磁化率与粒度_矿物的关系及其古环境意义 王建96地理学报
青藏高原腹地湖泊沉积粒度特征及其古环境意义
第２９卷㊀㊀第１期盐湖研究Ｖｏｌ ２９Ｎｏ １２０２１年３月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＡＬＴＬＡＫＥＲＥＳＥＡＲＣＨＭａｒ ２０２１收稿日期:２０２０－０３－３１ꎻ修回日期:２０２０－０４－１７基金项目:国家自然科学基金项目(４１７０１２２３)ꎻ陕西省自然科学基金(Ｎｏ２０１８ＪＭ４００８)作者简介:田庆春(１９８２－)ꎬ男ꎬ博士ꎬ副教授ꎬ研究方向为全球变化与第四纪环境演化ꎮＥｍａｉｌ:ｔｉａｎｑｃｈ２００６＠１２６.ｃｏｍꎮＤＯＩ:１０.１２１１９/ｊ.ｙｈｙｊ.２０２１０１００４青藏高原腹地湖泊沉积粒度特征及其古环境意义田庆春１ꎬ石小静１ꎬ石培宏２(１.山西师范大学地理科学学院ꎬ山西临汾㊀０４１０００ꎻ２.陕西师范大学地理科学与旅游学院ꎬ陕西西安㊀７１０１１９)摘㊀要:选择青藏高原腹地可可西里为研究区ꎬ通过对该区湖泊沉积物粒度参数的分析ꎬ并且与其他环境代用指标进行比较ꎬ探讨了中更新世以来可可西里地区的环境演变ꎮ结果表明:粒度参数的变化特征可以很好地指示湖泊水位的变化ꎬ能反映湖区气候的变化情况ꎬ粒度参数所指示的湖泊水位波动及环境变化得到了其他环境代用指标很好的支持ꎬ说明对沉积物粒度研究是恢复区域气候环境变化的一种有效途径ꎮ同时该区湖泊沉积物粒度参数的变化规律和深海氧同位素曲线在冰期 间冰期旋回尺度上有较好的一致性ꎬ但也出现不同的变化特征ꎬ表明这一区域既有与全球一致的气候特征ꎬ也受区域气候变化影响ꎬ其原因可能与青藏高原的抬升有一定关系ꎮ关键词:青藏高原ꎻ湖泊沉积ꎻ粒度特征ꎻ环境意义中图分类号:Ｐ５１２.２㊀㊀㊀㊀文献标识码:㊀㊀㊀㊀文章编号:１００８－８５８Ｘ(２０２１)０１－００２５－０８㊀㊀粒度作为气候代用指标在恢复古气候㊁古环境中得到了广泛的应用ꎮ因粒度的组分与搬运介质㊁方式及后期沉积环境有关ꎬ因此在一定的区域条件下ꎬ粒度特征能反映沉积物的成因ꎬ对指示区域气候演化有重要意义ꎮ黄土沉积物粒度研究表明ꎬ其沉积物粒度大小能很好地指示东亚冬季风强弱的变化[１]ꎮ在深海沉积研究中ꎬ可用沉积物粒度值来反映洋流流速以及搬运能力的大小ꎮ湖泊沉积研究发现ꎬ湖泊沉积物粒度受到湖泊水体能量的控制ꎬ粒度的粗细代表水动力的大小及入湖水量的多少ꎬ可在一定程度上指示湖区降水量的变化ꎬ进而反映气候的干湿变化[２]ꎮ青藏高原不管是在环境变化驱动还是响应方面都在全球气候变化中起到了重要的作用[３－４]ꎮ位于高原腹地的可可西里地区ꎬ受人类生产生活干扰很小ꎬ本研究选择可可西里地区为研究区ꎬ通过对可可西里地区古湖泊沉积物粒度各组分特征进行分析ꎬ从而对该区湖泊及其湖区气候环境演化进行探讨ꎮ１㊀研究区概况可可西里位于昆仑山脉以南的青藏高原腹地ꎬ东至青藏公路ꎬ西至青海省界ꎬ南到唐古拉山脉ꎮ研究区内沉积物主要为晚第四纪的松散沉积物ꎬ主要包括冲积㊁洪积以及一些冰水堆积的砂砾石层ꎮ可可西里海拔４２００~６８６０ｍꎬ面积约为４５０ˑ１０４ｈｍ２ꎬ年均气温变化波动在－１０ ０~４ １ħ之间ꎬ年平均降水量变化在１７３ ０~４９４ ９ｍｍꎬ雨热同期ꎬ降水量集中在夏季[５]ꎮ该区植被以高寒草原为主ꎮ岩芯取自可可西里东部边缘ꎬ位置３５ʎ１３ᶄ０５ᵡＮꎬ９３ʎ５５ᶄ５２.２ᵡＥꎬ距青藏公路约３０ｋｍ(图１)ꎬ编号为ＢＤＱ０６ꎬ长１０６ｍꎬ取芯率在９０％以上ꎬ取芯时间为２００６年８月ꎮ野外将岩芯密封后运回实验室ꎬ按２ｃｍ分样ꎬ岩芯颜色主要为浅绿色ꎬ同时夹杂一些其它颜色(黄色㊁褐色㊁铁锈色等)ꎮ盐湖研究第２９卷图１㊀采样位置图Ｆｉｇ １㊀Ｔｈｅｓａｍｐｌｅｓｉｔｅ２㊀研究方法以１０ｃｍ间距对沉积物岩芯进行粒度样品的取样ꎬ并且以１０~２０ｃｍ不等间隔取得古地磁样品ꎮ粒度测试首先除去样品中的有机质(用Ｈ２Ｏ２/１０％)和碳酸盐(用ＨＣｌ/１０％)ꎬ加入蒸馏水静置１２ｈ后ꎬ将上层清水抽至约剩２０ｍＬ时加入１０ｍＬ分散剂ꎬ放入超声波震荡仪ꎬ震荡５ｍｉｎ后加入Ｍａｓｔｅｒｓｉｚｅｒ２０００激光粒度仪(英国ＭａｌｖｅｒｎＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ公司)进行测试ꎮ为了更好地分析湖泊沉积物粒度的气候意义ꎬ同时测定了总有机碳㊁磁化率和色度等气候代用指标进行对比分析ꎬ具体测试方法见参考文献[６]ꎮ图２㊀ＢＤＱ０６孔古地磁测试结果Ｆｉｇ ２㊀ＰａｌｅｏｇｅｏｍａｇｎｅｔｉｃｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｏｆＢＤＱ０６ｃｏｒｅ６２第１期田庆春ꎬ等:青藏高原腹地湖泊沉积粒度特征及其古环境意义㊀㊀古地磁从钻孔岩芯取得２ｃｍ的立方体ꎬ通过２Ｇ超导磁力仪(２Ｇ－７５５ＲＭａｇｎｅｔｏｍｅｔｅｒ)和热退磁仪(ＭＭＴＤ６０)进行测试ꎮ共测试样品３５３个ꎬ有效数据占８０％ꎮ古地磁和粒度的测试均在兰州大学西部环境教育部重点实验室完成ꎮ３㊀年代确定ＢＤＱ０６孔年代框架建立在磁性地层学的基础上ꎬ磁性测量结果如图２ꎮ高原东部若尔盖盆地ＲＨ孔磁性地层研究结果显示ꎬＢ/Ｍ界限位于１０８ｍ处ꎬ同时在布容世内出现了９次极性漂移事件[７]ꎬ大部分极性漂移事件可与本钻孔相对应ꎬ将本钻孔极性漂移事件与标准极性柱对比[８－１０]ꎬ同时结合轨道调谐的方法ꎬ建立了ＢＤＱ０６孔的年代框架ꎬ轨道调谐具体方法㊁步骤见参考文献[６]ꎮ４㊀分析与结果沉积物颗粒的粗细程度常常能反映出沉积时期水动力的大小ꎮ根据湖泊水动力学原理ꎬ湖水动力大小和湖泊水体深度呈反比ꎬ因此沉积物粒度从湖岸至湖心呈现出由粗到细的逐渐过渡ꎬ呈环带状与湖岸线平行ꎬ也即湖泊沉积物粒度分布大致表现出由湖岸至湖心从砾 