環(huán)境磁學(xué)學(xué)習(xí)匯報課件

學(xué)習(xí)匯報11.24學(xué)習(xí)匯報11.2411環(huán)境磁學(xué)理論基礎(chǔ)2環(huán)境磁學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域1環(huán)境磁學(xué)理論基礎(chǔ)2環(huán)境磁學(xué)是一門介于地學(xué)、磁學(xué)和環(huán)境科學(xué)之間的新興邊緣學(xué)科。通過一定的載體恢復(fù)環(huán)境變化的歷史。

《EnvironmentalMagnetism》環(huán)境磁學(xué)是一門介于地學(xué)、磁學(xué)和環(huán)境科學(xué)之間的新興邊緣學(xué)科。通3磁性分類順磁性、抗磁性、鐵磁性、亞鐵磁性和不完整性反鐵磁性。磁性分類順磁性、抗磁性、鐵磁性、亞鐵磁性和不完整性反鐵磁性。4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。對環(huán)境研究來說，最有用的礦物磁性特征是磁化率和等溫剩磁。天然磁性礦物磁性參數(shù)磁化率（k）、飽和等溫剩（5天然剩磁（NRM）：巖石、沉積物和土壤等天然物質(zhì)通過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中從居里點(diǎn)以上的溫度冷卻下來獲得的剩余磁化強(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)磁性顆粒生長到臨界體積（超順磁單疇與穩(wěn)定單疇的界線）時外磁場就被固定在該顆粒，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)中沉降時使自己的凈磁矩沿外場方向排列產(chǎn)生的剩余磁化強(qiáng)度弱場常溫或?qū)嶒炇覘l件獲得的剩磁粘滯剩磁（VRM）樣品在新的外場作用下獲得的剩磁，與時間密切相關(guān)等溫剩磁（IRM）樣品在特定溫度（如室溫）條件下受穩(wěn)定磁場作用獲得的剩磁，剩磁的大小依賴于所加穩(wěn)定磁場強(qiáng)度非磁滯剩磁（ARM）在弱恒定磁場存在的情況下，使樣品經(jīng)受強(qiáng)的并平衡地降低到零的各類交變磁場作用獲得的剩余磁化強(qiáng)度物質(zhì)中的剩余磁性類型天然剩磁（NRM）：熱剩磁（TR6影響環(huán)境物質(zhì)磁性的3個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)磁性礦物的類型影響環(huán)境物質(zhì)磁性的3個主要因素磁性礦物的含量（X,SIRM）7環(huán)境磁學(xué)學(xué)習(xí)匯報課件8ARM常用來鑒別穩(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)的一個可行方法，是進(jìn)行溫度磁化率的測量，SP隨著溫度的上升會發(fā)生顯著的差異，從液氮溫度測至室溫，磁化率可增加13-30%。ARM常用來鑒別穩(wěn)定單疇鐵磁晶粒0.02-0.04um，但前9環(huán)境磁學(xué)中，磁性礦物類型的鑒定基本上是利用不同磁場下的物質(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帶飽和剩磁的樣品進(jìn)行退磁，也可以確定磁性礦物類型，MDF(mediandestructivefield)常用作硬磁成分的指標(biāo)，MDF值越高，樣品磁性越硬。環(huán)境磁學(xué)中，磁性礦物類型的鑒定基本上是利用不10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、樣芯對比，突發(fā)事件指示，沉積速率計算和物源判別，并極好的指示氣候變遷與環(huán)境的演化過程，且能與其他氣候指標(biāo)互相印證。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11

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、氣候過程和人類活動對環(huán)境的影響等研究提供有價值的資料，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)和專著數(shù)量可觀。2環(huán)境磁學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域環(huán)境磁學(xué)研究涉及大氣圈、水圈和巖石圈中的磁性12各種環(huán)境指標(biāo)磁化率粒度碳酸鈣有機(jī)碳同位素各種環(huán)境指標(biāo)磁化率粒度碳酸鈣有機(jī)碳同位素13

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，特別是其相對于粉塵原生磁化率的增量(成壤分量)來大致確定夏季風(fēng)的活動范圍，并估計它的相對強(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.以黃土和湖泊沉積物為例磁化率磁化率指示14粒度利用此參數(shù)可以區(qū)分是哪種顆粒的物質(zhì)對磁化率的貢獻(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，則指示了超順磁顆粒貢獻(xiàn)。粒度利用此參數(shù)可以區(qū)分是哪種顆粒的物質(zhì)對磁化率的貢獻(xiàn)較大。如15

局限性：單純的考慮粒度與磁化率的關(guān)系不符合實際情況，因為沉積物的磁化率不僅是一個磁疇問題，而且與物源、沉積動力條件、沉積環(huán)境和次生條件的變化密切相關(guān)。粒度局限性：單純的考慮粒度與磁化率的關(guān)系不符合實16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。如經(jīng)實驗數(shù)據(jù)分析，將>30um粒級顆粒的含量作為東亞冬季風(fēng)強(qiáng)度變化的一個替代指標(biāo)；2-8um與冬季風(fēng)強(qiáng)度變化反相關(guān)；8-30um粒級變化則沒有直接的對應(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.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)17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研究湖泊水深變動，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.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18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，自然植被生長繁茂，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重要信息，可作為氣候變化的一個代用指標(biāo)。

一般來說，沉積物中的有機(jī)質(zhì)對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)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191WenQizhong,DiaoGuiyi,JiaRongfen,etal.Geochemicalrecordsofpaleoclimaricchangesinloesssection[J],QuaternaryScience,1995,(3);223-2312顧兆炎，劉東生。中國第四紀(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，即隨時代變老含量愈低。1WenQizhong,DiaoGuiyi,JiaR20CaCO3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)化成壤過程中形成的,它的物源來自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產(chǎn)生的CaCO3；(4)來自大氣降水中的CaCO3。

CaCO3含量黃土化學(xué)成分CaCO3的含量及淀積深度是黃土21局限性：碳酸鹽來源類型比較復(fù)雜，如果是沉淀形成的對氣候反映就不怎么明顯。只有自生的才具有氣候意義。這無疑對采樣增加了難度。碳酸鈣的含量在空間上自西北向東南依次減少的趨勢與自西北向東南氣候由干冷趨于溫濕相一致。局限性：碳酸鹽來源類型