學習匯報11.24學習匯報11.2411環境磁學理論基礎2環境磁學應用領域1環境磁學理論基礎2環境磁學是一門介于地學、磁學和環境科學之間的新興邊緣學科。通過一定的載體恢復環境變化的歷史。

《EnvironmentalMagnetism》環境磁學是一門介于地學、磁學和環境科學之間的新興邊緣學科。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）、飽和磁化強度（Mr）及飽和剩磁與磁化率比值等。對環境研究來說，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通過某些天然作用獲得的剩磁，特點是剩磁較弱但很穩定，在強度上為各種類型的剩余磁化強度的總和

熱剩磁（TRM）磁性礦物在天然磁場中從居里點以上的溫度冷卻下來獲得的剩余磁化強度化學剩磁（CRM）磁性礦物在居里溫度以下發生化學變化，當磁性顆粒生長到臨界體積（超順磁單疇與穩定單疇的界線）時外磁場就被固定在該顆粒，從而獲得的剩余磁化強度碎屑剩磁（DRM）碎屑磁性顆粒（已獲得熱剩磁或化學剩磁）在介質中沉降時使自己的凈磁矩沿外場方向排列產生的剩余磁化強度弱場常溫或實驗室條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，與時間密切相關等溫剩磁（IRM）樣品在特定溫度（如室溫）條件下受穩定磁場作用獲得的剩磁，剩磁的大小依賴于所加穩定磁場強度非磁滯剩磁（ARM）在弱恒定磁場存在的情況下，使樣品經受強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度物質中的剩余磁性類型天然剩磁（NRM）：熱剩磁（TR6影響環境物質磁性的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境物質磁性的3個主要因素磁性礦物的含量（X,SIRM）7環境磁學學習匯報課件8ARM常用來鑒別穩定單疇鐵磁晶粒0.02-0.04um，但前提是ARM與等溫剩磁有關。磁化率頻率系數Xfd%主要用來鑒定物質中細的鐵磁晶粒（SP-FV）.鑒別超順磁物質的一個可行方法，是進行溫度磁化率的測量，SP隨著溫度的上升會發生顯著的差異，從液氮溫度測至室溫，磁化率可增加13-30%。ARM常用來鑒別穩定單疇鐵磁晶粒0.02-0.04um，但前9環境磁學中，磁性礦物類型的鑒定基本上是利用不同磁場下的物質的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度或略高一點溫度范圍內解阻。利用交變退磁方法對帶飽和剩磁的樣品進行退磁，也可以確定磁性礦物類型，MDF(mediandestructivefield)常用作硬磁成分的指標，MDF值越高，樣品磁性越硬。環境磁學中，磁性礦物類型的鑒定基本上是利用不10研究領域古氣候和古環境研究環境污染第四紀地質在黃土、深海沉積物、湖泊沉積物等研究中，利用磁參數變化曲線進行地層劃分、樣芯對比，突發事件指示，沉積速率計算和物源判別，并極好的指示氣候變遷與環境的演化過程，且能與其他氣候指標互相印證。研究領域古氣候和古環境研究環境污染第四紀地質在11

環境磁學研究涉及大氣圈、水圈和巖石圈中的磁性顆粒，能為全球環境變化、氣候過程和人類活動對環境的影響等研究提供有價值的資料，其研究范圍不斷擴大，已經成為當今全球變化研究的熱點。古氣候和古環境的研究是最泛和最多的，迄今文獻和專著數量可觀。2環境磁學應用領域環境磁學研究涉及大氣圈、水圈和巖石圈中的磁性12各種環境指標磁化率粒度碳酸鈣有機碳同位素各種環境指標磁化率粒度碳酸鈣有機碳同位素13

以黃土和湖泊沉積物為例磁化率磁化率指示了夏季風環流的強度，可根據它的大小，特別是其相對于粉塵原生磁化率的增量(成壤分量)來大致確定夏季風的活動范圍，并估計它的相對強度.

質量磁化率的高值指示了暖濕的氣候環境,反之,質量磁化率的低值指示了干冷的氣候環境.以黃土和湖泊沉積物為例磁化率磁化率指示14粒度利用此參數可以區分是哪種顆粒的物質對磁化率的貢獻較大。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)組合指示了細粒的鐵磁晶粒。兩者同為低值時，則指示了超順磁顆粒貢獻。粒度利用此參數可以區分是哪種顆粒的物質對磁化率的貢獻較大。如15

局限性：單純的考慮粒度與磁化率的關系不符合實際情況，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、沉積環境和次生條件的變化密切相關。粒度局限性：單純的考慮粒度與磁化率的關系不符合實16黃土而言，粒度的大小反映了風力強弱及風速大小，進而可以重建風場。如經實驗數據分析，將>30um粒級顆粒的含量作為東亞冬季風強度變化的一個替代指標；2-8um與冬季風強度變化反相關；8-30um粒級變化則沒有直接的對應關系。

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力強弱及風速大小，進而可以重建風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張與收縮，已經得到廣泛應用。

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境變化的湖泊沉積記錄。第四紀研究，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境意義。地理科學進展，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影響。黃土中有機碳是在一定生物氣候環境下的產物，其含量和性質與環境有關，氣候溫暖濕潤，自然植被生長繁茂，有利于有機碳生成和積累，相反，氣候干燥寒冷，植被稀疏，沉積速率高，土壤中有機碳含量就貧乏。因此黃土中有機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。

一般來說，沉積物中的有機質對磁化率起著增高的作用，一是多數有機質本身有趨磁性，二是某些微生物如趨磁細菌能使低濃度的有機鐵轉換成強鐵磁性礦物。有機質(TOC)受保存條件，沉積速率以及埋藏效應影響。黃土中有機碳是在一定生191WenQizhong,DiaoGuiyi,JiaRongfen,etal.Geochemicalrecordsofpaleoclimaricchangesinloesssection[J],QuaternaryScience,1995,(3);223-2312顧兆炎，劉東生。中國第四紀黃土地球化學研究進展[J]。第四紀研究，2000,20（1）：41-54局限性：并非所有的動植物機體，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、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含量黃土化學成分CaCO3的含量及淀積深度是黃土物質成分遷移、富集的表現,通過它可以恢復古降水量,揭示風化成壤作用的強弱以及氣候的演化。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)含鈣礦物風化后放出鈣,并和H2CO3結合產生的；(3)黃土地層中還有生物活動產生的CaCO3；(4)來自大氣降水中的CaCO3。

CaCO3含量黃土化學成分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