川西高原黄土磁学参数的环境指示意义研究

Environmental magnetism is an important approach to study paleoclimatic information documented in loess record, of which magnetic susceptibility has been widely used as a proxy of variation of summer monsoon. The values of magnetic susceptibility and its ratios in different areas likely indicate different environmental implications. The loess deposit in western Sichuan Plateau is expected to record regional paleoenvironment changes. However, studies based on environmental magnetism are up to date very limited. In this project, large number of samples of topsoil and typical loess section in western Sichuan plateau will be systematically collected and measured. Rock magnetic measurements, which serve to characterize magnetic minerals in types, concentration and domain size, are combined with analysis of particle grain size and geochemical properties. It is aimed to understand (1) the variation of original magnetic particles, and (2) the influence of weathering and pedogensis on magnetic minerals after deposit, which is promising to correlate conversion of magnetic minerals with environment changes. Environmental implications and scope of magnetic parameters are extensively discussed as well. This project therefore provides initial studies on paleoclimatic changes in western Sichuan by environmental magnetism.

环境磁学是解译风成黄土古气候变化信息的重要手段，磁化率作为夏季风的代用指标广泛应用于古环境研究之中。不同地区黄土的磁化率及其它磁学参数可能具有不同的环境指示意义。川西高原黄土记录着区域古环境变化，然而磁学研究十分薄弱。本项目拟选取川西高原表土和黄土作为研究对象。在野外考察的基础上，选择典型黄土剖面进行采样。以系统的岩石磁学参数测量为基础，分析黄土地层磁性矿物种类、含量及磁畴大小的变化规律；结合粒度和地球化学方法，分析沉积时原始磁性矿物输入变化和沉积后期成土强度对磁性矿物生成、改造的影响，探索磁性矿物转化与环境变化的内在联系，从而揭示不同磁学参数的环境指示意义以及其适用范围，为利用环境磁学研究川西地区古气候变化提供科学依据。

环境磁学是解译风成黄土古气候变化信息的重要手段，磁化率作为夏季风的代用指标广泛应用于古环境研究之中。不同地区黄土的磁化率及其它磁学参数可能具有不同的环境指示意义。川西高原黄土记录着区域古环境变化，然而磁学研究十分薄弱。本项目主要对川西高原广为分布的黄土古土壤序列展开了深入的野外调查，在川西高原上，大致沿东西方向系统地采集了5个黄土古土壤剖面共计2400余个样品和68个表土样品；在成都平原西部采集第四纪红土剖面1个。以系统的岩石磁学参数测量（包括磁化率、各类剩磁和高低温磁学参数）为基础，分析黄土古土壤地层磁性矿物种类、含量及磁畴大小等磁学特征的变化规律；利用色度、漫反射光谱手段进一步探讨赤铁矿和针铁矿含量的变化。结合粒度和地球化学方法，分析沉积时原始磁性矿物输入变化和沉积后期成土强度对磁性矿物生成、改造的影响，探索磁性矿物转化与环境变化的内在联系。从而揭示不同磁学参数的环境指示意义以及其适用范围，为利用环境磁学研究川西地区古气候变化提供科学依据。主要的发现和新认识包括以下几个方面：1）黄土和古土壤的磁性矿物均为磁铁矿、磁赤铁矿（强磁性）、赤铁矿和针铁矿（弱磁性）；古土壤层4种磁性矿物含量较高，含有更高比例的强磁性矿物，平均颗粒更细。2）古土壤磁颗粒以次生的超顺磁SP和SD为主，成土作用越强，细粒组分越高。3）总体而言，磁化率自东向西具有减小的趋势，与平均温度下降有关。4）川西黄土磁化率增强机制与中国黄土高原相似，但在磁性特征受多种因素影响，如地形、沉积速率、物源和成土时间。因此磁化率可能并非主要反映成土强度，将之作为古气候代用指标时需要非常谨慎。5）磁学参数比值，如非磁滞磁化率与磁化率比值，可以更好地反映成土强度。