環(huán)境磁學(xué)學(xué)習(xí)匯報(bào)教案資料

環(huán)境磁學(xué)學(xué)習(xí)匯報(bào)環(huán)境磁學(xué)是一門(mén)介于地學(xué)、磁學(xué)和環(huán)境科學(xué)之間的新興邊緣學(xué)科。通過(guò)一定的載體恢復(fù)環(huán)境變化的歷史。

《EnvironmentalMagnetism》磁性分類(lèi)順磁性、抗磁性、鐵磁性、亞鐵磁性和不完整性反鐵磁性。天然磁性礦物磁性參數(shù)磁化率（k）、飽和等溫剩（SIRM）、剩磁矯頑力（Bo）、軟剩磁、硬剩磁、天然剩磁（NRM）、飽和磁化強(qiáng)度（Mr）及飽和剩磁與磁化率比值等。對(duì)環(huán)境研究來(lái)說(shuō)，最有用的礦物磁性特征是磁化率和等溫剩磁。天然剩磁（NRM）：巖石、沉積物和土壤等天然物質(zhì)通過(guò)某些天然作用獲得的剩磁，特點(diǎn)是剩磁較弱但很穩(wěn)定，在強(qiáng)度上為各種類(lèi)型的剩余磁化強(qiáng)度的總和

熱剩磁（TRM）磁性礦物在天然磁場(chǎng)中從居里點(diǎn)以上的溫度冷卻下來(lái)獲得的剩余磁化強(qiáng)度化學(xué)剩磁（CRM）磁性礦物在居里溫度以下發(fā)生化學(xué)變化，當(dāng)磁性顆粒生長(zhǎng)到臨界體積（超順磁單疇與穩(wěn)定單疇的界線）時(shí)外磁場(chǎng)就被固定在該顆粒，從而獲得的剩余磁化強(qiáng)度碎屑剩磁（DRM）碎屑磁性顆粒（已獲得熱剩磁或化學(xué)剩磁）在介質(zhì)中沉降時(shí)使自己的凈磁矩沿外場(chǎng)方向排列產(chǎn)生的剩余磁化強(qiáng)度弱場(chǎng)常溫或?qū)嶒?yàn)室條件獲得的剩磁粘滯剩磁（VRM）樣品在新的外場(chǎng)作用下獲得的剩磁，與時(shí)間密切相關(guān)等溫剩磁（IRM）樣品在特定溫度（如室溫）條件下受穩(wěn)定磁場(chǎng)作用獲得的剩磁，剩磁的大小依賴(lài)于所加穩(wěn)定磁場(chǎng)強(qiáng)度非磁滯剩磁（ARM）在弱恒定磁場(chǎng)存在的情況下，使樣品經(jīng)受強(qiáng)的并平衡地降低到零的各類(lèi)交變磁場(chǎng)作用獲得的剩余磁化強(qiáng)度物質(zhì)中的剩余磁性類(lèi)型影響環(huán)境物質(zhì)磁性的3個(gè)主要因素磁性礦物的含量（X,SIRM）磁性礦物的晶粒特征(MD,PSD,SD,FV,SP)磁性礦物的類(lèi)型ARM常用來(lái)鑒別穩(wěn)定單疇鐵磁晶粒0.02-0.04um，但前提是ARM與等溫剩磁有關(guān)。磁化率頻率系數(shù)Xfd%主要用來(lái)鑒定物質(zhì)中細(xì)的鐵磁晶粒（SP-FV）.鑒別超順磁物質(zhì)的一個(gè)可行方法，是進(jìn)行溫度磁化率的測(cè)量，SP隨著溫度的上升會(huì)發(fā)生顯著的差異，從液氮溫度測(cè)至室溫，磁化率可增加13-30%。環(huán)境磁學(xué)中，磁性礦物類(lèi)型的鑒定基本上是利用不同磁場(chǎng)下的物質(zhì)的IRM磁化和退磁特征。如針鐵礦、磁鐵礦及赤鐵礦分別在120，580和680度左右解阻，而還有一些載磁礦物膠黃鐵礦、磁黃鐵礦、磁赤鐵礦和鈦磁鐵礦均在300-350度或略高一點(diǎn)溫度范圍內(nèi)解阻。利用交變退磁方法對(duì)帶飽和剩磁的樣品進(jìn)行退磁，也可以確定磁性礦物類(lèi)型，MDF(mediandestructivefield)常用作硬磁成分的指標(biāo)，MDF值越高，樣品磁性越硬。研究領(lǐng)域古氣候和古環(huán)境研究環(huán)境污染第四紀(jì)地質(zhì)在黃土、深海沉積物、湖泊沉積物等研究中，利用磁參數(shù)變化曲線進(jìn)行地層劃分、樣芯對(duì)比，突發(fā)事件指示，沉積速率計(jì)算和物源判別，并極好的指示氣候變遷與環(huán)境的演化過(guò)程，且能與其他氣候指標(biāo)互相印證。

