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
长江入海沉积物中的Fe循环过程及示踪意义
【摘要】：尤其是对于自然界的真实样品，无论是矿物组成还是形态，远比人工合成矿物要复杂，导致长江沉积物Fe HR中包含的含铁矿物很难严格定义和区分。因此，在长江沉积物Fe循环机制和从源到汇研究过程中，方法的选择至关重要。为了揭示长江沉积物中Fe的组成和分布规律，有必要选择多种研究方法，相互印证比较，才能得到较为准确的结论。
由以上分析发现，虽然测试的原理有所不同，但不同方法对含铁矿物的指示上还是有很多共同之处。例如化学相态分析过程中的FePR，环境磁学分析中的参数χ和SIRM，都主要反映了长江沉积物中磁铁矿的多少，所以彼此之间有较明显的相关性。
但是，并非所有参数都有相似的变化规律，各分析方法之间对于相同的矿物描述的差异仍然存在，例如FeHR和HIRM。虽然两个参数都主要反映了赤铁矿和针铁矿的变化，但不同操作方法针对矿物提取或含量的反映又有差别。
Fe HR是在p H 值为4.8的条件下用冰醋酸-柠檬酸钠作缓冲试剂的连二亚硫酸钠萃取2 h得到的。Poulton和Canfield(2005)使用不同试剂萃取已知含量的人工合成含铁矿物，发现除赤铁矿和针铁矿之外，水铁矿、纤铁矿、四方纤铁矿等都可以在连二亚硫酸钠溶液中完全溶解。因此，所谓高活性Fe组分Fe HR，只是一种化学操作定义，所包含的铁矿物种类并不十分明确。尤其是对于自然界的真实样品，无论是矿物组成还是形态，远比人工合成矿物要复杂，导致长江沉积物Fe HR中包含的含铁矿物很难严格定义和区分。
一般认为，HIRM 主要反映了矫顽力较高的含铁矿物，主要是赤铁矿和针铁矿(Robinson，1986;Thompson和Oldfield，1986)。但Liu等(2002)的研究发现，当样品中亚铁磁性过强的时候，HIRM 对高矫顽力组分反映会产生较大误差。因为HIRM 在使用过程中的一个重要假设就是赤铁矿和针铁矿的饱和场强在300 m T 之上(Dankers，1981)，所以，磁铁矿或磁赤铁矿在计算HIRM 时的影响才可以忽略。除此之外，Liu等(2007)还发现，当Al替换赤铁矿或针铁矿中的Fe时，也会极大的改变HIRM 和S-ratio。因此，在以HIRM 和S-100指示赤铁矿和针铁矿含量时，一定要谨慎。为了准确地指示赤铁矿和针铁矿的含量，Liu等(2007)提出了一种新的环境磁学指标——L-ratio，可以有效避免HIRM 和S-100在使用过程中的不确定性。
除此之外，漫反射光谱分析结果所表征的赤铁矿和针铁矿的变化趋势，也与Fe HR和HIRM 存在较大出入，甚至是相反的规律。
综合以上分析，我们认为，各种不同分析方法指示的含铁矿物组成，既有相似性，也存在较大差异。不管是化学相态分析、环境磁学分析方法，还是漫反射光谱方法，对含铁矿物组成的研究主要还是基于实验室环境下对人工合成矿物的实验所得到的认识。然而，自然环境下，天然样品中的各含铁矿物组成和形态远比人工合成样品要复杂，各种假象、伴生和替换时常发生。导致在实验室环境下对人工合成样品得到的规律，应用在自然样品中时，经常出现差异甚至相悖的结论(White和Brantley，2003;Liu等，2007)。另一方面，这也是地质学研究过程中复杂性和多解性的表现。因此，在长江沉积物Fe循环机制和从源到汇研究过程中，方法的选择至关重要。长江流域幅员辽阔，地质条件复杂，含铁矿物源岩类型多样，来源广布整个流域;另外，流域气候环境有较大差异，再加上人类活动的影响，导致长江流域表生环境中Fe循环相当复杂。为了揭示长江沉积物中Fe的组成和分布规律，有必要选择多种研究方法，相互印证比较，才能得到较为准确的结论。