砂 粉砂 粘土的沉积特征ꎮ当沉积物粗颗粒含量较大时说明采样点离湖岸近ꎬ湖水面积缩小ꎬ反映气候较为干旱ꎻ如果沉积物中细颗粒占优ꎬ则说明采样点距离湖岸较远ꎬ湖水面积扩张ꎬ反映气候相对较为湿润[１１－１３]ꎮ陈敬安等[１４]通过对不同时间尺度㊁不同分辨率沉积物的综合研究认为ꎬ此结论只适用于百年㊁千年的较低分辨率的研究ꎬ不同时间尺度㊁不同分辨率的研究沉积物粒度所指示的环境信息可能会出现不同的结果ꎮ湖泊沉积除受到水动力大小的影响外ꎬ还受到其它素的影响ꎬ如构造运动等ꎬ湖泊沉积物平均粒径㊁粘土含量等在反映沉积环境时存在一定的局限性[１５]ꎮ因此ꎬ除平均粒径(Ｍｚ)㊁粘土含量(<４μｍ)等ꎬ还计算了标准偏差㊁偏度系数及峰态ꎬ这有助于更好地恢复沉积环境ꎮ图３㊀ＢＤＱ０６孔岩性特征与粒度参数变化曲线Ｆｉｇ ３㊀ＬｉｔｈｏｌｏｇｉｃａｌｆｅａｔｕｒｅｓａｎｄｇｒａｉｎｓｉｚｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｉｎｃｏｒｅＢＤＱ０６７２盐湖研究第２９卷㊀㊀粒度参数的计算利用Ｆｏｌｋ与Ｗａｒｄ的图解法公式[１６]ꎮ标准偏差(σ１)可以反映出沉积物的分选性ꎬ即沉积物粒径粗细的均匀程度ꎬ其值愈小ꎬ表明沉积物分选程度愈好ꎬ沉积时期水动力条件愈弱ꎻ反之则显示沉积时水的动能较强ꎮ偏度(ＳＫ)可指示沉积物粒度频率曲线的对称性[１７]ꎬ也就是将沉积物粒度频率曲线与正态分布曲线对比时ꎬ其主峰相对的偏离程度ꎮ负偏时ꎬ沉积物粒度组成为粗偏ꎻ正偏则为沉积物细偏[１８]ꎮ峰态(ＫＧ)可以表征与正态分布曲线对比时ꎬ该曲线是尖峰还是相对的宽峰ꎮ假设正态曲线峰态为０的时候ꎬ沉积物粒度峰态偏正则是窄峰ꎬ偏负则为宽峰ꎬ峰态在一定程度上能反映沉积物的沉积动力来源及其性质[１９]ꎮ对各沉积物样品进行粒度频率曲线分析ꎬ发现粒度频率曲线主要表现为三种形态(图４)ꎬ图４－ａ类型一般出现在粘土含量较高的层位ꎬ指示湖泊水体较大㊁水动力较小ꎬ沉积物环境较为稳定ꎮ图４－ｂ主要是出现在粘土含量高值向低值转变ꎬ或者是由低值向高值转变的一些层位ꎬ但峰值仍小于１００μｍꎬ说明此时湖泊沉积物来源仍以流水搬运为主ꎬ湖盆面积较小ꎬ水动力变化较为频繁ꎮ图４－ｃ主要出现在粗颗粒含量较大的层位ꎬ而且粗颗粒组分峰值大于１００μｍꎬ指示湖水不稳定ꎬ湖水面积减小ꎬ水动力较大ꎬ湖泊沉积物既有流水搬运ꎬ也存在风力输送[２０－２２]ꎻ由图３可以看图４㊀沉积物粒度的频率曲线特征Ｆｉｇ ４㊀Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｕｒｖｅｏｆｓｅｄｉｍｅｎｔｇｒａｉｎｓｉｚｅ出ꎬ粒度参数的变化特征与岩性有较好的相关性ꎬ沉积岩芯为粗粒物质时ꎬ对应的粒径值大ꎬ分选程度较差ꎻ相反粒度较细ꎬ对应粒径值小ꎬ分选性较好ꎮ并且ꎬ和深海氧同位素曲线相比ꎬ整体趋势上有很好的一致性ꎬ可根据岩性沉积特征㊁粒度参数及各气候代用指标曲线波动特征对该区气候变化过程进行划分ꎮ前人研究发现青藏高原在中更新世以来经历了三次快速隆升时期ꎬ分别为~０.６㊁０.３６和０.１６Ｍａ[２３－２４]ꎬ而ＢＤＱ０６孔在这三个阶段沉积物粒度明显变粗ꎬ其余指标也发生明显变化ꎬ可能也与高原的构造隆升有关ꎬ因此将这三个时间点作为划分气候阶段的时间节点ꎮＭＩＳ１２阶段(４６０ｋａＢＰ前后)后全球气候发生明显变化ꎬ称为中布容事件[２５]ꎬ本区气候在这个时间段也有明显的转变ꎬ因此也将４６０ｋａ作为气候阶段划分的时间节点ꎮ根据上述４个时间节点将可可西里中更新世以来的环境演化分５个阶段进行讨论(图３ꎬ图５)ꎬ并且将其与ＬＲ０４及察尔汗ＣＫ６孔[２６]㊁若尔盖盆地的ＲＭ[２３]和ＲＨ孔记录[２７]进行对比分析(图６)ꎮ图５㊀ＢＤＱ０６孔粒度指标与其它指标对比Ｆｉｇ ５㊀ＣｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｍｅａｎｇｒａｉｎｓｉｚｅａｎｄｏｔｈｅｒｉｎｄｉｃｅｓｏｆＢＤＱ０６ｃｏｒｅ８２第１期田庆春ꎬ等:青藏高原腹地湖泊沉积粒度特征及其古环境意义５阶段(９２９~６００ｋａ):本阶段与ＭＩＳ２３－１６时间上相当ꎬ<４μｍ粒径组分出现几个较大的峰值ꎬ时间上对应于ＭＩＳ２３㊁２１㊁１９和１７阶段ꎬ标准偏差为负偏ꎬ说明分选较好ꎻ偏度(ＳＫ)为正偏态ꎬ平均粒径(ＭＺ)在９ф左右ꎬ接近整个钻孔的最大值ꎬ说明沉积物粒度偏向细颗粒ꎮ相应的>６３μｍ粒径组分为低值ꎬ粒度频率曲线为图４－ａ类型ꎬ表明沉积环境相对稳定ꎻ标准偏差(σ１)接近整个钻孔最小值ꎬ说明湖泊动能较弱ꎬ分选较好ꎬ湖泊水体深度相对较大ꎻ相同层位的ＴＯＣ㊁磁化率和色度ａ∗都为高值ꎬ说明气候相对温暖ꎮ与<４μｍ粒径组分峰值相间隔的层位ꎬ各粒度参数都显示出相反的特征ꎬ时间上对应于ＭＩＳ２２㊁２０㊁１８和１６阶段ꎬ平均粒径值为高值段ꎬ说明湖水动能较大ꎬ当时的水深相对较小ꎻ其他指标也显示环境较冷ꎮ总的来说ꎬ本阶段环境相对湿润ꎬ中间出现几次短暂干旱期ꎮＬＲ０４㊁ＣＫ６及若尔盖盆地的ＲＨ和ＲＭ孔都显示明显的峰谷变化ꎬ尤其是ＲＨ孔有机碳同位素波动明显峰值最大ꎬ说明在间冰期环境较好(图６)ꎮ在玉龙山(云南)三千米的高度发现古土壤ꎬ代表湿热环境ꎬ年代在７００~５００ｋａ左右[２８]ꎬ与本阶段湿润期环境类似ꎮ而玉龙山现代土壤为寒冷条件下的弱生草灰化土ꎬ反映青藏图６㊀ＢＤＱ０６孔<４μｍ粒径组分与其他地质记录对比Ｆｉｇ ６㊀<４μｍｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｃｏｒｅＢＤＱ０６ｗｉｔｈｏｔｈｅｒｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｒｅｃｏｒｄｓ高原东南部在７００~５００ｋａ以来呈大幅度隆升[２８]ꎬ时间上与昆 黄运动一致[２３－２４]ꎮ而高原东部边缘地区黄土也显示该时段早期气候比较暖湿ꎬ约０.８８~０.６５Ｍａ气候较为暖湿ꎬ之后变为冷湿ꎬ后期气候变冷㊁变干[２９]ꎮ４阶段(６００~４６０ｋａ):本段粒度各参数的变化与上一阶段基本一致ꎬ但粘土含量稍有降低ꎬ平均粒径(ＭＺ)值为８ф左右ꎬ说明沉积物颗粒比上一阶段稍粗ꎬ标准偏差(σ１)比上一阶段要大ꎬ说明水动力条件要强一些ꎮ对应于ＭＩＳ１５~１３ꎬ偏度(ＳＫ)显示正偏态ꎬ表明此阶段水动力条件虽有增强趋势ꎬ但仍有不少的细颗粒沉积ꎬ指示湖水仍相对较深ꎮ后期平均粒径及其他参数波动较为频繁ꎬ说明水动力条件变得相对不太稳定ꎬ反映出湖区气候条件变化较快ꎻＴＯＣ㊁磁化率及色度ａ∗都比上一阶段有一定的降低ꎬ说明气候向趋冷㊁趋干转变ꎮ粒度频率曲线以图４－ｂ为主ꎬ这也说明了沉积环境变得比之前要相对复杂ꎮＬＲ０４显示环境条件较好ꎬ而青藏高原几个记录也显示从这一时段开始环境条件较差ꎬ但后期有转好趋势ꎮ崔之久等[２４]认为昆 黄运动使高原达到临界高度ꎬ使高原进入冰冻圈ꎮ使气候变冷㊁变干ꎬ沙漠扩展ꎬ湖盆面积缩小ꎬ这与本区气候变化一致ꎮ从本阶段开始沉积物明显较之前粗ꎮ同时高原达到临界高度ꎬ冷高压加强ꎬ使冬季风携带粉尘能力加强ꎬ黄土沉积的颗粒增粗ꎬ范围扩大ꎬ并首次越过秦岭ꎮ刘东生[３０]等曾提出青藏高原 戈壁沙漠 黄土形成是一个彼此相关的耦合系统ꎬ因此本阶段气候变干与西北地区气候变干成因上可能有一定的联系ꎬ也与青藏高原的隆升相关ꎮ３阶段(４６０~３６０ｋａ):本段<４μｍ粒径组分波动幅度不大ꎬ但其百分含量比上一阶段要小ꎬ维持在一个中等水平ꎬ相当于ＭＩＳ１２~１１ꎮ偏度(ＳＫ)㊁峰度(ＫＧ)㊁平均粒径(ＭＺ)都表现出波动比较平稳㊁数值偏大ꎬ显示湖泊水动力条件相对比较稳定ꎬ沉积物以细砂㊁粉砂等稍粗颗粒为主ꎬ分选较差ꎮ频率曲线以图４－ｂ与４－ｃ两种为主ꎬ说明水动力条件变大ꎬ由上一阶段的湖水深度较深变得较浅ꎮ总的来说ꎬ本阶段气候要稍干一些ꎬ部分时段有风成沉积物进入ꎻ其他环境代用指标也都处在较低的水平ꎬ后期波动增大ꎮＬＲ０４在ＭＩＳ１１阶段显示峰值较高ꎬＣＫ６孔和若尔盖与本９２盐湖研究第２９卷钻孔记录相似ꎬ峰值相对较小(图６)ꎮ对照前人的研究结论ꎬ构造累计效应使高原气候明显变干[３１]ꎬ从而使本阶段沉积物中不仅有流水携带ꎬ还加入了风尘沉积物ꎮ２阶段(３６０~１６０ｋａ):本段<４μｍ粒径组分百分含量出现几个较大的峰值ꎬ但都持续较为短暂的时间ꎬ与ＭＩＳ１０~６阶段相当ꎮ偏度(ＳＫ)㊁峰度(ＫＧ)㊁平均粒径(ＭＺ)也都表现出同样的特征ꎬ标准偏差(σ１)波动较为频繁ꎬ粘土含量峰值时期频率曲线以图４－ａ为主ꎬ谷值时期以图４－ｃ为主ꎬ说明湖泊水体波动较为频繁ꎻＴＯＣ㊁磁化率和色度ａ∗表现出对应的峰值ꎬ说明湿润期温度也较高ꎬ但峰谷交替频率较快ꎬ说明本区气候不稳定的特性ꎬ冷干暖湿交替变得较快ꎮＬＲ０４波动比之前稍有增大ꎬＣＫ６孔由于分辨率较低只能显示这一阶段气候波动的峰值较高ꎬ而若尔盖盆地的沉积记录显示在ＭＩＳ１０~９阶段ꎬ环境指标在整体平稳的背景下波动较为强烈ꎬ且峰值较高ꎬ与本区记录相一致ꎻ同期的黄土沉积显示黄土 古土壤旋回更加醒目[３２]ꎮ施雅风等[３３]认为气候的波动可能是在构造隆升下高原气候系统剧烈调整的表现ꎮ构造隆升可能使高原充当了放大器的作用[２３ꎬ３３－３４]ꎬ距今３６０ｋａ可能存在一次快速隆升[２３]ꎮ可能正是由于高原的隆升ꎬ使高原上升到了新的高度ꎬ激发了亚洲季风的深入ꎬ增加了高原的热源以及冷源的效应ꎬ使暖期更暖ꎬ冷期更冷ꎬ气候变得不太稳定ꎮ１阶段(１６０~５ｋａ):本段时间对应于ＭＩＳ６晚期~ＭＩＳ１ꎮ在１６０~１２０ｋａꎬ平均粒径(ＭＺ)呈现出一个很大的谷值ꎬ偏度(ＳＫ)呈明显的负偏ꎬ峰度(ＫＧ)和标准偏差(σ１)值都比较大ꎬ说明沉积物分选较差ꎬ以粗颗粒沉积为主ꎬ>６３μｍ粒径组分百分含量达到６０％以上ꎻＴＯＣ㊁磁化率和色度ａ∗都为低值ꎬ说明该时段湖水较浅ꎬ湖区气候较为干旱ꎬ这可能与高原的进一步快速隆升有关[２３ꎬ３５]ꎬ使得印度季风难以北进ꎬ高原内部变得寒冷干燥ꎻ同时西伯利亚 