大荔人遺址黃土-古土壤剖面巖石磁學(xué)性質(zhì)研究.docxVIP

1、第53卷第6期地球物理學(xué)報(bào)Vol.53,No.62010年6月CHINESEJOURNALOFGEOPHYSICSJun.,2010_-'L_,，很俊杰，ReidarLovlie,李斌等.大荔人遺址黃土古土壤剖面巖石磁學(xué)性質(zhì)研究.地球物理學(xué)報(bào)，2010,53(6)：14631474,D()I：10.3969/j.issn.0001-5733.2010.06.024HuoJJ,ReidarLovlie,LiB,etal.Rockmagnetismstudyonloess-paleosolprofileatDali.ChineseJ.Geophys.(inChinese),2010,53(

2、6)：14631474,DOI：10.3969/j.issn.0001-5733.2010.06.024大荔人遺址黃土-古土壤剖面巖石磁學(xué)性質(zhì)研究霍俊杰或3,ReidarLovlie3,李斌心，蘇樸41成都理工大學(xué)，成都6100592成都理工大學(xué)地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都6100593 UniversityofBergen,DepartmentofEarthScience,Allegt.41,N-5007Bergen,Norway4太原理工大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，古地磁實(shí)驗(yàn)室，太原0300245山西省地震局，太原030021摘要自從大荔人化石被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，其遺址剖面便成為研究熱點(diǎn).

3、先前的研究主要集中在地層的對(duì)比劃分與頭蓋骨年齡的推斷方面，然而對(duì)于載磁礦物的鑒定及其古氣候含義方面的研究卻相對(duì)較少.鑒于此，本文運(yùn)用熱磁分析、飽和等溫剩磁和剩磁矯頑力潛分析、磁滯P1線分析、頻率磁化率分析、熱退磁分析等方法，對(duì)大荔人遺址剖面進(jìn)行了系統(tǒng)的巖石磁學(xué)性質(zhì)研究，鑒定出其主要載磁礦物為磁鐵礦，赤鐵礦，磁赤鐵礦，磁疇狀態(tài)主要是似單疇.磁鐵礦，赤鐵礦是樣品中特征剩磁的攜帶者；主要起源于成土作用的超順磁顆粒和新生成的亞鐵磁性礦物，是古土壤樣品磁化率增強(qiáng)的主要貢獻(xiàn)者；古土壤中軟磁性礦物的含量高于黃土.樣品中磁赤鐵礦的含爪并不高.黃土-古土壤樣品的頻率磁化率曲線，古里雅冰芯氧同位素、細(xì)微粒濃度曲線

4、，岐山五里鋪剖面有機(jī)質(zhì)含量曲線在古氣候記錄方面具有一致性，都展示出至少?gòu)腗IS5以來(lái)，氣候從冰期到間冰期的變化是漸變的，反之則表現(xiàn)了突變特征.上述巖石磁學(xué)研究豐富了大荔剖面的磁學(xué)領(lǐng)域研究?jī)?nèi)容，為相關(guān)課題的深入研究提供了依據(jù).關(guān)鍵詞磁性礦物，古氣候，頻率磁化率，氧同位素，細(xì)微粒濃度，碳酸鹽碳同位素，有機(jī)質(zhì)DC)I：10.3969/j.issn.0001-5733.2010.06.024中圖分類號(hào)P318收稿日期2009-0A6,2009-11-01收修定稿Rockmagnetismstudyonloess-paleosolprofileatDaliHUOJun-Jie1-2*3,ReidarLo

5、vlie3,LIBin3*4*5,SUPu41 ChengduUniversityofTechnology,Chengdu610059.ChinaChengduUniversityofTechnology,StateKeyLaboratoryofGeohazardPreventionandGeoenvironmentProtection*Chengdu610059,China2 UniversityofBergen,DepartmentofEarthScience,Allegt.41,N-5007Bergen,NorzuayTaiyuanUniversityofTechnologyColleg

6、eofMiningTechnology,PaleomagnetismLaboratory,Taiyuan030024,China3 ShanxiEarthquakeBureau,Taiyuan030021,ChinaAbstractRockmagneticinvestigationsofloess-paleosolsalongaprofileatDali(Shaanxi)hadidentifiedmagnetiteandmaghemiteinpseudo-singledomain(PSD)states,aswellashematite.Thermaldemagnetizationuncover

