黃土沉積物中次生細粒強磁性礦物記錄的古氣候信息

■陳雨

（蘭州大學甘肅蘭州730000）

黃土沉積物中次生細粒強磁性礦物記錄的古氣候信息

■陳雨

（蘭州大學甘肅蘭州730000）

本文筆者將以黃土沉積物和次生細粒強磁場礦物記錄為出發點，簡述研究黃土沉積物中次生細粒強磁性礦物記錄的古氣候信息的方法，闡述其研究結果，以供相關人士參考。

黃土沉積物 次生細粒 強磁性礦物記錄 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注，其中，黃土磁性地層學與黃土環境磁學研究是推動黃土古氣候學發展的重要力量。本文將結合具體區域，探究黃土沉積物中次生細粒強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理的黃色粉性土。針對濕陷性黃土，在受水浸濕后，會出現大面積的沉陷。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，風沉積是形成黃土沉積物的主要方式，其鈣質常涉及貝殼、牙齒以及骨骼等，部分黃土中蘊含氧化鐵結核。

2 次生細粒強磁場礦物記錄

黃土沉積物中古土壤磁化率增強模式成為相關學者和專家研究的重點。至今，環境磁學、微形態學以及地球化學均對磁化率與古氣候關系的研究具有一定的輔助性作用，致使學者已建立大量的磁化率增強模型，其相關參數也得到學術界的接受和認可。

目前，磁化率與黃土成壤過程的關系得到初步認可，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。黃土沉積物具有質地均一、礦物組成結構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鍵因素?；诖呕首饔孟?，探究古氣候演化情況，諸多學者認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系，在此基礎上，剔除無關部分。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。相較而言，基于常溫下，磁鐵礦與磁赤鐵礦的磁學特征大致相同，以磁晶體粒徑為劃分依據，可將其分為SP、SD、PSD以及MD等，具體而言，如表1所示。

表1 常用環境磁學參數

其中，PSD與MD顆粒較粗，是基于物理風化作用下形成的，其與沉積后的成壤過程并無較大關系。然而，SP與SD顆粒較細，屬于次生礦物范疇，其與成壤強度關系密切。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、降水將的關系。

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

旅游業與牧業是研究區域經濟發展主要模式，人煙稀少，黃土沉積物受到工業與農業的污染相對較少。為保證研究的準確性，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準，利用交變退磁儀和小旋轉磁力儀對ARM進行測量，以100mT為直流場，而0.05mT為交變場，對xARM進行計算。采用MMPM10磁力儀和小旋轉磁力儀對IRM和SIRM進行測量，且將SIRM施加的強磁場設置為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磁學參數中。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參數，但可利用部分粒徑內磁性礦物含量推導出總量。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區間內，而xARM值處于0-700×10-5Am2·kg-1，由此證明，不同海拔區間內的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區間內，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，各參數隨之增大，且具有相關系數高的特點，由此可見，細粒磁鐵礦與磁赤鐵礦的總量與強性礦物質均呈增加趨勢。

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粒強磁性礦物質數量的影響更為明顯，但兩者間并不是一直存在正相關關系。利用次生細粒強磁性礦物磁化率等相關參數，在恢復古降水量基礎上，需借助其他參數達到輔助的作用，進而對古降水量是否超出檢測閥值進行判定。

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P624[文獻碼]B

1000-405X（2016）-5-394-1

陳雨（1988～），女，碩士在讀，研究方向為第四紀氣候與環境變化。