蒙古高压加强ꎬ同期黄土沉积Ｌ２黄土颗粒较粗ꎬ磁化率值为低值ꎬ时间上对应于ＭＩＳ６阶段ꎮ而在１２０~８０ｋａꎬ平均粒径(ＭＺ)为一峰值ꎬ偏度(ＳＫ)为正偏ꎬ峰度(ＫＧ)和标准偏差(σ１)都为较低的值ꎬ频率曲线以图４－ａ为主ꎬ说明此段湖水动力较弱ꎬ分选较好ꎬ沉积物偏向细颗粒ꎻＴＯＣ㊁磁化率和色度ａ∗都为相对的高值ꎬ但没有达到钻孔最大值ꎬ说明温度偏低ꎬ指示湖泊水体较深ꎬ湖区气候相对湿润ꎬ时间上对应于ＭＩＳ５阶段ꎮ此后<４μｍ粒径组分百分含量开始降低ꎬ偏度(ＳＫ)开始负偏ꎬ峰度(ＫＧ)和标准偏差(σ１)逐渐增大ꎬ说明水动力增大ꎬ湖泊水体开始缩小ꎬ湖区气候变得干旱ꎮ在４０ｋａ左右ꎬ<４μｍ粒径组分百分含量为一峰值ꎬ偏度(ＳＫ)为正偏ꎬ沉积物粒度偏细ꎬ说明湖泊水体出现短暂增大ꎻＴＯＣ㊁磁化率和色度ａ∗都出现一个小的峰值ꎬ与ＭＩＳ３阶段的暖湿气候期相对应[３６]ꎮ直到一万年以来ꎬ<４μｍ粒径组分百分含量呈现出上升趋势ꎬ相应的偏度(ＳＫ)也为正偏ꎬ标准偏差(σ１)逐渐减小ꎬ说明湖水动能逐渐减小ꎬ分选性逐渐变好ꎬ指示湖泊水体逐渐增大ꎬ气候开始变得湿润ꎻ其他指标也呈现出升高的趋势ꎬ可能与全新世气候升温相一致ꎮ大约在距今５ｋａ左右湖泊被河流切穿ꎬ湖相沉积结束ꎬ转为河流相沉积ꎮ其他几个地质记录的变化特征整体上与本区域记录基本上保持一致ꎬ但每个阶段内部有不同变化ꎬ这也说明全球变化整体趋势是一致的ꎬ但不同地区都表现出明显的区域特征ꎮ５㊀结㊀论通过对可可西里边缘区古湖泊(ＢＤＱ０６孔)沉积物粒度的分析ꎬ初步得到以下结论ꎮ１)粒度与岩性有较好的对应关系ꎬ同时得到其他代用指标较好的支持ꎬ说明沉积物粒度可作为指示古环境变化的替代性指标ꎮ２)ＢＤＱ０６孔沉积物粒度显示可可西里地区早更新世晚期至中更新世早期气候湿润ꎬ此后气候偏干ꎬ直至中更新世晚期出现快速干湿交替的变化特征ꎬ晚更新世经历了末次间冰期的湿润期ꎬ其它时段气候偏干ꎮ３)ＢＤＱ０６孔湖泊沉积物粒度指标和深海氧同位素在整体趋势上较为一致ꎬ但也受区域气候变化影响ꎬ这可能与高原的抬升有一定关系ꎬ因此本区域气候与全球气候之间的关系研究有重要意义ꎮ沉积物粒度是恢复古环境演化的一条有效途径ꎬ同时由于粒度沉积后受到其他影响因素较小ꎬ０３第１期田庆春ꎬ等:青藏高原腹地湖泊沉积粒度特征及其古环境意义测量简单㊁经济ꎬ受到不少学者的青睐ꎮ通过以上分析ꎬ可以看出粒度和岩性之间有很好的对应关系ꎬ能在一定程度上反映出湖泊水体的变化特征ꎬ但由于粒度在沉积过程中除受到湖泊本身因素影响外ꎬ还受到湖区其他一些因素的影响ꎬ如构造运动㊁短暂暴雨等ꎬ因此粒度指示的环境信息相对较为复杂ꎮ对于古环境的准确恢复ꎬ单一指标难免得出片面的结论ꎬ因此在分析过程中需要结合其他的气候指标进行相互印证ꎮ参考文献:[１]㊀ＰｏｒｔｅｒＳＣꎬＡｎＺ.ＣｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｃｌｉｍａｔｅｅｖｅｎｔｓｉｎｔｈｅｎｏｒｔｈＡｔｌａｎｔｉｃａｎｄＣｈｉｎａｄｕｒｉｎｇｔｈｅｌａｓｔｇｌａｃｉａｔｉｏｎ[Ｊ].Ｎａｔｕｒｅꎬ１９９５ꎬ３７５:３０５－３０８.[２]㊀ＢｉａｎｃｈｉＧＧꎬＭｃＣａｖｅＩＮ.ＨｏｌｏｃｅｎｅｐｅｒｉｏｄｉｃｉｔｙｉｎＮｏｒｔｈＡｔｌａｎ￣ｔｉｃｃｌｉｍａｔｅａｎｄｄｅｅｐｏｃｅａｎｆｌｏｗｓｏｕｔｈｏｆＩｃｅｌａｎｄ[Ｊ].Ｎａｔｕｒｅꎬ１９９９ꎬ３９(７):５１５－５１７.[３]㊀ＳｔｏｃｅｒＴＦꎬＱｉｎＤꎬＰｌａｔｔｎｅｒＧＫꎬｅｔａｌ.ＩＰＣＣꎬ２０１３:ｃｌｉｍａｔｅｃｈａｎｇｅ２０１３:ｔｈｅｐｈｙｓｉｃａｌｓｃｉｅｎｃｅｂａｓｉｓ[Ｃ]//ＣｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｗｏｒｋｉｎｇｇｒｏｕｐＩｔｏｔｈｅｆｉｆｔｈａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｒｅｐｏｒｔｏｆｔｈｅｉｎｔｅｒｇｏｖ￣ｅｒｎｍｅｎｔａｌｐａｎｅｌｏｎｃｌｉｍａｔｅｃｈａｎｇｅ.Ｇｅｎｅｖａ:ＩｎｔｅｒｇｏｖｅｒｎｍｅｎｔａｌＰａｎｅｌｏｎＣｌｉｍａｔｅＣｈａｎｇｅꎬ２０１３[４]㊀葛肖虹ꎬ刘俊来ꎬ任收麦ꎬ等.青藏高原隆升对中国构造地貌形成㊁气候环境变迁与古人类迁徙的影响[Ｊ].中国地质ꎬ２０１４ꎬ㊀４１(３):６９８－７１４.[５]㊀何蕾ꎬ韩凤清ꎬ韩文霞ꎬ等.青海可可西里地区勒斜武担湖水化学特征研究[Ｊ].盐湖研究ꎬ２０１５ꎬ２３(２):２８－３３[６]㊀田庆春.青藏高原腹地湖泊沉积记录的中更新世以来的气候变化[Ｄ].兰州:兰州大学２０１２.[７]㊀陈发虎ꎬ王苏民ꎬ李吉均ꎬ等.青藏高原若尔盖湖芯磁性地层研究[Ｊ].中国科学(Ｂ辑)ꎬ１９９５ꎬ２５(７):７７２－７７７[８]㊀ＣａｎｄｅＳＣꎬＫｅｎｔＤＶ.ＲｅｖｉｓｅｄｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｇｅｏｍａｇｎｅｔｉｃｐｏｌａｒｉｔｙｔｉｍｅｓｃａｌｅｆｏｒｔｈｅＬａｔｅＣｒｅｔｅｃｅｏｕｓａｎｄＣｅｎｏｚｏｉｃ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＧｅｏｐｈｙｓｉｃａｌＲｅｓｅａｒｃｈꎬ１９９５ꎬ１００:６０９３－６０９５[９]㊀ＬａｎｇｅｒｅｉｓＣＧꎬＤｅｋｋｅｒｓＭＪꎬｄｅＬａｎｇｅＧＪꎬｅｔａｌ.Ｍａｇｎｅ￣ｔｏｓｔｒａｔｉｇｒａｐｈｙａｎｄａｓｔｒｏｎｏｍｉｃａｌｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｌａｓｔ１.１ＭｙｒｆｒｏｍａｎｅａｓｔｅｒｎＭｅｄｉｔｅｒｒａｎｅａｎｐｉｓｔｏｎｃｏｒｅａｎｄｄａｔｉｎｇｏｆｓｈｏｒｔｅｖｅｎｔｓｉｎｔｈｅＢｒｕｎｈｅｓ[Ｊ].Ｇｅｏｐｈｙｓ.Ｊ.Ｉｎｔ.１９９７ꎬ１２９:７５－９４. 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中国第四纪黄土环境磁学古气候环境研究概述