7、edcharacteristicremanentmagnetizationdirectionscarriedbymagnetiteandhematite.Themagneticsusceptibilityenhancementofpaleosolsamplesmainlyarosefromsuperparamagneticgrainsandferrimagneticminerals.Softmagneticmineralcontentwashigherinpaleosolthaninloess.Thecontentofmaghemitewasnothighinsamples.基金項(xiàng)目山西省留學(xué)

8、基金(01-28)和挪威國(guó)家助學(xué)金資助.作者簡(jiǎn)介霍俊杰，男,1973年生，山西汾陽(yáng)人，成都理工大學(xué)博土研究生，目前從事古地磁學(xué)，巖石磁學(xué)，第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)及工程地質(zhì)學(xué)方面的研究.E-mail：Junjie.IIuogmaiLcom7 陳鐵梅，原思訓(xùn)，高此君.鈾子系法測(cè)定骨化石年齡的可箭性研究及華北地區(qū)主要舊石器地點(diǎn)的鈾子系年代序列.人類學(xué)學(xué)報(bào),1984,3(3)：7787ChenTM,YuanSX,GaoSJ.Thestudyonuraniumseriesdatingoffossilbonesandanabsoluteagesequenceforthemainpaleolithicsitesofn

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12、Dalimansite.ScientiaGeologicaSinica(inChinese)»2001,36(3)：36436913XiaoJL,JinC,ZhuY.AgeofthefossilDaliManinnorthcentralChinadeducedfromchronostratigraphyoftheloess-aleosolsequence.QuaternaryScienceReviews,200221:21912198口4尹功明，趙華，尹金輝等.大荔人化石地層的年齡.科學(xué)通報(bào)，2002,47(12)：938942YingGM,ZhaoH,YinJH,etal.Ageo

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14、490口6敖紅,鄧成龍,磁性礦物的磁學(xué)鑒別萬(wàn)法回顧.地球物理學(xué)進(jìn)展，2007,22(2)；432442AoHDengCL.Reviewintheidentificationofmagneticminerals.ProgressinGeophysics(inChinese)2007,22(2)：432442口7李學(xué)森，吳漢寧，黃寶春等.四川江油地區(qū)上泥盆統(tǒng)-下石炭統(tǒng)灰?guī)r的巖石磁學(xué)研究.地球物理學(xué)進(jìn)展，2002,17(1)：108113LiXS,WuHN,HuangBC,etal.Rockmagneticstudyoftheupperdevonianandthelowercarboniferous

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17、物的巖石磁學(xué)性質(zhì).中國(guó)科學(xué)(D輯)，2002,32(4)：271278WangXS,LovlieR,SuP.RockmagneticpropertiesofNihewansedimentsatXujiayao.ScienceinChina(.SeriesD)(inChinese),2002,32(4)：27127822|LuSGXueQF,ZhuL,etal.MineralmagneticpropertiesofaweatheringsequenceofsoilsderivedfrombasaltinEasternChina.Catena,200873(1):233323 劉平.山西近河遺址更

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19、41642424 宋友桂，方小敏，石川尚人等1.5Ma以來(lái)黃土高原風(fēng)塵堆積的巖石磁學(xué)記錄與中更新世氣候轉(zhuǎn)型.海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì).2005,25(3)：4654SongYGtFangXM,NaotoIshikawa,etal.RockmagneticevidencesofmiddlePleistoceneclimatetransitionrecordedinChineseloess-paleosolsequence.MarineGeology&QuaternaryGeology(inChinese),2005,25(3):4654DayR,FullerM,SchmidtVA.Hyste

20、resispropertiesoftitanomagnetites:Grainsizeandcompositionaldependence.Phys,EarthPlanet.Inter,1977,13：26026725 DengCL,ZhuRX,VerosubKL,etaLMineralmagneticpropertiesofloess/paleosolcoupletsofthecentralloessplateauofChinaoverthelast1.2Myr.JournalofGeophysicalResearch.2004,109；B01103,doi：10.1029/2003JB00

