南海珊瑚礁磁学特征及磁性矿物来源探究

Magnetostratigraphy is an important approach to establish a relatively reliable chronostratigraphic framework of coral reef during a long time scale climate evolution history reconstruction when diagenesis occurs and fossils are not preserved. Therefore, the magnetic characteristics and origin of magnetic minerals is fundamental and urgent for further research of magnetostratigraphy of coral reef. We study the the magnetic characteristics and origin of magnetic minerals of coral reef samples from South China Sea by means of environmental magnetism, geochemistry, mineralogy and SEM methods to understand its spatial distribution features, elementary composition and mineral types. These conclusions will provide credible evidences to make sure where these magnetic mineral come from and how diagenesis affect its magnetic characteristics. Our project can provide scientific basis for establishment between magnetic characteristics and climate or environmental factors and further study of magnetostratigraphy of coral reef.

在珊瑚礁记录的长时间尺度气候演化重建中，由于成岩作用改造，生物化石保存较差，导致磁性地层学是建立珊瑚礁地层年代框架的必然选择。然而由于磁性弱，矿物来源复杂，使得珊瑚礁磁学性质和磁性矿物来源机理一直是古地磁和岩石磁学领域的薄弱点，也是传统珊瑚礁磁性地层学进一步发展所面临的亟待解决的热点难题。本项目拟以大尺度空间范围的南海各珊瑚礁区现代表层沉积物、珊瑚礁岩心中未受白云岩化明显影响和遭受白云岩化明显影响的样品为研究对象，通过环境磁学、地球化学、矿物学和电镜分析等多种分析方法，探明南海礁区珊瑚礁磁学性质、元素组成以及矿物学组成，旨在明确南海珊瑚礁不同礁区的磁学特征差异与空间分布差异，深入分析珊瑚礁的磁学性质、剩磁特征以及磁性矿物来源机制，明确不同来源磁性矿物以及白云岩化对珊瑚礁磁学特征的影响程度。本研究为建立南海珊瑚礁磁学特征与气候环境因素之间的联系以及珊瑚礁磁性地层学进一步研究提供基础科学依据。

本项目针对珊瑚礁磁性地层学中存在的磁性矿物来源以及剩磁获得机制等热点问题，以我国南海西沙群岛琛航岛珊瑚礁深钻为研究对象，综合运用环境磁学、岩石磁学、古地磁学、矿物学等分析手段，判别出我国南海珊瑚礁中的主要磁性矿物类型，并结合同位素地层学结果，建立了琛航岛早中新世以来珊瑚礁发育的磁性地层和同位素地层年代框架。经过对比交叉验证，证明建立的年代框架可靠。根据磁学测试分析结果，发现西沙珊瑚礁中的主要磁性矿物为低矫顽力磁性组分为主，并以磁铁矿、钛铁矿和针铁矿为主要矿物，同时含有少量的褐铁矿、赤铁矿。结合大范围的现代珊瑚礁沉积物中的磁性矿物测试结果，本研究认为西沙群岛珊瑚礁中的磁性矿物主要来源于河流输入的含铁碎屑矿物颗粒。本项目的研究结果为珊瑚礁磁性地层学与古气候研究提供了新的科学证据。