體區(qū)域，探究黃土沉積物中次生細(xì)粒強(qiáng)磁性礦物記錄的古氣候信息。

1 黃土沉積物

黃土，即基于干燥氣候條件作用下，形成的具有多孔性和柱狀節(jié)理的黃色粉性土。針對濕陷性黃土，在受水浸濕后，會出現(xiàn)大面積的沉陷。黃土，亦被稱之為黃泥土、黃泥巴、大黃土等。黃土沉積物，屬于沉積物的一種，不成層的壚坶沉積物，其顆粒大小處于粘土和細(xì)砂之間，一般為淺黃色或黃褐色，北美、歐洲以及亞洲分布較多。一般情況下，風(fēng)沉積是形成黃土沉積物的主要方式，其鈣質(zhì)常涉及貝殼、牙齒以及骨骼等，部分黃土中蘊含氧化鐵結(jié)核。

2 次生細(xì)粒強(qiáng)磁場礦物記錄

黃土沉積物中古土壤磁化率增強(qiáng)模式成為相關(guān)學(xué)者和專家研究的重點。至今，環(huán)境磁學(xué)、微形態(tài)學(xué)以及地球化學(xué)均對磁化率與古氣候關(guān)系的研究具有一定的輔助性作用，致使學(xué)者已建立大量的磁化率增強(qiáng)模型，其相關(guān)參數(shù)也得到學(xué)術(shù)界的接受和認(rèn)可。

目前，磁化率與黃土成壤過程的關(guān)系得到初步認(rèn)可，但磁化率受成壤過程中的哪類因素影響仍未得到有效解決。黃土沉積物具有質(zhì)地均一、礦物組成結(jié)構(gòu)相似以及植被組合單一等基本特征，溫度與降水則成為影響成壤過程的關(guān)鍵因素?；诖呕首饔孟?，探究古氣候演化情況，諸多學(xué)者認(rèn)為古溫度與古降水均可能對其造成影響，但終究無確鑿定論。

3 研究方法

為探究磁化率的古氣候含義，需明確磁性礦物的磁化率與成壤過程的具體關(guān)系，在此基礎(chǔ)上，剔除無關(guān)部分。磁鐵礦、磁赤鐵礦、赤鐵礦以及針鐵礦是黃土沉積物中的四大磁性礦物。由于磁鐵礦與磁赤鐵礦的單位質(zhì)量磁化率明顯高于赤鐵礦和針鐵礦，因此，黃土沉積物磁化率以磁鐵礦與磁赤鐵礦的含量為基準(zhǔn)。相較而言，基于常溫下，磁鐵礦與磁赤鐵礦的磁學(xué)特征大致相同，以磁晶體粒徑為劃分依據(jù)，可將其分為SP、SD、PSD以及MD等，具體而言，如表1所示。

表1 常用環(huán)境磁學(xué)參數(shù)

其中，PSD與MD顆粒較粗，是基于物理風(fēng)化作用下形成的，其與沉積后的成壤過程并無較大關(guān)系。然而，SP與SD顆粒較細(xì)，屬于次生礦物范疇，其與成壤強(qiáng)度關(guān)系密切。鑒于此，本文取SP與SD顆粒磁鐵礦和磁赤鐵礦含量的磁化率為研究對象，分析其與溫度、降水將的關(guān)系。

本次研究區(qū)域內(nèi)蘊含大面積的黃土沉積物，且河流階段和山前低山區(qū)為主要聚集地，700-1800m為海拔高度。以空間反相位變化為依據(jù)，該地區(qū)溫度與降水與黃土高原的整體格局存在一定差異。鑒于此，本文將研究該地區(qū)的黃土沉積物磁學(xué)特征變化規(guī)律，對次生磁性礦物的古氣候意義進(jìn)行探究。

旅游業(yè)與牧業(yè)是研究區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展主要模式，人煙稀少，黃土沉積物受到工業(yè)與農(nóng)業(yè)的污染相對較少。為保證研究的準(zhǔn)確性，本次研究以深度為2-5cm處的黃土沉積物為主，待采集后，將其放置于實驗室風(fēng)干，且利用瑪瑙研缽將其磨成粉狀，并將適量的樣品放入正方體盒中，且壓實。xlf與xhf以MS2型磁化率儀測定的為標(biāo)準(zhǔn)，利用交變退磁儀和小旋轉(zhuǎn)磁力儀對ARM進(jìn)行測量，以100mT為直流場，而0.05mT為交變場，對xARM進(jìn)行計算。采用MMPM10磁力儀和小旋轉(zhuǎn)磁力儀對IRM和SIRM進(jìn)行測量，且將SIRM施加的強(qiáng)磁場設(shè)置為1T。在VFTB居里稱的作用下，得到J-T曲線與loops曲線。

4 研究結(jié)果

磁鐵礦與磁赤鐵礦是黃土沉積物的主要載磁礦物，因此，兩者的信息可見于常規(guī)磁學(xué)參數(shù)中。實踐證明，不存在直接反映黃土沉積物中次生磁鐵礦和磁赤鐵礦總量的磁學(xué)參數(shù)，但可利用部分粒徑內(nèi)磁性礦物含量推導(dǎo)出總量。一般而言，基于470Hz頻率下所得的磁化率和4700Hz頻率下所得的磁化率，兩者間的差值計算出xfd，是SP/SD過渡帶磁鐵礦和磁赤鐵礦含量的反映。xfd值位于0-14× 10-8m3·kg-1區(qū)間內(nèi)，而xARM值處于0-700×10-5Am2·kg-1，由此證明，不同海拔區(qū)間內(nèi)的SP與SD磁鐵礦與磁赤鐵礦含量存在較大的變化范圍。而xfd%位于1%至9%之間，xARM/SIRM位于10× 10-5-50×10-5mA-1區(qū)間內(nèi)，由此證明，不同樣品中的組成磁性礦物的差異較大。與此同時，海拔不斷升高，各參數(shù)隨之增大，且具有相關(guān)系數(shù)高的特點，由此可見，細(xì)粒磁鐵礦與磁赤鐵礦的總量與強(qiáng)性礦物質(zhì)均呈增加趨勢。

5 討論

相較于溫度而言，降水量變化對黃土沉積物中次生細(xì)粒強(qiáng)磁性礦物質(zhì)數(shù)量的影響更為明顯，但兩者間并不是一直存在正相關(guān)關(guān)系。利用次生細(xì)粒強(qiáng)磁性礦物磁化率等相關(guān)參數(shù)，在恢復(fù)古降水量基礎(chǔ)上，需借助其他參數(shù)達(dá)到輔助的作用，進(jìn)而對古降水量是否超出檢測閥值進(jìn)行判定。

[1]賈佳,王友郡,夏敦勝,溫仰磊,柳加波.黃土沉積物中次生細(xì)粒強(qiáng)磁性礦物記錄的古氣候信息 [J].地球環(huán)境學(xué)報,2014,02:49-55.

[2]王思源.中國南方紅土磁學(xué)特征、起源及其與成土過程關(guān)系研究 [D].浙江大學(xué), 2014.

[3]王濤,劉秀銘,呂鑌,馬明明,趙國永,陳家勝.新疆尼勒克黃土巖石磁學(xué)特征及變化機(jī)制研究 [J].第四紀(jì)研究,2014,03:491-503.

P624[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-5-394-1

陳雨（1988～），女，碩士在讀，研究方向為第四紀(jì)氣候與環(huán)境變化。