新近紀(jì)紅粘土磁組構(gòu)特征及其沉積學(xué)意義

1、新近紀(jì)紅粘土磁組構(gòu)特征及其沉積學(xué)意義1.1. 引言引言磁化率各向異性的磁組構(gòu)研究最早應(yīng)用于大地構(gòu)造學(xué)及傳統(tǒng)的三大巖類學(xué)。分別用來分析研究碰撞造山、韌性、脆性剪切變形帶的應(yīng)力場(chǎng)方向；巖漿巖巖體的成因及侵位；變質(zhì)巖劈理或變質(zhì)片理的方向、韌性剪切帶中的巖石變形特點(diǎn)等。也可以通過沉積巖磁化率各向異性的磁組構(gòu)分析，來研究搬運(yùn)沉積物的古水流方向等1。近年來，巖石磁組構(gòu)的研究，已經(jīng)應(yīng)用于未成巖與弱固結(jié)的沉積物中2-5。中國學(xué)者把磁組構(gòu)研究應(yīng)用到河湖相沉積物6-8、第四紀(jì)黃土中9-11，用于推斷其沉積物的沉積類型和成因方式，取得了很好的效果。如果將磁組構(gòu)分析方法應(yīng)用到新近紀(jì)紅粘土的研究中，或許可作為研究其成因

2、的有效方法。研究已表明，新近紀(jì)紅粘土的主要磁性礦物同第四紀(jì)黃土古土壤基本一致12，由磁鐵礦組成，赤鐵礦、磁赤鐵礦相對(duì)含量較少，特征剩磁的主要載體是磁鐵礦，而磁鐵礦受形狀各向異性的影響。第四紀(jì)黃土古土壤，特別是廣布于中國北方的全新世馬蘭黃土（L1），第二層黃土（L2）是典型的經(jīng)風(fēng)力搬運(yùn)后原地堆積的產(chǎn)物，第四紀(jì)黑壚土、第一層古土壤、第五層古土壤由于其成壤作用強(qiáng)烈而成為第四紀(jì)古土壤的代表地層。本文試圖通過對(duì)第四紀(jì)典型風(fēng)成馬蘭黃土、受成壤作用影響較大的古土壤層、新近紀(jì)紅粘土、埋藏化石的紅粘土圍巖層及現(xiàn)代河流階地沉積物、經(jīng)流水搬運(yùn)后再沉積的水成黃土的磁化率各向異性的分析對(duì)比，從而對(duì)新近紀(jì)紅粘土成因方式進(jìn)

3、一步的認(rèn)識(shí)。2.2.樣品采集及實(shí)驗(yàn)方法樣品采集及實(shí)驗(yàn)方法本研究分別在藍(lán)田段家坡剖面全新世黑壚土、馬蘭黃土、第一層古土壤、第二層黃土、新近紀(jì)紅粘土從上到下分別取樣 2、52、7、58、38 塊1.91.9cm 的古地磁定向樣品；在靈臺(tái)任家坡剖面的全新世黑壚土、馬蘭黃土、第一層古土壤、第五層古土壤、新近紀(jì)紅粘、第四紀(jì)底部黃土、埋藏化石的圍巖紅粘土從上到下分別得到 1.91.9cm 的古地磁定向樣品 2、30、59、16、144、18、117 塊；在吳堡杏子塔剖面采得的馬蘭黃土、新近紀(jì)紅粘土、溝底經(jīng)流水搬運(yùn)后再堆積的黃土 13、82、11 塊 1.91.9cm 的古地磁定向樣品；在洛川黑木溝剖面馬蘭

4、黃土、新近紀(jì)紅粘土分別采得大小為 1.91.9cm 的古地磁定向樣品 51、15 塊；此外，在位于藍(lán)田縣張斜村霸河北岸的一級(jí)階地上采得 1.91.9cm 的古地磁定向樣品 15 塊（表 1）。全部樣品在西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室測(cè)定，儀器選用捷克生產(chǎn)的最新型號(hào)卡帕橋（Kappabridge）KLY-4S 磁化率儀3.3. 磁化率各向異性原理及磁組構(gòu)參數(shù)磁化率各向異性原理及磁組構(gòu)參數(shù)3.1 磁化率各向異性原理物質(zhì)沿不同方向被磁化的相對(duì)難易程度用磁化率各向異性表示。天然樣品中的這種各向異性可以通過外部應(yīng)力產(chǎn)生，也可以由于樣品中鐵磁性礦物的形狀或晶體結(jié)構(gòu)造成的固有的各向異性。磁化率各向異性可以

5、控制和改變晶體的磁性，一般來說，任何樣品都是各向異性的，也就是說樣品的磁性隨方向而變1。磁化率各向異性與磁性體的外形有關(guān)，稱之為形狀各向異性。當(dāng)一個(gè)物體被磁化時(shí)，靜磁力在物體端面上產(chǎn)生“磁荷”，由這種磁荷面密度產(chǎn)生的磁場(chǎng)稱為消磁場(chǎng)。由于這種消磁場(chǎng)在物體內(nèi)部對(duì)抗磁化，所以使物體最容易沿長(zhǎng)軸磁化。形狀各向異性有重要意義的天然礦物例子是強(qiáng)磁性的鐵氧體磁鐵礦1。形狀磁各向異性對(duì)于磁鐵礦、鈦磁鐵礦系列的礦物來說是十分重要的。當(dāng)磁鐵礦顆粒易于變形時(shí)，很小的外部應(yīng)力作用也會(huì)導(dǎo)致退磁系數(shù)產(chǎn)生很大的變化，而顯示明顯的形狀磁各向異性。對(duì)于另一些礦物，如赤鐵礦，由于磁性太弱，形狀引起的磁各向異性可以忽略，只出現(xiàn)磁晶

