粒度、磁化率、色度

1、粒度21 粒度的概念22 粒級的劃分23 碎屑顆粒形狀24 粒度分析2色度81 紅度a和黃度b82 亮度L9第13頁粒度粒度分析在判定沉積物來源及輸運方式( 懸移、躍移和推移)、區(qū)分沉積環(huán)境、判別水動力條件和分析粒徑趨勢等方面具有重要作用, 沉積物粒度分布是物質(zhì)來源、沉積區(qū)水動力環(huán)境、輸移能力和輸移路線的綜合反映。盧連戰(zhàn), 史正濤.沉積物粒度參數(shù)內(nèi)涵及計算方法的解析.環(huán)境科學與管理,2010,6(35):54-601 粒度的概念粒度是指碎屑顆粒的大小。2 粒級的劃分礫與砂的轉(zhuǎn)折點在2mm處，砂與粉砂的界限放在0.1mm，粉砂與粘土的界限十進制為0.005mm，2的幾何級數(shù)制為小于0.00393

2、 碎屑顆粒形狀球度：球度是一個定量參數(shù)，用它來度量一個顆粒接近于球體的程度。球狀顆粒不僅比其他形狀的顆粒更容易滾動，而且由于其單位體積表面積最小，所以比其他顆粒沉降的更快。圓度：指碎屑顆粒的原始棱角被磨圓的程度。在河流環(huán)境中礫石的磨圓度隨著粒度的增大而增高。4 粒度分析（1） 粒度資料圖直方圖和頻率曲線：直方圖橫坐標代表顆粒直徑值，縱坐標是算數(shù)百分比；各長方形底邊長度代表粒度區(qū)間，高代表每種粒度的頻數(shù)。將脂肪圖各方塊頂邊中點連接起來而成的圓滑曲線就是頻率曲線圖。有單峰（沉積物粒度分選極好）、雙峰（沉積物粒度分布較寬，峰所在粒級的重量百分比并不高）和多峰（分選性更差）。累積曲線：用累積重量百分比

3、做成的圖。由粗粒級開始進行累積的圖總是構(gòu)成“S”形，分選性好的曲線很陡，分選性差的圖比較平緩。概率累積曲線：仍然用累積重量百分比作圖。橫坐標仍為粒徑（值），而縱坐標改用概率百分數(shù)標度。概率坐標不是等間距的，而是以中央50%處為對稱中心，向上、下兩端相應地逐漸加大，這樣可將粗、細尾部放大，并清楚地表示出來。滾動組分 跳躍組分 懸浮組分 粗切點細切點粗切點：表示能跳躍的最粗顆粒（水動力強則粗切點左移）；細切點：表示能懸浮的最粗顆粒。分選性：以每個直線段的陡緩反映分選好壞。線段陡（500600）分選好，線段平緩（200300）分選差。 （2） 粒度參數(shù)粒度參數(shù)以一定的數(shù)值定量地表示碎屑物質(zhì)的粒度特征

4、。單個粒度參數(shù)及其組合特征可作為判別沉積水動力條件及沉積環(huán)境的參考依據(jù)。平均粒徑（Mz）和中值（Md）：平均粒徑代表粒度分布的集中趨勢，即碎屑物質(zhì)的粒度一般是趨向于圍繞著一個平均的數(shù)值分布，這個數(shù)值就是平均粒徑或中值或眾數(shù)。中值是指累積曲線上顆粒含量為50%處對應的粒徑，用毫米（或值）表示， 中值的含意是指它在粒度上居于沉積物的中央，有一半重量的顆粒大于它，另有一半小于它。這一參數(shù)指標常被用來制作沉積韻律剖面圖或平面等值線圖，用以表示沉積物質(zhì)在縱向上或橫向上的粒度變化規(guī)律。標準偏差（i）和分選系數(shù)（S0）：表示分選程度的參數(shù)。用來區(qū)分沉積物顆粒大小的均勻程度，或者說圍繞集中趨勢的離差。用標準偏