環(huán)境磁學(xué)研究涉及大氣圈、水圈和巖石圈中的磁性顆粒，能為全球環(huán)境變化、氣候過(guò)程和人類(lèi)活動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響等研究提供有價(jià)值的資料，其研究范圍不斷擴(kuò)大，已經(jīng)成為當(dāng)今全球變化研究的熱點(diǎn)。古氣候和古環(huán)境的研究是最泛和最多的，迄今文獻(xiàn)和專(zhuān)著數(shù)量可觀。2環(huán)境磁學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域各種環(huán)境指標(biāo)磁化率粒度碳酸鈣有機(jī)碳同位素

以黃土和湖泊沉積物為例磁化率磁化率指示了夏季風(fēng)環(huán)流的強(qiáng)度，可根據(jù)它的大小，特別是其相對(duì)于粉塵原生磁化率的增量(成壤分量)來(lái)大致確定夏季風(fēng)的活動(dòng)范圍，并估計(jì)它的相對(duì)強(qiáng)度.

質(zhì)量磁化率的高值指示了暖濕的氣候環(huán)境,反之,質(zhì)量磁化率的低值指示了干冷的氣候環(huán)境.粒度利用此參數(shù)可以區(qū)分是哪種顆粒的物質(zhì)對(duì)磁化率的貢獻(xiàn)較大。如：低的ARM/x（<0.1），高的SIRM/ARM(>0.01)組合指示了粗的鐵磁晶粒。高的ARM/x（<0.1），低的SIRM/ARM(>0.01)組合指示了細(xì)粒的鐵磁晶粒。兩者同為低值時(shí)，則指示了超順磁顆粒貢獻(xiàn)。

局限性：?jiǎn)渭兊目紤]粒度與磁化率的關(guān)系不符合實(shí)際情況，因?yàn)槌练e物的磁化率不僅是一個(gè)磁疇問(wèn)題，而且與物源、沉積動(dòng)力條件、沉積環(huán)境和次生條件的變化密切相關(guān)。粒度黃土而言，粒度的大小反映了風(fēng)力強(qiáng)弱及風(fēng)速大小，進(jìn)而可以重建風(fēng)場(chǎng)。如經(jīng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，將>30um粒級(jí)顆粒的含量作為東亞冬季風(fēng)強(qiáng)度變化的一個(gè)替代指標(biāo)；2-8um與冬季風(fēng)強(qiáng)度變化反相關(guān)；8-30um粒級(jí)變化則沒(méi)有直接的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

2MullinsCE.1997,Magnetismsusceptibilityofthesoilanditssignificanceinsoilscience:areview.J.SoilSci.,28:223～246.）

3（HellerF,LIUTS.1982.MagnetostratigraphicaldatingofloessdepositsinChina.Nature,300:431～433.）

1KuklaG,Heller,Pleistocenclimatesinchinadatedbymagneticsusceptibility.湖泊沉積物粒度大小變化可以很好的反映水深。即利用沉積物粒度的變化來(lái)研究湖泊水深變動(dòng)，從而外推到湖泊的擴(kuò)張與收縮，已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。