在国际河流沉积Fe循环研究中，主要集中在全球尺度(Poulton，1998;Poulton和Raiswell，2000;Poulton和Raiswell，2002;Poulton和Raiswell，2005;Raiswell，2006;Raiswell 等，2006;Moore 和Braucher，2008)，对个别河流研究并不深入，如Poulton 和Raiswell(2002)只报道了一个长江沉积物的Fe化学相态数据。茅昌平(2009)虽然对南京长江干流悬浮Fe化学相态季节性变化进行了调查，但并没有对长江流域内部Fe的化学相态进行调查。而环境磁学的研究也主要局限在长江中下游或河口地区。漫反射光谱学目前在黄土研究中应用广泛，但对于河流沉积物研究几乎未见报道。总的来说，前人研究没有针对某个流域开展深入和系统的分析，因而难以揭示出流域内复杂的Fe循环过程。本研究显示，对长江这样的世界大河而言，由于其流域地质、地理、水文泥沙和气候环境等复杂性，表生环境中Fe循环机制及河流沉积物中Fe的从源到汇过程也是非常复杂的，远非简单地运用某个分析方法就可以刻画的，需要从学科交叉研究角度，应用多种分析手段来深化研究。
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长江入海沉积物中Fe循环过程与环境示踪意义详细阅读
表4-4分步萃取产物不同元素与Fe的相关性、含量和比例注：统计数据来自长江流域干、支流17个样品;Mn、Ti和P的平均浓度单位为ppm，其他元素单位为wt%。三步萃取产物相加的总含量中，Fe则表现出同Al、Mn、Ti、P、K 元素较强的相关性。......
2023-08-17
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长江入海沉积物中Fe循环研究：环境示踪意义详细阅读
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Fe循环与环境示踪意义详细阅读
图7-5南通沉积物中与赤铁矿和针铁矿相关各参数的季节性分布图7-6所示的相关性分析显示，对长江干、支流样品，FePR与χ和SIRM 存在较高的相关性，相关系数分别为0.75 和0.71，而S-100与FePR和SIRM 没有显示明显相关性。对南通悬浮物样品来说，S-100与FePR和SIRM 之间存在弱的负相关性。但反映磁铁矿与赤铁矿、针铁矿比例的S-100，并没有表现出随FePR、χ和SIRM 增大而增大的趋势，而且S-100与SIRM 还显示出负的相关性。图7-6长江悬浮物中与磁铁矿相关的参数之间相关性......
2023-08-17
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长江入海沉积物中Fe循环过程与环境示踪方法详细阅读
土壤和沉积物中的铁矿物含量一般很低，而且颗粒总体比较细小、结晶度差。漫反射光谱对土壤和沉积物中的铁氧化物矿物十分敏感，被认为是一种识别和估计土壤、沉积物中的铁氧化物矿物的重要手段。Deaton和Balsam同对人工合成矿物和沉积物研究，发现在漫反射光谱曲线一阶导数图谱中，针铁矿和赤铁矿有不同的特征峰。......
2023-08-17
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长江沉积物中Fe循环过程与环境示踪意义详细阅读
整体上看，长江中下游赤铁矿和针铁矿的含量比上游略高。推测赤铁矿与针铁矿变化的不同步与长江流域土壤发育特征和赤铁矿本身的矿物属性有关。随着降雨冲刷，部分土壤颗粒被带到长江中，所以南通长江干流悬浮物在8月—9月表现为赤铁矿含量的显著升高和针铁矿含量的降低。......
2023-08-17
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长江沉积物中的Fe循环过程及环境示踪意义研究详细阅读
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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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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