21、2532胡雪峰.“黃土-古十壤”序列中軾化鐵和有機(jī)質(zhì)對(duì)磁化率的影響.土壤學(xué)報(bào).2004,41(1)：712HuXF.Influenceofironoxidesandorganicmatteronmagneticsusceptibilityintheloess-paleosolsequence.ActaPedologic。Sinica(inChinese),200441(1)：71229孫有斌，孫東懷，安芷生.靈臺(tái)紅粘土黃土古土壤序列頻率磁化率的古氣候意義.高校地質(zhì)學(xué)報(bào)，2001,7(3)：300306SunYB,SunDH,AnZS.Paleoclimaticimplicationoffreq

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24、ysicalResearchf1999,104:64565931 鄧成龍，朱日祥，袁寶印.黃土高原全新世風(fēng)成沉積的巖石磁學(xué)性質(zhì)及其古氣候意義.海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì)，2002,22(4)：3746,66DengCL,ZhuRX,YuanBY.Rockmagnetismoftheholoceneeoliandepositsintheloessplateau：evidenceforpedogenesis.MarineGeology&QuaternaryGeology(inChinese),2002,22(4)：3746,66鄧成龍.黃土高原西部白草堀剖面1和SI記錄的古地磁場(chǎng)特征.第四紀(jì)研究

25、，2008,28(5):854865DengCL.Paleomagnetismoftheloess/paleosolcouplet11/siattheBaicaoyuansection,westernloessplateau.QuaternarySciences(inChinese),200828(5)：854865DengCL,ShawJ,LiuQS,etal.MineralmagneticvariationoftheJingbianloess/paleosolsequenceinthenorthernLoessPlateauofChina:ImplicationsforQuaternary

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27、ent.AdaSedimentologicaSinica(inChinese),2008,26(6)：1052106237ZhuRX,GuoB,PanYX,etal.ReliabilityofgeomagneticsecularvariationsrecordedinaloesssectionatUngtai,northcentralChina.ScienceinChina(SeriesD)2000,43(1)：938ChenTH,XuHF,XieQQ,etal.CharacteristicsandgenesisofmaghemiteinChineseloessandpaleosols：Mec

28、hanismformagneticsusceptibilityenhancementinpaleosols.EarthandPlanetaryScienceLetters«2005,240：790802郭斌，朱日祥，白立新等.黃土沉積物的巖石磁學(xué)特征與土壤化作用的關(guān)系.中國(guó)科學(xué)，D輯.2001,31(5)：377386GuoB,ZhuRX,BaiLX,etal.Therelationshipbetweenrockmagnetismfeaturesandpedogenesisofloessdeposit.Sci.China(D)(inChinese),2001,31(5)：377386

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30、VidicNJ«VerosubKL,etal.MineralmagneticvanationoftheJiaodaoChineseloess/paleosolsequenceanditsbearingonlong-termclimaticvariability.JournalofGeophysicalResearchv2005,110：B03103,doi:10.1029/2004JB00345143jLiuQS,BanerjeeSK,JacksonMJetal.Anintegratedstudyofthegrain-size-dependentmagneticmineralogyo

31、ftheChineseloess/paleosolanditsenvironmentalsignificance.JournalofGeophysicalResearch,2003,108(B9)：2437,doi：10.1029/2002JB00226444 姚海濤，劉青松，呂連清等.元謀盆地小河地區(qū)河湖相沉積物巖石磁學(xué)性質(zhì)研究及其古氣候意義.科學(xué)通報(bào)，2005.50(13) ：13771384YaoHTLiuQS,LuLQ,etal.RockmagnetismpropertyandpaleoclimaticsignificanceoflacustrinefaciessedimentinXi

32、aoheregionofYuanmoubasin.ChineseScienceBulletin(inChinses),2005,50(13)：13771384LiYM,LiuDS(LiuTS).813CSCvaluesoftheloesspaleosolsequenceinDaliarea,ShaanxiProvince,China,andpaleoenvironmentalimplications.ChineseScienceBulletin92003,48(9)；90290745 張戰(zhàn)平.陜西岐山全新世黃土與環(huán)境演變碩士論文.陜西：陜西師范大學(xué)，2001ZhangZP.TheHolocen