1、LiBingyuan,ZhuLiping.“Greatestlakeperiod”anditspalaeo-environmentontheTibetanPlateao.JournalofGeographicalSciences,2001,11(1);34-42.2、沈吉，張恩嘍，夏威嵐。青海湖千年來(lái)氣候環(huán)境變化的湖泊沉積記錄。第四紀(jì)研究，2001，21（6）:508-513.3、WangJunbo,ZhouLiping.Grain-sizechacteristicsandtheirPaleo-enviromentalsignificanceofChenCoLakesedimentsinSouthernTibet.ProgressinGeography,2002,21(5);459-467.[王君波，朱立平，藏南陳錯(cuò)沉積物的粒度特征及古環(huán)境意義。地理科學(xué)進(jìn)展，2002,21（5）；459-467]4、MeyersPA.Preservationofelementalandisotopicsourceidentificationofsedimentaryorganicmatter.ChemicalGeology,1994,114;289-302.受保存條件，沉積速率以及埋藏效應(yīng)影響。黃土中有機(jī)碳是在一定生物氣候環(huán)境下的產(chǎn)物，其含量和性質(zhì)與環(huán)境有關(guān)，氣候溫暖濕潤(rùn)，自然植被生長(zhǎng)繁茂，有利于有機(jī)碳生成和積累，相反，氣候干燥寒冷，植被稀疏，沉積速率高，土壤中有機(jī)碳含量就貧乏。因此黃土中有機(jī)碳含量變化是反映古氣候變化的一個(gè)重要信息，可作為氣候變化的一個(gè)代用指標(biāo)。

一般來(lái)說(shuō)，沉積物中的有機(jī)質(zhì)對(duì)磁化率起著增高的作用，一是多數(shù)有機(jī)質(zhì)本身有趨磁性，二是某些微生物如趨磁細(xì)菌能使低濃度的有機(jī)鐵轉(zhuǎn)換成強(qiáng)鐵磁性礦物。有機(jī)質(zhì)(TOC)1WenQizhong,DiaoGuiyi,JiaRongfen,etal.Geochemicalrecordsofpaleoclimaricchangesinloesssection[J],QuaternaryScience,1995,(3);223-2312顧兆炎，劉東生。中國(guó)第四紀(jì)黃土地球化學(xué)研究進(jìn)展[J]。第四紀(jì)研究，2000,20（1）：41-54局限性：并非所有的動(dòng)植物機(jī)體，組織以及分泌物、排泄物都能完整的保存在沉積物中，受到搬運(yùn)、氧化分解的影響。其含量隨深度的增加而減少，即隨時(shí)代變老含量愈低。CaCO3含量黃土化學(xué)成分CaCO3的含量及淀積深度是黃土物質(zhì)成分遷移、富集的表現(xiàn),通過(guò)它可以恢復(fù)古降水量,揭示風(fēng)化成壤作用的強(qiáng)弱以及氣候的演化。原生和次生之分，主要是次生的。次生CaCO3是在黃土沉積以后的風(fēng)化成壤過(guò)程中形成的,它的物源來(lái)自4方面。（1）原生碎屑CaCO3顆粒溶解后再沉淀形成的；(2)含鈣礦物風(fēng)化后放出鈣,并和H2CO3結(jié)合產(chǎn)生的；(3)黃土地層中還有生物活動(dòng)產(chǎn)生的CaCO3；(4)來(lái)自大氣降水中的CaCO3。

局限性：碳酸鹽來(lái)源類(lèi)型比較復(fù)雜，如果是沉淀形成的對(duì)氣候反映就不怎么明顯。只有自生的才具有氣候意義。這無(wú)疑對(duì)采樣增加了難度。碳酸鈣的含量在空間上自西北向東南依次減少的趨勢(shì)與自西北向東南氣候由干冷趨于