云南鹤庆盆地磁性矿物的赋存、迁移、转换及对古气候变化的响应

Heqing Basin (Yunnan) is one of the hot targets for paleoclimatic study in China. Detailed studies on its magnetostatigraphy, rock magnetism and environmental magnetism have been conducted. However, it is still not well understood for the magnetic properties of material from the catchment, and for the impacts of climatic changes on the low temperature oxidation of magnetic minerals, as well as for the changes of magnetic properties of material from the catchment during transported to the lake. Within applying project, mainly by means of magnetic proxy, as well as other climatic and environmental parameters, it is intended to study the magnetic properties of rocks, soil, river and modern lake sediments in Heqing Basin, and the changes of the magnetic properties of these materials during the transportation to the lake. Meanwhile, the trappers will be installed within the lake to capture the deposits on certain scheduled period, and the impacts of possible reduction, or oxidation, or biomagnetic processes of these deposits will be studied in detail. Furthermore, the difference of low-temperature oxidation of red soil weathered on limestone will be discussed. For better understanding magnetic response towards the paleoclimatic changes, magnetic investigation on the catchment will be combined with the acquired data from Core HQ. The applying project will explore the methodology to compare the magnetic properties of materials from both catchment and drilled deep core.

云南鹤庆盆地是我国古气候研究的热点地区。1996年在古湖中心获取了深钻（HQ孔）岩芯。申请人对HQ孔做过较详细的磁性地层学、岩石磁学、环境磁学研究。但是，对于流域的物质磁性及气候变化对磁性矿物低温氧化的影响，流域物质向湖泊迁移过程中的磁性改变等缺乏了解。本申请拟选择云南鹤庆盆地为主要研究区域，以磁学为主要研究手段，辅以其它气候和环境指标，研究鹤庆盆地的岩石、土壤、河流、现代湖泊沉积物的磁学性质。同时研究流域物质运移到湖泊的输送过程中可能存在的磁性变化。在草海设置捕捉器，定期监测现代沉积物中磁性矿物可能发生的氧化、还原或者生物作用对磁性矿物的影响。研究不同气候条件下，灰岩上发育的红土中磁性矿物的低温氧化差异。将流域的和已经获取的鹤庆古湖深钻的资料结合起来研究，更好的理解深钻磁指标对于古气候古环境演化磁响应的机理。本研究也将有助于探讨流域（面）- 钻孔（点）相结合的环境磁学方法研究。

从1996年起，我们对云南鹤庆古湖深钻持续进行了20来年的磁学研究，主要集中研究深钻湖泊沉积物所记录的古环境和古气候变化的环境磁学信息，发表了一批文章。本项目试图研究前期深钻研究未能涉及的流域物质磁性及气候变化对磁性矿物低温氧化的影响，以及流域物质向湖泊迁移过程中的磁性改变的机制等。通过本项目研究发现，红土是草海沉积物最重要的来源，磁化率高达10-5m3/kg。主要磁贡献来自成土作用形成的纳米级磁铁矿(~10-15nm左右)，其聚合体大致100nm，磁颗粒为SP-SSD状态。TEM和频率磁化率测试证明了在红土进入草海过程中，磁聚合体发生了部分分解,并且纳米级磁颗粒有所增加。这使得磁畴状态变成了更小的有效磁颗粒，导致了草海短柱子岩芯上部较低的磁化率和频率磁化率。同鹤庆深钻和云南其它湖泊沉积物相比较发现，在草海湖泊沉积物上部，纳米级的磁铁矿发生了溶解。使用磁指标作为古气候变化的代用指标，关键的是理解红土中成土作用形成的细颗粒磁铁矿的磁性特征和变化。在红土中，基岩特定的SIRM/k比值是一个有前景的代用指标，因为其磁聚合体的SP-SSD性质与古气候演化相关联。而在湖泊沉积物纳米磁铁矿溶解的深度之下，来自于基岩风化的较粗的磁颗粒主导了沉积物的磁学性质（如鹤庆深钻），其变化程度可以反映古气候演化。同时，四年间监测了草海中人为投放的红土磁学性质，期间没有发现氧化、还原作用或者生物作用对其磁性有重大影响。本项目将流域的和已经获取的鹤庆古湖深钻的资料结合起来研究，更好的理解了深钻磁指标对于古气候变化的磁响应机理，是探讨流域（面）- 钻孔（点）相结合的环境磁学新的研究方法的一个有益尝试。