33、celoessandenvironmentchangeinQishan,ShaanxiM.S.thesis'.Shaanxi:ShaanxiNormalUniversity,2001李玉梅,劉東生，吳文祥等.黃土高原馬蘭黃土記錄的MIS3溫濕氣候.第四紀(jì)研究，2003,23(1)：6976LiYMLiuTS.WuWX.etal.Pa1eopnvironmpntinChineseloessplateauduringMIS3:evidencefromMalanloess.QuaternarySciences(inChinses)2003,23(1):6976MaherBA,Characte

34、risationofsoilsbymineralmagneticmeasurements.PhysicsEarthPlanetaryinternational,1986,42：7692劉秀銘，劉東生，HellerF等.黃土頻率磁化率與古氣候冷暖變換.第四紀(jì)研究，1990,10(1)：4240LiuXM,LiuTS,HellerF,etal.Frequency-dependentsusceptibilityofloessandQuaternarypaleoclimate.QuaternarySciences(inChinses)»1990,10(1):4240LiuXM,RolphT,

35、BloemendalJ,etal.QuantitativeestimatesofpaleoprecipitationatXifcngintheloessplateauofChina.Paleogeography,Pale(Klirnatology9Paleoecology1995,113：243248盧升高，董瑞斌，俞勁炎等.中國(guó)東部紅土的磁性及其環(huán)境意義.地球物理學(xué)報(bào)，1999,42(6)：764771LuSG,DongRB,YuJY,etal.MagneticmeasurementcharacterisationofredearthprofileineasternChinaanditsen

36、vironmentalimplications.ChineseJ.Geophys.(inChinses),1999,42(6)：76477152姚檀棟，ThompsonLG,施雅風(fēng)等.古里雅冰芯中末次間冰期以來(lái)氣候變化記錄研究.中國(guó)科學(xué)(D),1997,27(5)：447452YaoTD,ThompsonLG,ShiYF,etal.ResearchontheclimaticchangerecordofGuliyaicecoresincethelastinterglacialperiod.SciencestnChina(SeriesD)(inChinese),1997,27(5)：447-452

37、53WuGJ,YaoTD,ThompsonLG,etal.MicroparticlerecordintheGuliyaicecoreanditscomparisonwithpolarrecordssincethelastinterglacial,ChineseSciencebulletin,2004,49(6).607611(本文編輯胡素芳)StratigraphicvariationsofthefrequencysusceptibilitycorrelatedwellwithoxygenisotopecurveandfinemicroparticlecontentcurveoftheGuli

38、yaicecore.OrganiccontentcurveofQishanWulipuhadgoodpaleoclimaterecordconsistency.TheyallshowedthatpaleoclimatehadgraduallychangedfromglacialperiodtointerglacialperiodsinceatleastMIS5.Onthecontrary,itchangedrapidlyfrominterglacialperiodtoglacialperiod.Allthesestudiesabove,notonlymadethemagneticresearc

39、hofDaliprofilemoreabundant,butalsosupportedthefurtherstudyofrelevanttheme.KeywordsMagneticmineral,Paleoclimate,Frequencysusceptibility,Oxygenisotope,Microparticleconcentration.Carbonatecarbonisotope,Organic35°N36°N110°E111°EIO7°E108°E109°E80°E85°E90°

40、E95°E100°E105°E110°E圖1大荔人遺址剖面、古里雅冰芯和岐山五里鋪剖面地理位置圖Fig.1GeographiclocationofresearchingzoneGuliyao400km1引言在人類進(jìn)化歷史上，大荔人頭蓋骨化石代表了從直立人到智人的過渡類型，自發(fā)現(xiàn)之日起，大荔人遺址就一直備受專家學(xué)者關(guān)注.早期學(xué)者從不同角度對(duì)其進(jìn)行了研究，研究方法包括：熱釋（發(fā)）光2,3,生物特征口，2",古氣候旋回與深海氧同位素周期對(duì)比，鈾子系，地質(zhì)學(xué),電子自旋共振g，磁化率曲線對(duì)比wg,IRSL（紅外釋光）和鈾系綜合方法口婦，以及全巖碳酸鹽碳同