中国第四纪黄土环境磁学古气候环境研究概述冯 宇（成都理工大学地球科学学院，四川 成都 ６１００５９）摘要：在中国的黄土沉积序列中具有大量自晚新生代以来可以用于古气候演化重塑的信息。
第四纪黄土中的岩石矿物的磁性特征，可以有效的应用在古气候的研究之中。
有研究表明磁化率与夏季风强弱变化具有密切的关系，可以将其作为替代性指标，将其运用在古气候的演变研究之中，有助于人们更直观的了解古气候的变化过程。
关键词：第四纪黄土；环境磁学；古气候引言：环境磁学是一门比较年轻的交叉学科，它涉及到磁学、地求科学和环境科学这几个学科，其主要是利用岩石（矿物）的各种磁学参数，对过去环境的变化进行反演。
１９６７年Ｔｈｏｍｐｓｏｎ首先提出了环境磁学的概念，而后在其１９８６年出版的《Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｍａｇｎｅｔｉｓｍ》一书中对环境磁学进行了详细的定义。
矿物颗粒在沉积过程中所处的环境不同会使其磁学性质不同，因此对黄土中的磁性矿物进行研究就可以为反演出古环境提供有力的依据，从而重建古气候环境的演变过程。
１．磁性矿物来源黄土沉积中磁铁矿（ｍａｇｎｅｔｉｔｅ）、磁赤铁矿（ｍａｇｈｅｍｉｔｅ）和赤铁矿（ｈｅｍａｔｉｔｅ）是最主要的磁性矿物。
其中，磁铁矿和磁赤铁矿对黄土的磁化率、剩磁贡献是最大的，通常将它们作为最主要的磁性载体。
磁铁矿在成因上不仅有原生成因的，还有次生成因的。
一般来说，原生成因的磁铁矿通常较次生成因的来说矿物的颗粒更粗。
而黄土沉积物中的磁赤铁普遍被认为是次生的，其在土壤磁学的研究具有十分重要的地位，它可以为我们了解土壤形成的时候所处的环境提供许多难得的信息，还有研究表明，磁铁矿的含量可以用于指示黄土沉积物的土壤化程度。
２．磁性矿物粒度特征黄土沉积物中的磁性矿物颗粒的磁畴状态也是黄土磁学研究的一个重要内容。
其中，许多学者人为沉积物中的磁性颗粒的粒度分布会对沉积物的磁化率造成重大的影响，引来了许多学者的关注。
在对矿物颗粒的磁畴状态进行研究的时候必须目标明确，要针对某一个确定的矿物才行，因为同一粒度的不同磁性矿物可以表现出不同的磁畴状态。
田洋玛珥湖中更新世以来磁化率特征及其环境意义
田洋玛珥湖中更新世以来磁化率特征及其环境意义杨士雄;郑卓;宗永强;李杰;黄康有【摘要】对雷州半岛东南部的田洋玛珥湖TYC孔前40 m岩芯进行了研究,结果表明,磁化率与孢粉有很好的对应关系,因而磁化率值的高低变化能够作为该区气候环境变化的替代指标.沉积物磁化率与气候变化的关系为:磁化率的低值与气候暖湿对应；磁化率的高值则与气候寒冷或温凉相对应.中更新世以来,田洋玛珥湖气候环境演化经历了9个不同的阶段:346～301.4 kaBP,气候相对暖湿.301.4 ～248.8 kaBP,气候寒冷干燥.248.8 ～ 188.8 kaBP,气候相对暖湿.188.8～125.2 kaBP,气候寒冷干燥.125.2～69.3 kaBP,气候较为暖湿.69.3 ～ 40.43 kaBP,气候偏凉.40.43 ～25.5 kaBP,气候偏凉但较上阶段温度低,此时玛珥湖呈现出沼泽化过渡阶段.25.5～10.8 kaBP,气候寒冷干燥,玛珥湖干枯成为干玛珥湖.10.8 kaBP以来,由于后期人类活动对玛珥湖的改造,致使磁化率值不断升高.%The Tianyang Maar Lake is situated in the southeastern Leizhou Peninsula, the transitional climate zone between tropical and subtropical region of China. In this paper, a study was carried out on the upper 40 meters of core TYC collected from the Tianyang Maar Lake. The results suggest that magnetic susceptibility (MS) correlates well with pollen records. Thus, variations of MS can be used as an indicator for climate and environmental changes in the Tianyang Maar Lake. Generally, a low MS indicates a warm and humid environmental condition, while a high MS suggests a cold or cool environment. Results of the MS analysis suggest that the environmental history of the Tianyang Maar lake area since the Middle Pleistocene can be divided into 9 stages; 346 ~301.4 ka BP, the climate was relatively warmand humid. 