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《华东师范大学》 2007年
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长江三角洲地区晚新生代沉积物磁性特征及其沉积环境、物源与古气候意义

陶士康  
【摘要】: 长江三角洲联系着全球最大的边缘海盆和最高的高原,是当今海陆交互作用最为敏感和最为复杂的地带,因此长江三角洲地区成为研究全球变化理想的场所之一,但该区在古环境演化尤其是新生代以来的古环境研究,与西部黄土高原等地相比,尚显不足。环境磁学作为20世纪70年代新兴边缘学科,具有“便宜、简便、快捷、对样品无破坏、磁学记录稳定”等优点,正得到越来越广泛的应用。在地学领域,环境磁学目前主要集中在黄土-古土壤、湖泊-海洋沉积物、油气勘探等研究上。前人借助环境磁学对长江三角洲地区沉积环境演变的研究,时间尺度较短,主要集中在全新世以来的现代沉积物上,对第四系乃至晚新生代以来河湖相沉积物的研究还甚少。 本文研究的钻孔(SG7孔)位于上海市南汇区新港镇,孔深322m,直达底部侏罗系基岩。本文主要通过对沉积物粒度和磁学的研究,结合岩性、古地磁测年、孢粉、有孔虫等资料,来揭示该区晚新生代沉积物磁性特征及磁性矿物类型和组合,探讨晚新生代以来影响该区沉积物磁性特征的沉积环境、物源与古气候等因子,以期揭示我国东部地区晚新生代以来沉积环境演变对全球变化的区域响应。 钻孔150m以上,按0.5m间距采样,150m以下按1m间距采样,粒度分析共计431个样品,室温磁学测试共计445个样品。在此基础上,选择磁性异常样品27个进行热、退磁测试。粒度分析计算的参数有平均粒径(Mz)、中值粒径(Md)以及粘土(<4μm)、粉砂(4~63μm)、砂(>63μm)、细砂(63~250μm)的百分含量。室温磁性测试及计算的参数包括频率磁化率(χ~(fd))、质量磁化率(χ)、非磁滞剩磁(ARM)、等温剩磁(IRM)、磁化参数(F_(20mT)、F_(100mT)、F_(300mT))、退磁参数(S_(-20mT)、S_(-100mT)、S_(-300mT)、)以及磁参数比值χ_(ARM)/SIRM、χ~_(ARM)/χ。热、退磁分析包括退磁曲线、磁滞回线和热磁曲线。 磁性测试结果表明,该孔的磁性特征可分为四段: (一)、孔深322~284m,粒度组分以粘土-粉砂为主,磁化率达到全孔最高,其余各磁参数也出现极大值,在孔深305~302m尤为明显,显示为全孔磁铁矿、磁赤铁矿最富集的层段;同时,不完整反铁磁性矿物在该层含量也很高。上述磁性特征和磁性矿物组合反映当时气候湿热、成土作用强烈,推测该层沉积为第三纪古风化壳和古土壤。 (二)、孔深284~204m,为上新世沉积,粒度较粗,以含砾中粗砂为主,磁化率极低,磁性载体仍主要是亚铁磁性矿物(磁铁矿),磁性矿物颗粒较小,以单畴(SD)为主,同时不完整反铁磁性矿物相对含量较高。反映当时物源主要为附近山区的风化剥蚀物,由于气候湿热,基岩风化强烈,导致磁性颗粒的细化和减少;同时磁赤铁矿的贫乏反映此时冲、洪积扇堆积快速,成土作用较弱。 (三)、孔深204~24m,属于更新世沉积,沉积物粒度和磁化率波动剧烈,且磁化率值的高低与细砂含量密切相关。众多磁参数表明,该区主导磁性矿物仍是亚铁磁性矿物(磁铁矿居多),同时不完整反铁磁性矿物含量明显增多,集中分布在各硬土层中。上述磁性特征和磁性矿物组合反映此时磁铁矿主要为河流和波浪搬运的碎屑矿物。气候暖湿时,湖沼发育,沉积物颗粒变细,碎屑磁铁矿供应减少,磁化率下降。硬土层中不完整反铁磁性矿物的富集可能反映浅水域的还原环境,致使磁铁矿转化成反铁磁性矿物(针铁矿或水针铁矿),或由于湖沼相沉积物暴露于空气中并经历成土作用,形成赤铁矿等不完整反铁磁性矿物。 (四)、孔深24~0m,属于全新世沉积,以细颗粒沉积为主,但磁化率相对较高,各项磁性分析指示亚铁磁性矿物(磁铁矿)的富集。可能反映早期滨、浅海环境中,有较多自生亚铁磁性矿物生成,后期现代长江三角洲的发育,带来流域内丰富的碎屑型磁性矿物,使得磁化率相对较高。 另外,本孔的粒度和磁学分析还显示,本区陆相沉积磁性和粒度之间的关系,第三纪和第四纪截然相反,第四纪沉积物高磁化率段往往对应粗颗粒组分,低磁化率段往往对应细颗粒组分,而第三纪沉积物粒度和磁性之间的关系似乎相反。因此,在使用磁化率作为气候指标时,应谨慎,不能简单的把西部(如黄土高原)地区磁化率作为气候指标移用到东部陆相地层中来,要综合考虑当时具体的沉积环境、物源及古气候等因素。
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