5、差確定的六個分選級別：10.35，分選極好； 1=0.350.50，分選好； 1=0.500.71，分選較好； 1=0.711.00，分選中等； 1=1.002.00，分選較差；1=2.004.00，分選差； 14.00，分選極差；S0=P25/P75=12.5，分選好；SO=2.54.0，分選中等；SO4.0，分選差。分選性最好的沉積物，其平均粒徑一般為細砂級。風成砂丘海（湖）灘砂河道砂冰川和沖積扇沉積，分選程度依次變差。偏度（SK1）：被用來判別粒度分布的不對稱程度。海灘沉積物河成沉積物，以粗粒為主（1）正態(tài)：峰兩側(cè)粗細粒徑的百分比含量相互對應地減少，形成以峰為對稱軸的對稱曲線。此時中值、

6、平均粒徑和眾數(shù)三者為同一數(shù)值，說明沉積物分選好，SK1=0（一般見于海灘沉積）。另一種 SK1=0是表示馬鞍形雙峰曲線，兩種粒度總體等量混合分選最差，多屬于河流沉積。（2）正偏態(tài)：峰偏向粗粒度一側(cè)，細粒一側(cè)表現(xiàn)為低的尾部，說明沉積物以粗組分為主，分選性變差，SK10。（3）負偏態(tài)：峰偏向細粒度一側(cè)，粗粒一側(cè)表現(xiàn)為低的尾部，說明沉積物以細組分為主，分選性變，SK10。SK1=10.3，很負偏；SK1=0.30.1，負偏；SK1=0.10.1，近對稱；SK1=0.10.3，正偏；SK1=0.31，很正偏；峰度（尖度KG）：是用來衡量粒度頻率曲線尖銳程度，一般是用頻率曲線中部展開度與尾部展開度之比來

7、表示的。色度丁敏,龐獎勵,黃春長,等. 全新世黃土-古土壤序列色度特征及氣候意義-以關(guān)中平原西部梁村剖面為例. 陜西師范大學學報( 自然科學版),2010,5(38): 92-97土壤顏色是土壤最明顯的基本特征之一, 是土壤在可見光波段的反射光譜特性, 與土壤有機質(zhì)含量、土壤氧化鐵含量、土壤質(zhì)地和黏粒含量、土壤水分、土壤主要黏土礦物類型等理化性狀密切相關(guān). 土壤顏色的空間變化反映氣候要素對土壤性狀的制約性, 土壤顏色的剖面變異具有土壤發(fā)生學診斷意義1。朱麗東, 周尚哲, 李鳳全, 等. 廬山JL 紅土剖面的色度氣候意義 J . 熱帶地理, 2007, 27( 3) : 193202.1 紅度a

8、和黃度b導致黃土古土壤顏色變化的主要根源是其中的鐵氧化物, 特別是赤鐵礦和針鐵礦的含量變化 20 . 赤鐵礦和針鐵礦均為鐵磁性有色礦物, 前者呈赤紅色, 使沉積物顯示紅色, 后者呈亮黃色, 也使沉積物顯示明亮的黃色 21。干燥溫暖的氧化環(huán)境有利于赤鐵礦的生成, 而溫潤的環(huán)境有利針鐵礦的形成 22 . 這里的% “干燥”是相對于針鐵礦形成環(huán)境而言。氣溫越高, 赤鐵礦含量也越高.紅度對氣候變化響應敏感, 有助于識別氣候的轉(zhuǎn)折和成壤程度弱的古土壤的存在; 而紅度值在干冷的干旱半干旱地區(qū)對氣候的反映不敏感, 隨溫度和降水的急劇增加而緩慢增加 7 . 7 楊勝利, 方小敏, 李吉均, 等. 表土顏色和氣

9、候定性至半定量關(guān)系研究 J . 中國科學: D 輯, 2001, 31 ( 增刊) :175181. 20 陜西師范大學地理系. 西安地理志 M . 西安: 陜西人民出版社, 1988. 21 Torren T J, Barrn V, Liu Q. Magnetic enhancement is linked to and precedes hematite formation in aerobic soilJ . Geophysical Research Letters, 2006, 33 ( 2) :L02401. 22 Balsa M W, Ji Junfeng , Chen Jun.