301. 4 -248. 8 ka BP, the climate became relatively cool and dry. 248. 8 ~ 188. 8 ka BP, the climate was warm and humid. 188. 8 ~ 125. 2 ka BP, it was cold and dry. 125. 2 - 69. 3 ka BP, the climate was relatively warm and humid. 69. 3 -40. 43 ka BP, the climate was cool. 40. 43 -25. 5 ka BP,the climate was cool and the temperature was lower than the former stage, with a swamping transitional environment in Tianyang Maar Lake. 25.5 - 10.8 ka BP, the climate got even colder and drier, the water of Tianyang Maar Lake almost dried up. During the last 10. 8 ka BP, the existence of human activities has probably resulted in high MS values.【期刊名称】《中山大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(051)003【总页数】7页(P121-127)【关键词】玛珥湖;中更新世;磁化率;孢粉;热带华南【作者】杨士雄;郑卓;宗永强;李杰;黄康有【作者单位】中山大学地球科学系,广东广州510275;中山大学地球科学系,广东广州510275;香港大学地球科学系,中国香港;中山大学地球科学系,广东广州510275;中山大学地球科学系,广东广州510275【正文语种】中文【中图分类】P534.63随着全球变化研究的不断深入，建立高分辨率的古气候、古环境指标，重建古气候、古环境记录，已成为日趋迫切的关键问题。
渭河上游全新世黄土-古土壤序列磁化率及影响因素分析
粒 度的关 系会 因具体条 件 不 同而产 生很大 的差 异［． ６ 粒度 分布 对 于磁 化 率 的 影 响 已在 黄 土一古 土 壤 序 ］ 列 和陆相 和冰川 湖泊［ 中得 到广 泛 的证 实． 文通 过对 甘肃 庄 浪 徐 家 碾序 列 磁 化 率 与粒 度 的研 究 ， ９ 本 试 图探讨 两者 的相关性 及 磁化 率 的变化机 制．
的变化 代表 了夏季 风 的强弱 ， 而＞ ３ ／ 的黄 土粒级含 量 也 可作 为东 亚 冬季 风 的 良好 替 代 性 指标 ［ ． ０ｍ ｚ ５ 黄 ］
土 中磁 化率 的大小 不仅 取决 于所 含 的铁磁 性矿 物 的数量 ， 受 到其颗 粒 大 小 ， 也 即粒 度 分 布 的影 响 ． 磁化
关 键 词 ： 河上 游 ， 土 一古 土 壤 ； 化 率 渭 黄 磁
中图分类号 ：１ ３ ２ Ｓ ５．
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ：Ｏ １ ｏ ９ （０ ６ Ｏ— ０ Ｏ 一Ｏ ｌ０－ ４ ｌ２ ０ ）３ ０５ ５
在 黄土 一古 土壤序 列 中 ， 沉积 物 的磁化 率及 粒度 分别是 两 种重 要 的古 环 境替 代 指 标ｕ 川 ． 化 率 磁
粒 组 分 （ ５ ｍ） 细粉 砂 组 分 （ Ｏ ５ ＜ ， １ 一 ｍ） 磁 化 率 呈 正 相 关 关 系 。 粉 砂 组 分 （０ １ ￣ ， 粒 组 分 （ 与 粗 ５ — ０ ｍ） 砂 ＞ ５ “ 与 磁 化 率 呈 反相 关 关 系． 次 ， 粒 度 分 离后 磁 化 率 贡 献 的 测 量 计 算 ， 果 指 出粗 粉 砂 （ ０ １￣ 在 Ｏ ｍ） 其 对 结 ５ — ０ ｍ）
黄土高原2.6Ma以来伊利石结晶度变化及其古环境意义
黄土高原2.6 Ma以来伊利石结晶度变化及其古环境意义摘要黄土高原完整的黄土-古土壤序列记录了2.6Ma以来的丰富的古气候信息，为研究第四纪古环境与古气候变化提供了很好的研究材料。
黄土中含有大量的粘土矿物，粘土矿物是黄土物质组成中的重要组分，也是其中十分活跃，对气候非常敏感的部分，粘土矿物学在黄土研究中占据着不可忽视的作用，是黄土重要的研究方面之一。
本文选取黄土高原地区自西北向东南的环县、西峰、长武、永寿和渭南五个黄土剖面，通过X射线衍射方法对五个剖面末次间冰期以来的粘土矿物做定性及半定量分析，并对其伊利石结晶度进行时空变化分析，在此基础之上，对邵寨剖面2.6 Ma以来黄土-古土壤序列的伊利石结晶度所记录的古环境信息进行初步探讨。
本文的研究结果及认识主要有：（1）黄土高原末次间冰期以来黄土-古土壤粘土矿物主要类型为伊利石、绿泥石、高岭石和蒙脱石，在位于南部的永寿和渭南剖面古土壤层中还有少量的蛭石以及微量的层间羟基物矿物。