41、位素813CscC，5然而，對(duì)于大荔人遺址剖面巖石磁學(xué)方面的研究一直未見報(bào)道，因此，其載磁礦物方面的信息迄今仍是空白.磁性礦物是巖石或沉積物記錄地球磁場(chǎng)和古環(huán)境變化信息的載體.系統(tǒng)的巖石磁學(xué)研究是鑒定巖石和沉積物中所包含的磁性礦物成分和粒度的有效途徑.通過這種方法，可以鑒別各剩磁組分的載磁礦物類型和幾何特征（顆粒的形狀、磁疇結(jié)構(gòu)等），有助于對(duì)古地磁數(shù)據(jù)的分析和古地磁結(jié)果的理解，因此巖石磁學(xué)的研究是古地磁學(xué)及相關(guān)學(xué)科深入研究的基礎(chǔ).正確認(rèn)識(shí)巖石磁學(xué)性質(zhì)對(duì)獲得可靠的古地磁學(xué)記錄至關(guān)重要W】刃.鑒于此，本文對(duì)大荔人遺址剖面進(jìn)行了系統(tǒng)的巖石磁學(xué)研究，查明了其主要載磁礦物類型和幾何特征,并且探討了礦物成

42、因及古氣候意義，從而為進(jìn)一步研究該區(qū)域剩磁種類、特征、形成機(jī)制及歷史提供翔實(shí)的巖石磁學(xué)依據(jù)，使本剖面在古地磁方面的研究更加充實(shí)與完整.2地理、地質(zhì)概況大荔剖面位于陜西省大荔縣段家鄉(xiāng)解放村東部的甜水溝附近（109°44'E,34°52'N）,洛河左岸第3級(jí)階地，是黃土高原與渭河谷交會(huì)之處口婦（圖1）.大荔人遺址黃土/古土壤序列剖面層位相當(dāng)清晰，黃土與古土壤皆呈水平條帶狀發(fā)育.從上到下地層組成簡(jiǎn)述如下：全新統(tǒng)（Q4）擾動(dòng)耕作土和灰褐色黑爐土（SO）；上更新統(tǒng)（Q3）淺灰色、質(zhì)地均勻疏松黃土厚層（L1）和3層亮棕色、團(tuán)塊狀古土壤薄層（S1）,在黃土層L1中，發(fā)育有

43、2層弱發(fā)育古土壤層；中更新統(tǒng)（Q2）淺黃色，質(zhì)地疏松均勻黃上厚層（L2）和3層棕褐色古土壤厚層（S2）.3樣品采集與巖石磁學(xué)測(cè)試對(duì)于大荔人遺址黃土/古土壤序列剖面,從頂?shù)降走M(jìn)行連續(xù)追蹤采樣，控制樣品間距為5cm.采樣過程中，為了保證原生沉積物的出露,在每個(gè)樣品采集之前，都剝?nèi)?050cm厚的表土.所采樣品為圓柱體，直徑2cm,限高2cm.每個(gè)樣品在采集時(shí)都使用地質(zhì)羅盤定向.樣品磁滯回線測(cè)量在法國(guó)Gif-Yvette古地磁實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，除此之外，樣品的所有量測(cè)全在挪威卑爾根大學(xué)古地磁實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行.首先對(duì)樣品進(jìn)行了等溫剩磁剩磁矯頑力（IRM-HQ測(cè)量.所使用的儀器為Solenoid和PulseMagn

44、etizer（脈沖磁力議），其量程范圍分別為。160mT和160mT4.2T.每一步測(cè)量之后，樣品的剩余磁化強(qiáng)度用Digico旋轉(zhuǎn)磁力儀測(cè)量.樣品的熱磁分析測(cè)試，是在可自動(dòng)紀(jì)錄的居里轉(zhuǎn)換平衡儀上完成樣品在0.7T磁場(chǎng)中分別被加熱到700°C或更高，然后通過流水冷卻，加熱和冷卻梯度均為15°C/min.接下來(lái)，在挪威卑爾根大學(xué)古地磁實(shí)驗(yàn)室無(wú)磁空間內(nèi)對(duì)樣品進(jìn)行熱退磁測(cè)量.所使用的儀器為熱退磁儀器MMTD60.熱退磁步驟從90°C620°C,步距30°C50°C.樣品的天然剩磁和每一步退磁后的剩余磁化強(qiáng)度使用旋轉(zhuǎn)磁力儀JR5進(jìn)行測(cè)量為了確定