10、Climatic int erpretation of the Luochuan and Ling tai loess sect ions, China, based on changing irono xide mineralogy and mag netic susceptibilityJ . Ear th and Planetar y Science Letters,2004( 223) : 335348.2 亮度L亮度指標大致可揭示區(qū)域降水量的多少。CaCO3 含量是使土壤顏色變亮的重要影響因素，而CaCO3 的含量及其淀積深度的變化, 同樣與區(qū)域年降水量緊密相關(guān) 18-19 。土壤有

11、機質(zhì)是使土壤顏色變暗的決定性因素 5、6、25 ，土壤中有機質(zhì)的累積強度隨著區(qū)域降水量的增加而加強 26 。 5 Sing h BGilkes R J. Properties and distribution of iron ox ides and their asso ciation with minor elements in the soils of southw est ern Austra lia J . Soil Science,1992, 43: 7798. 6 Shields J A, Paul E A. Spectro photo metric measur ement of

12、 soil color and its relat ionship to moisture and organic matter J . Canadian Journal So il Science, 1968,48: 271280. 18 龐獎勵, 黃春長, 張占平, 等. 陜西五里鋪黃土微量元素組成與全新世氣候不穩(wěn)定性研究 J . 中國沙漠, 2001,21( 2) : 151156. 19 Chen Jun, Ji Junfeng, Ba lsam W, et al. Characterization of the Chinese loess paleosol stratigraphy

13、by whiteness measur ementJ . Palaeogeogaphy,Palaeoclimatology,Palaeoecology,2002,183(3/4):287-297. 25 Gunal H . Ersahin S, Yetg in B, et al. Use of chro mameter􀀁measur ed co lo r par amet ers in estimating color related soil var iables J . Communications in Soil Science & Plant Analy si

14、s, 2008, 9( 5 /6) : 726-740. 26 李天杰, 趙燁, 張科利, 等. 土壤地理學 M . 3 版. 北京: 高等教育出版社, 2004: 1-381.全新世早期( 11 500 8 500 a B. P. ) , 亮度值高( 降低趨勢) , 紅度、黃度值低( 升高趨勢) , 表明此時氣候較為干燥, 氣溫回升, 生物風化和地球化學風化較弱, 成壤強度弱, 有機質(zhì)少, 有較少的氧化鐵次生礦物( 赤鐵礦) 形成。磁化率磁化率(i)是指低頻弱磁場中( 0. 1T)樣品的磁化強度與磁場強度之比，是反映樣品中鐵磁性礦物含量的指標。頻率磁化率( Frequency depende

15、nt susceptibility ifd )則是指在不同頻率外磁場下，樣品產(chǎn)生的磁化率值的變化程度。天然樣品表現(xiàn)為磁化率隨測定頻率增高而降低的趨勢，其原因是隨著測定頻率增高，大小在超順磁性( Superparamag netic grains, SP,粒徑< 0. 02m) -穩(wěn)定單疇( Stable single domain, SSD, 粒徑0. 02 0. 04m)過渡態(tài)范圍的磁性顆粒由于磁滯而被阻擋，對高頻磁化率沒有貢獻，因此，高頻磁化率是按比例低于低頻磁化率數(shù)值的。頻率磁化率(ifd )定義為：ifd = (ilf - ihf ) /ilf × 100其中，ilf為低頻( 0. 47kHz)磁化率,ihf為高頻( 4. 7kHz)磁化率土壤的頻率磁化率（ifd）與游離氧化鐵含量呈極顯著正相關(guān)（土壤頻率磁化率與礦物粒度的關(guān)系及其環(huán)境意義 盧升高）。頻率磁化率隨黃土和古土壤的出現(xiàn)分別呈現(xiàn)波谷和波峰與其對應,可作為反映古氣候變化的靈敏指標（劉秀銘,劉東生, Hell er F等. 黃土頻率磁化率與古氣候冷暖變化. 第四紀研究, 1990, 1: 42 50 劉秀銘,劉東生, Hell er F. 中國黃土磁顆粒分析及其古氣候意義. 中國科學( B) , 1991, 21: 639 644）成土過程中SP磁性顆粒逐漸取代原生殘留的磁性礦物。因此，土壤頻率磁