黄土高原5个黄土剖面各地层粘土矿物的组成较为相似，其中主要以伊利石（69%~79.5%）为主，其次是绿泥石（7.3%~16.7%）和高岭石（6.3%~13.2%），蒙脱石（1.2%~7.2%）含量最少。
（2）在粘土矿物的剖面变化和空间变化中，伊利石在古土壤层中的相对含量高于黄土层，且古土壤层中的伊利石呈现从西北向东南增加的趋势，而黄土层中变化较小。
绿泥石在黄土层中较多，古土壤中较少，绿泥石变化在位置靠南的永寿和渭南剖面中更为显著，这种变化趋势与绿泥石在末次间冰期与全新世时期受湿热气候影响风化形成蛭石/绿泥石混层矿物有关。
高岭石相对含量在五个研究剖面均较低，且变化波动小，这也可能与物质来源有一定的关系，可反映原始风尘的基本状况，受气候影响较少。
蒙脱石的相对含量最少，但从地层对比来看，黄土层中相对较高而古土壤层较低，这可能与蒙脱石在末次间冰期和全新世时期受到丰沛的降水影响而进行风化有关。
磁化率对大地电磁响应的影响及其提取方法
磁化率对大地电磁响应的影响及其提取方法王珺璐;王萌;李荡;李建华;林品荣【摘要】In electromagnetic theory, conductivity and permeability are two important petrophysical parameters. The electromagnetic signal will inevitably be affected by the magnetic properties of the media in MT detection where magnetism is strong.The authors made the numerical simulation of the electromagnetic finite element method with magnetic susceptibility by introducing the magnetic suscepti-bility parameter into the two-dimensional MT forward theory.Prism model was established for calculation and analysis of the influence of the magnetic susceptibility parameters on the electric field,magnetic field,MT apparent resistivity and phase parameters.The numerical simulation results show that the high magnetic medium results in increasing the electric field,reducing the magnetic field,increasing the apparent resistivity,and complex changes of phase and,with the increase of the magnetic substance or the increase of the magnetization rate,the effect gradually becomes larger.The inversion results of geoelectric model with high magnetic middle layer are good.The results obtained by the authors provide a theoretical basis for the MT work in the high magnetic area and also have a certain significance for conducting the mineral prospecting in "the second space".%在电磁探测理论中,电导率和磁导率是两个重要的岩石物性参数. 在磁性较强的地区进行大地电磁探测工作时,电磁场信号必然受到介质磁性的影响. 将磁化率参数引入到二维大地电磁正演理论中,实现了含磁化率的大地电磁有限单元法数值模拟. 建立棱柱体模型计算并分析了磁化率参数对大地电磁的电场、磁场、视电阻率及相位等参数的影响. 数值模拟结果表明:高磁性介质导致电场升高,磁场降低,视电阻率增大,相位复杂变化,且随着磁性物质的增多或磁化率的增大,这种影响逐渐变大. 引入电导率、磁化率光滑约束与磁化率对数约束,采用改进的特别快速模拟退火法实现了电阻率、磁化率参数一维同时反演. 对K型、H型中间层高磁地电模型进行反演试算,反演结果良好. 该研究为在高磁性地区开展大地电磁工作提供了基础,对实现"第二找矿空间"内的矿产勘探,具有一定的意义.