45、樣品中的磁性礦物在退磁加熱過程中是否發(fā)生了礦物相的轉(zhuǎn)化，在每一步熱退磁之后，進(jìn)行了室溫下樣品磁化率追蹤測(cè)量，所使用的儀器為KLY-2感應(yīng)電橋.在剩磁矢量分析過程中，完全滿足主向量:數(shù)據(jù)點(diǎn)個(gè)數(shù)24,最大角偏差MAD<15°的要求2。.4載磁礦物鑒別與磁學(xué)行為分析4.1熱磁分析通過對(duì)樣品進(jìn)行熱磁分析，可以看出在300350°C區(qū)間（320°C附近，圖2中a處），存在磁性礦物相轉(zhuǎn)變，這是由于新礦物的生成，即由熱不穩(wěn)定的磁赤鐵礦在高溫下逐漸轉(zhuǎn)化為赤鐵礦造成冷卻和加熱過程不可逆，且冷卻曲線明顯低于加熱曲線，也說明了這一點(diǎn).加熱曲線和冷卻曲線在550580°C

46、區(qū)間，磁化強(qiáng)度發(fā)生了急劇的變化，明顯記錄了特征解阻溫度580°C（圖2中b處），指示了磁鐵礦的存在.當(dāng)溫度升至675°C附近時(shí)，磁化強(qiáng)度才完全消失，反映出可能有少量赤鐵礦的存在（圖2中c處）.由于在加熱過程中磁赤鐵礦也將轉(zhuǎn)變?yōu)槌噼F礦，所以樣品中是否天然賦存有赤鐵礦，還需進(jìn)一步鑒別（下文）.4.2飽和等溫剩磁和剩磁矯頑力分析大荔人遺址黃土/古土壤序列剖面的飽和等溫剩磁曲線可以分為2類（圖3）.所有等溫剩磁獲得曲線在開始階段都表現(xiàn)得相對(duì)較陡，展示了低矯頑力礦物特征.古土壤和部分黃土樣品的飽和等溫剩磁和剩磁8642O.O.O.O.uo-sz-saB舄POZIIBUDON0I1II

47、I0200400600800溫度Temperature/*C圖2熱磁分析曲線圖a：磁赤鐵礦到赤鐵礦相變；b：磁鐵礦解阻；c：赤鐵礦解阻Fig.2Curiebalancetestcurvea.Maghemitetransferstohematite,b.Magnetiteunblocking,c.Hematiteunblocking矯頑力曲線表現(xiàn)為圖3a所示的第一類特征.當(dāng)外加磁場(chǎng)升至180200mT時(shí)（圖3a中1）,等溫剩磁已經(jīng)達(dá)到SIRM（飽和等溫剩磁）的80%90%,達(dá)到準(zhǔn)飽和狀態(tài).隨后，在300mT附近，部分磁性礦物達(dá)到飽和（圖3a中II）,說明這些磁載體為磁鐵礦.其剩磁矯頑力曲線兒乎呈

48、一直線，并且，剩磁矯頑力（打）集中在3035mT區(qū)間，這進(jìn)一步證明磁鐵礦的存在.當(dāng)外加磁場(chǎng)大于300mT后，部分樣品的SIRM獲得曲線平緩上升至1.5T才達(dá)到飽和（圖3a中U1）,由此可知，這些樣品中還含有高矯頑力磁性礦物赤鐵礦為了進(jìn)一步證明高矯頑力礦物的存在，對(duì)飽和等溫剩磁獲得曲線進(jìn)行了累積對(duì)數(shù)高斯模型CLG分析（圖3b）.可以看出，梯度獲得曲線圖（GAP）中含有兩個(gè)峰，第一個(gè)峰對(duì)應(yīng)的lg（B1/2）值為1.6（3/2是每種矯頑力組分獲得其飽和等溫剩磁值一半時(shí)所施加的外加磁場(chǎng)值，下同）,屬于低矯頑力礦物磁鐵礦；第二個(gè)峰對(duì)應(yīng)的lg（B1/2）值為2.8,屬于高矯頑力礦物赤鐵礦.第二類飽和等溫剩

