磁化率χ和饱和等温剩磁SIRM 主要反映物质磁性的强弱。大量样品的磁性测试表明，含量不很高的铁磁晶粒在很大程度上决定了物质的磁化率，故一般可将磁化率看作磁性矿物含量的粗略度量指标。土壤、岩石及沉积物中的磁性强弱主要是由亚铁磁性矿物决定的，例如磁铁矿、磁赤铁矿、钛赤铁矿等。但除了与含量有关外，χ和SIRM 还依赖于磁性矿物晶粒和类型。表5-1不同磁性矿物的磁性比较续表注：数据来源：俞劲炎等;Thompson和Oldfield......
2023-08-17
长江沉积物磁参数组成的影响因素及环境示踪意义
【摘要】：图5-3长江干、支流沉积物的磁学参数与平均粒径Mz的关系质量磁化率χ和饱和等温剩磁SIRM 通常被认为是样品中磁性矿物含量多少的反映，长江不同流域干流和支流样品中χ和SIRM 的变化也较为一致。由于各磁学参数的变化主要反映的是磁性矿物组成和含量的差异，长江沉积物的磁学参数分布主要反映的还是物源区的岩性和铁磁性矿物组成特征。本书长江中下游支流沉积物与干流沉积物环境磁学参数的差别并不大。
环境物质的磁学属性主要受样品中磁性矿物的含量、矿物晶粒特征及磁性矿物类型的影响(张卫国等，1995)。其中，磁性颗粒大小被认为是影响沉积物磁性特征的重要原因之一(Thompson和Oldfield，1986;Maher，1988;Zhang和Yu，2003)。但本书数据显示长江沉积物各项磁学参数与粒度的关系并不明显(图5-3)，推测主要是因为长江流域岩性变化太复杂，不同岩性对磁学参数的影响与粒度对磁学参数的影响相互叠加，使粒度对各磁学参数的影响不明显。另一方面，三峡大坝的建设，使长江流域水动力环境受到极大改变(Yang等，2006)，自然条件下的水动力分选受到人为影响严重，也削弱了粒度对各磁学参数的控制。考虑到本小节中粒度对样品磁学属性影响不大，没有特殊说明的情况下，本书将长江悬浮物质与河漫滩样品统一称为长江沉积物，一并讨论。
图5-3 长江干、支流沉积物的磁学参数与平均粒径Mz的关系
质量磁化率χ和饱和等温剩磁SIRM 通常被认为是样品中磁性矿物含量多少的反映，长江不同流域干流和支流样品中χ和SIRM 的变化也较为一致。在石鼓地区金沙江样品中χ和SIRM 的含量最低，经过攀枝花地区后显著升高，并在雅砻江样品达到最大值(图5-1)。大渡河和岷江的χ和SIRM 要明显低于临近的长江干流样品。从宜宾干流向下，χ和SIRM 虽然有小的波动但整体上逐渐降低，包括金沙江河段在内的长江上游干流悬浮物χ和SIRM 平均值分别为131×10-8 m3/kg和36 373×10-6 Am2/kg;而中下游地区的干流悬浮物χ和SIRM 平均值分别为62×10-8 m3/kg和13 198×10-6 Am2/kg。
由于各磁学参数的变化主要反映的是磁性矿物组成和含量的差异，长江沉积物的磁学参数分布主要反映的还是物源区的岩性和铁磁性矿物组成特征。χ和SIRM 主要反映物质磁性的强弱及磁性颗粒的多少，不同之处在于SIRM 不受顺磁性和抗磁性物质的影响，主要由亚铁磁性矿物和不完整反铁磁性矿物所贡献。二者在长江沉积物样品中表现出良好的相关性(图5-4)，反映了长江沉积物中主要磁性颗粒以亚铁磁性颗粒为主，顺磁性和不完整反铁磁性矿物含量较低，与前人报道一致(Zhang等，2008;王辉等，2008;Wang等，2009)。
图5-4 长江干、支流沉积物中χ与SIRM 的相关性
石鼓地区金沙江样品中χ和SIRM 值最低，这与石鼓之上金沙江主要流经碎屑岩和碳酸盐岩地区有关(长江流域岩石类型图，1998)，风化沉积物中Fe的含量较低，相应的含铁矿物也较少。离开石鼓之后，金沙江流经攀枝花地区(金沙江—雅砻江流域)。攀枝花是我国著名的钒钛磁铁矿产地，主要分布在川西的攀枝花至西昌地区，已探明储量达上百亿t(四川省地质矿产局攀西地质大队，1987)。矿物学研究表明，攀枝花地区样品中磁铁矿的含量明显高于长江流域其他地区(王中波等，2006;王中波等，2007;Yang等，2009;何梦颖，2011)。本书研究结果也显示，攀枝花地区样品χ和SIRM 值明显高于其他样品，达到了干流样品中的最高值。进入宜宾之后，随着其他支流汇入的稀释作用，样品χ和SIRM 值逐渐降低。尤其是进入中下游地区，χ和SIRM 平均值已分别降为62×10-8 m3/kg和13 198×10-6 Am2/kg，与王辉等(2008)报道的中下游数据(99×10-8 m3/kg和13 437×34-6 Am2/kg)，和Zhang等(2008)长江口底质沉积物数据(73×10-8 m3/kg和10 900×10-6 Am2/kg)较接近。
χfd%的变化趋势与χ和SIRM 的变化明显不同。长江流域从上游到下游，χfd%表现出波动中上升的趋势。χfd%主要反映了细黏滞性超顺磁颗粒对磁化率的贡献。通常情况下，在基岩中基本不存在超顺磁和细黏滞性物质，只有在物质风化成土过程中，通过化学生物过程，才会将大颗粒的晶粒转化为超顺磁物质(Maher，1986)。本书中χfd%值的变化暗示了长江流域风化程度由上游至下游逐渐加强，与本书第3章的分析和前人对长江流域风化机制的讨论结果相符(Yang等，2004;茅昌平，2009)。卢升高等(2000)根据长江中下游第四纪沉积物发育土壤磁性增强的机制，认为χfd%等于5%可作为指示长江中下游地区的超顺磁性颗粒SP是否存在的指标。王辉等(2008)报道的数据表明长江中下游干流底质沉积物χfd%都在5%以下，结合本书长江沉积物χfd%结果，反映了整个长江流域沉积物中SP组分普遍不明显。