【期刊名称】《物探与化探》【年(卷),期】2015(039)006【总页数】7页(P1292-1298)【关键词】磁化率;电阻率;大地电磁;有限单元法;模拟退火法【作者】王珺璐;王萌;李荡;李建华;林品荣【作者单位】中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所,河北廊坊 065000;中国国土资源航空物探遥感中心,北京 100083;中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所,河北廊坊 065000;中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所,河北廊坊 065000;中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所,河北廊坊 065000【正文语种】中文【中图分类】P631天然场电磁法具有不受高阻层屏蔽、勘探深度大、费用低、施工方便等特点，并广泛应用于基础地质调查、能源矿产勘查、水文工程环境等地质勘查工作［1-5］。
茅家港潮滩沉积物磁化率变化及其与粒度的关系
茅家港潮滩沉积物磁化率变化及其与粒度的关系王轲道;王金华;王建【摘要】根据野外观测资料,客观地分析了江苏茅家港滩面沉积物磁化率变化及其与粒度的关系.研究结果显示:滩面沉积物磁化率随着向海离岸距离的增加逐渐增大,粒径逐渐变粗；粒径D与磁化率呈正相关关系,粒度φ与磁化率呈负相关关系.研究区中离岸距离增加,滩面沉积物的粒径逐渐变粗,滩面沉积物的磁化率逐渐增大,说明滩面水动力变强.%The paper drew susceptibility distributing map and different section chart by the data that we observed on Maojiagang sands, and impersonally analyzed susceptibility distributing, season change and the relation between change of susceptibility and grain-size. We found that with distance to coast increasing, susceptibility decreasing. With distance to coast increasing, and because it enriched weighty mineral, it leaded to susceptibility decreasing and grain-size gradually become bigger, which indicated that water dynamics was strong.【期刊名称】《海洋通报》【年(卷),期】2011(030)005【总页数】4页(P562-565)【关键词】磁化率;粒度;关系;茅家港;江苏省【作者】王轲道;王金华;王建【作者单位】临沂大学化学与资源环境学院山东省水土保持与环境保育重点实验室,山东临沂276005;华东师范大学河口海岸学国建重点实验室,上海200062;临沂大学图书馆,山东临沂276005;南京师范大学地理科学学院,江苏南京210097【正文语种】中文【中图分类】P736.221天然剩余磁化强度是由于过去某段时间内地球磁场的影响，使样品保留一定的磁性。
泥河湾盆地典型剖面沉积物磁化率特征及其意义
第19卷第1期 海洋地质与第四纪地质 V o l.19,N o.1 1999年2月 M A R I N E GEOLO GY&QUA T ERNA R Y GEOLO GY Feb.,1999泥河湾盆地典型剖面沉积物磁化率特征及其意义3杨晓强 李华梅(中国科学院广州地球化学研究所,广州510640)摘 要 在对泥河湾盆地郝家台、小长梁、东谷坨三个典型剖面野外沉积特征初步研究的基础上,将剖面划分为四个沉积相:顶部马兰黄土堆积,上、下湖泊相和中部河流相。
以15c m为间距,系统采集了1674块样品,进行质量磁化率的测定与分析。
结果表明:沉积物磁化率值的大小与沉积相,尤其是与沉积物的粒度相关。
一般规律是滨浅湖相粉砂、粘土质粉砂的磁化率值大,而深湖相、半深湖相粘土和粉砂质粘土的磁化率值较低。
磁化率值的变化在一定程度上反映了古气候的变化,磁化率高峰可能反映了干燥的气候环境,而低谷则可能反映了温湿的气候。
沉积相和磁化率变化曲线相结合,将剖面分为7个对比层,初步讨论了1M aB.P.以来,盆地大概可以分为三个大的演化阶段:早期扩张期,中期收缩期,晚期扩张到收缩期。
并通过剖面间的对比,初步认为剖面所含石器层的年龄大约在1M a.B.P.左右。
关键词 磁化率 沉积环境 典型剖面 泥河湾盆地泥河湾地层自从1924年巴尔博定义以来,已有70余年的研究历史。
但对盆地不同剖面间的对比、盆地的演化和当时的沉积环境及所代表的第四纪古气候的变化的探讨则十分缺乏。
在地层的对比上,主要是以磁性地层学为手段而进行,但由于对地层极性事件的划分存在着多种方案,因此剖面间的对比很难统一[1～5]。
由此导致探讨盆地的演化变得比较困难。
因此,建立盆地各剖面间的对比关系,探讨沉积地层中所蕴涵的第四纪局部气候变化和盆地演化特征,是研究泥河湾的重要课题之一。
本文在野外工作的基础上,从磁化率(质量磁化率)的角度,选取郝家台、小长梁、东谷坨三个典型剖面,通过分析剖面沉积物的磁化率特征,并结合沉积岩相,拟寻求湖相沉积物磁化率特征所代表的古气候意义。