49、磁和剩磁矯頑力曲線除了在300mT附近達(dá)到準(zhǔn)飽和狀態(tài)外，還展示了高達(dá)4T的飽和磁場(chǎng)（圖3c中I）.主要是少部分黃土樣品展現(xiàn)了此種特征.由于飽和磁場(chǎng)如此高，有理由考慮樣品中包含硬磁性礦物針鐵礦.梯度獲得曲線圖展示了三個(gè)波峰（圖3d）,它們對(duì)應(yīng)的lg（Bl/2）值分別為1.8、2.9、3.4,由此可知，樣品中除了包含低矯頑力礦物磁鐵礦，高矯頑力礦物赤鐵礦外，還包含少量的高矯頑力礦物針鐵礦.所有樣品的剩磁矯頑力譜兒乎呈一直線，初步表明磁性礦物為單一磁疇23.由于使用飽和等溫剩磁和剩磁矯頑力分析，樣品中的礦物相不會(huì)改變，因此可以推知，黃土古土壤中天然賦存赤鐵礦.4.3磁滯回線分析在去除順磁性成分的貢獻(xiàn)

50、后，樣品的磁滯回線被歸一化，其總體可以分為I和II兩類，分別代表了典型的古土壤和黃土（圖4a）.兩類曲線的形狀基本相似，都比較偏瘦，說明兩類樣品所含的磁性顆粒的磁疇狀態(tài)也基本相同.根據(jù)磁滯回線的形狀，磁顆?？赡苁撬茊萎牐≒SD）還是多疇（MI）。需進(jìn)一步確定.典型黃土剩磁矯頑力（Hc=39.4mT）大于典型古土壤的值（H“=30.4mT）（圖4a）,表明了黃土中高矯頑力礦物的增加.值得注意的是，把所有樣品（黃土和古土壤）的磁滯回線組合起來(lái)（未歸一化），可以發(fā)現(xiàn)從黃土到古土壤，磁滯回線展示了一種遞變規(guī)律（圖4b）.美國(guó)阿拉斯加州中部的黃土與古土壤也展示了相似的規(guī)律口幻.其飽和磁化強(qiáng)度和飽和剩磁逐

51、漸增加，這說明了亞鐵磁性礦物的逐漸增加25】，表明從黃土到古土壤的沉積過程中，土壤化作用是逐步增強(qiáng)的.jAP-(b)N/fJV十.八v628411oOw®400800外加磁場(chǎng)強(qiáng)度H/mTin52.2008642oooo-5S-ponhuuon希ITslg(i(dnGAP0k7i卜乂J525152101U.2PB&服整lg(角Z2)01000200030004000外加磁場(chǎng)強(qiáng)度H/mT8042O.O.O.O.2p若UU0N涅lffl圖3飽和等溫剩磁實(shí)驗(yàn)曲線和CLG模型梯度獲得曲線(a)第一類飽和等溫剩磁和剩磁矯頑力獲得曲線；(b)對(duì)應(yīng)于(a)的典型累積對(duì)數(shù)高斯模型梯度獲得曲線；

52、(c)第二類飽和等溫剩磁和剩磁矯頑力獲得曲線；(d)對(duì)應(yīng)于(c)的典型累積對(duì)數(shù)高斯模型梯度獲得曲線.Fig.3Saturationisothermalremanenttestcurveandgradientacquisitionplot(GAP)ofcumulativelogGaussian(CIG)mode(a)Saturationisothermalremanenttestcurve(Classification1)；(b)Typicalgradientcurve(GAP)ofCIGmode,correspondingto(a)；(c)Saturationisothermalremanen