S-100也表现出上游较低，而中下游较高的分布特征。S-100的这种变化反映了越向下游，磁铁矿在所有磁性矿物中所占的组分越高，这一结果与χ和SIRM 分析所得到的结论有些不一致。王辉等(2008)的报道中，都有类似现象，自洞庭湖至江阴一段，长江干流河床沉积物S-100也有逐渐增大趋势。S-100通常反映样品中亚铁磁性矿物(如磁铁矿、磁赤铁矿)与不完整反铁磁性矿物(如赤铁矿、针铁矿)的相对含量变化特征(Thompson和Oldfield，1986;Bloemendal和Liu，2005)。当自上而下S-100逐渐升高，而χ和SIRM 逐渐降低时，只能是不完整反铁磁性矿物逐渐降低。本书结果显示，作为不完整反铁磁性矿物指标的HIRM，确实在中下游样品中要明显低于上游样品，这一结果与王辉等(2008)的报道中HIRM 结果是一致的。
王辉等(2008)通过对比洞庭湖入江口、鄱阳湖入江口、汉江入江口、巢湖入江口数据和长江干流底质沉积物认为，长江中下游干流磁性矿物含量高于支流，磁性矿物颗粒粗于支流，中下游支流样品不完整反铁矿物相对较多。本书长江中下游支流沉积物与干流沉积物环境磁学参数的差别并不大。但长江上游干流和支流沉积物显示出明显差别，雅砻江、大渡河和嘉陵江沉积物中S-100明显高于临近干流样品，而大渡河、岷江、涪江、嘉陵江和乌江沉积物SIRM 则明显低于临近干流沉积物，显示了长江上游和中下游干流及支流存在明显差异。
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图4-14不同环境下颗粒物Fe的不同化学相态组成比较相比长江样品，黄河悬浮物样品的Fe HR/FeT更低而Fe U/FeT更高，反映了黄河样品中的Fe主要以硅酸盐结合态存在。值得注意的是，粉尘样品不同化学相态Fe的组成与黄河样品较为接近，推测与黄土高原的影响有关。......
2023-08-17
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因此，大河流域的风化作用作为表生环境中元素地球化学循环的一个重要组成部分，在陆源物质从源到汇研究中必须深入考虑。另一方面，河流溶解态物质和颗粒态物质反映的风化尺度也不相同，溶解态反映的是短时间尺度上的风化产物，在地质历史时期来看，几乎是瞬时的。......
2023-08-17
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尽管还有上述种种问题存在，但不可否认，本书还是为长江沉积物Fe循环和源—汇过程的研究做了很多探索性的工作。Fe同位素研究是国际热点问题，我国相关工作才刚刚开展，长江水系沉积物Fe同位素研究更是鲜有报道。但鉴于Fe同位素巨大的应用前景，今后工作拟对长江Fe同位素开展更多研究。长江流域，尤其是中下游地区是我国人口最为密集的区域之一，人类活动对元素的地球化学行为，尤其是Fe的地球化学行为，有着重要的影响。......
2023-08-17
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2023-08-17
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长江沉积物的环境磁参数季节性变化影响因素分析详细阅读
与本书第4章不同化学相态Fe的讨论结果类似，环境磁学参数的季节性分布特征也受下游干流沉积物来源控制，推测与流域一年内水文和气象的变化信息密切相关。虽然HIRM 在长江上游和中下游也有较大差别，但南通沉积物HIRM 并没有表现出明显的季节性变化趋势，暗示了HIRM 与SIRM和S-100可能有不同水动力搬运过程。......
2023-08-17
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国际上的早期文献中，都有对我国河流入海颗粒物Fe含量的报道。但这些研究大都集中在入海沉积物总Fe含量上，且样品较少，没有对我国河流沉积物Fe的地球化学循环做系统的研究。如前所述，河流和海洋Fe循环是当前国际海洋科学界特别关注的热点问题，而我国目前在这一领域的研究还非常薄弱。......
2023-08-17
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长江入海沉积物中的Fe循环与环境示踪意义详细阅读
南通长江干流样品赤铁矿特征峰明显，出现在565 nm 处;针铁矿主峰出现在505 nm 处，次峰出现在435 nm 处，次峰高于主峰。长江干流、支流一阶导数图谱的差异，反映了干流、支流赤铁矿和针铁矿组成的不同。由峰的位置和高度可知，岷江样品赤铁矿和针铁矿含量最低。结果显示，长江沉积物赤铁矿和针铁矿变化范围较大，雅砻江、岷江和大渡河显示出极低的赤铁矿和针铁矿含量。与长江沉积物相比，黄河沉积物的赤铁矿含量普遍较高。......
2023-08-17
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