53、ttestcurve(Classification2)；(d)Typicalgradientcurve(GAP)ofCIGmode,correspondingto(c).5o5-O.642O-2-45o.5o.5.o.O/T5o.圖4黃土到古土壤磁滯回線隨巖性變化圖Her：剩磁矯頑力；也：矯頑力；飽和剩磁；M,：飽和磁化強(qiáng)度；H：磁場(chǎng)；磁化強(qiáng)度.(a)歸一化；(b)未歸一化(灰色磁滯回線代表古土壤；空白磁滯回線代表黃土).Fig.4MagnetichysteresisloopanalysisHcrRemanentcoerciveforce；Hc:Coerciveforce?Mr,:Remane

54、ntsaturationmagnetization?:Saturationmagnetization；H:Magneticfield；M：magnetization,(a)Normalized；(b)Unnormalized(greyloopsrepresentpalaeosol;whiteloopsrepresentloess).0.40.2占土壤Paleosol黃上LoessSDPSDa*ooo.古土壤Paleosol。黃上LoessMD501001500123456HJHc圖5Day圖SD：?jiǎn)萎?；PSD：似單疇;MD：多疇.Fig.5DayplotSD：Singledo

55、main；PSD：Pseudosingledomain；MD：Multidomain.分別以M./M,（飽和剩磁/飽和磁化強(qiáng)度）和Hcr/Hc（剩磁矯頑力/矯頑力）為縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)的Day圖表明mJ,無(wú)論是黃土還是古土壤都落在似單疇區(qū)域（圖5）,吻合于上文所判斷的黃土與古土壤的磁疇狀態(tài)基本相同的結(jié)論，與中國(guó)黃土高原西部和東部黃土沉積物中的磁載體的平均粒度相一致2幻.盡管黃土與古土壤的載磁礦物的磁疇狀態(tài)都落在似單疇區(qū)間，但是古上壤總體上分布于該區(qū)間的左半部分，而黃土總體分布于右半部分，并且二者之間大體表現(xiàn)出遞變的關(guān)系.與頻率磁化率數(shù)據(jù)相比，Day圖在鑒定SP（超順磁）顆粒方面存在一定的局限,因此

56、，下一步將使用頻率磁化率數(shù)據(jù)來(lái)分析樣品中的超順磁顆粒.4.4頻率磁化率分析本剖面黃土樣品頻率磁化率值3fd=（低頻磁化率-高頻磁化率）/低頻磁化率1X100%）變化區(qū)間約為3%15%,并且隨著低頻磁化率值增高，頻率磁化率變化區(qū)間的最低值也增高；對(duì)于古土壤樣品，其頻率磁化率值變化區(qū)間約為7%15%，同樣，低頻磁化率值（奴/）越高，區(qū)間的最低值也越高（圖6）.這些特點(diǎn)不僅表明了黃土-古土壤樣品中超順磁顆粒的存在，同時(shí)還證實(shí)了其形成與成土作用有關(guān)si.說明在成壤過程中，生物或化學(xué)作用形成了超順磁性礦物，這些礦物提高了占土壤低頻磁化率和頻率磁化率值KU?！?頻率磁化率隨地層變化圖（圖7）表明，頻率磁化

57、率與低頻磁化率有基本相同的變化趨勢(shì)，其值分別與古土壤-黃土地層呈波峰波谷的對(duì)應(yīng)關(guān)系.下klf圖6頻率磁化率與低頻磁化率對(duì)應(yīng)關(guān)系圖頻率磁化率以=(低頻磁化率-高頻磁化率)/低頻磁化率X100%)低頻磁化率Fig.6FrequencysusceptibilityverificationoflowfieldsusceptibilitykfdtHighfrequencesusceptibility(4/tZ=(lowfrequencesusceptibility-highfrequencesusceptibility)/lowfrequencesusceptibilityX100%)；klf:I.owfrequencesusceptibility.伏于古土壤的黃土地層的頻率磁化率值總體低于古土壤.進(jìn)一步證明了上文推斷.對(duì)于黃土中超順磁顆粒的成因，除了上述的成土作用，還包括來(lái)自其上部古土壤的淋濾作用.對(duì)于大荔剖面，是否如此，將在下文探討.4.5 逐步退磁后磁化率曲線變化分析每一步熱退磁后，樣品的磁化率都被跟蹤測(cè)量（圖8）.在全程加熱中，無(wú)論黃土樣品還是古土壤樣品，磁化率曲線都呈現(xiàn)了相同的起伏變化，但是升