6、各向異性。在含有大量赤鐵礦顆粒的巖石中，只要有少量磁鐵礦存在，就可造成明顯的形狀磁各向異性而掩蓋磁晶各向異性。無論第四紀(jì)黃土古土壤，還是新近紀(jì)紅粘土，其磁性礦物主要是磁鐵礦，即特征剩磁的主要礦物是磁鐵礦12-13。因此，第四紀(jì)黃土古土壤、新近紀(jì)紅粘土的磁化率各向異性都表現(xiàn)為形狀磁各向異性，這為測(cè)定這些沉積物的磁組構(gòu)奠定了理論基礎(chǔ)。對(duì)于風(fēng)成的沉積巖，如我國西北的黃土高原黃土，前人已經(jīng)證實(shí)，運(yùn)用磁化率各向異性分析其沉積特征、風(fēng)動(dòng)力方向等同樣具有意義8-11。由于風(fēng)成沉積物的微小顆粒在沉積過程中，缺乏水動(dòng)力的作用，其沉積環(huán)境的不同，將導(dǎo)致其磁化率的各向異性有別于水成沉積物，從而可以利用它們磁化率各向

7、異性特征的不同，來判別沉積物的成因類型。因此，沉積物磁組構(gòu)分析的基本原理是假定磁性礦物定向排列與造巖礦物的定向排列一致，而礦物在磁場(chǎng)中沿不同方向被磁化的難易程度用磁化率各向異性表示，反映了巖石或弱固結(jié)沉積物磁性顆粒優(yōu)勢(shì)排列方向14-15。一般來說，鐵磁性礦物長(zhǎng)軸方向比短軸方向易于磁化，磁性顆粒的長(zhǎng)軸、中間軸和短軸與磁化率橢球體的長(zhǎng)軸（K1）、中間軸（K2）和短軸（K3）是一一對(duì)應(yīng)的。就水成和風(fēng)成沉積物而言，磁性顆粒的定向排列是引起沉積物磁化率各向異性的主要原因。因此，分析樣品的磁化率各向異性，可以了解沉積顆粒的有序化排列方式，從而可以研究沉積物的沉積環(huán)境和成因方式。3.2 磁組構(gòu)參數(shù)沉積物的成

8、因信息利用各種磁組構(gòu)參數(shù)來獲取。磁化率張量的幾何圖像為橢球(或量值橢球)。該橢球的形狀、大小及空間方位完全可由磁化率張量的主磁化率及主方向所決定。這三個(gè)主磁化率及主方向分別可記為：最大磁化率 K1 及方向 D1、I1；中間磁化率 K2 及方向 D2、I2；最小磁化率 K3 及方向 D3、I3。其中 D、I 分別為主方向的偏角和傾角。它們決定了磁化率量值橢球的大小、形狀及空間方位。磁化率量值橢球的形狀還可以用主磁化率之間的差值或比值來描述，下面就是幾個(gè)經(jīng)常用到的，并為國際上共同使用的參數(shù)14：總磁化率：K=（K1+K2+K3）；各向異性度：PK1/K3；磁面理 FK2/K3；磁線理：L=K1/K

9、2；扁度：E=K22/K2K3；當(dāng) E1 時(shí)，磁化率量值橢球的形狀為壓扁狀；當(dāng) E1 時(shí)，磁化率量值橢球的形態(tài)為拉長(zhǎng)的橢球；磁基質(zhì)顆粒度Q=2(K1K3)/(K1+K32K2）。4.4. 新近紀(jì)紅粘土磁組構(gòu)特征分析及討論新近紀(jì)紅粘土磁組構(gòu)特征分析及討論4. 1 磁組構(gòu)參數(shù)量值樣品在卡帕橋（Kappabridge）KLY-4S 磁化率儀測(cè)試完成后，對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行了分類挑選。在磁組構(gòu)測(cè)試數(shù)據(jù)中，除了包含上述L、F、P、Q 等各種參數(shù)外，還可以得到參數(shù) F12、F23 和 E12。F23 用來估計(jì)磁面理的統(tǒng)計(jì)意義；而 E12 表示磁化率量值橢球體最長(zhǎng)軸（K1）磁面理面方向上的自信角。因?yàn)楸粶y(cè)量的磁面

10、理面在一般情況下是幾乎平行的的，特別是對(duì)于第四紀(jì)黃土古土壤、新近紀(jì)紅粘土沉積物來說，因此，E12 代表了磁化率量值橢球體最長(zhǎng)軸（K1）方位的 95%自信角。本文涉及樣品的測(cè)試結(jié)果，幾乎所有的樣品數(shù)據(jù)都有統(tǒng)計(jì)意義的磁線理 L 與較好的磁面理 F，磁化率各向異性所有參數(shù)數(shù)據(jù)將 F124、E1220 和 F2310 的樣品數(shù)據(jù)剔除3。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，各剖面不同樣品類型沉積物磁組構(gòu)參數(shù)平均值如表 2：(1)磁化率各向異性度 P=K1/K314，反映沉積物中顆粒排列的有序化程度，其數(shù)值大小反映了沉積環(huán)境的穩(wěn)定性和沉積動(dòng)力的強(qiáng)度。一般來說，流水的沉積動(dòng)力遠(yuǎn)大于風(fēng)的沉積動(dòng)力強(qiáng)度，而在較弱的水動(dòng)力情況下，其沉積

11、物的穩(wěn)定性也較高。靈臺(tái)風(fēng)成黑壚土、馬蘭黃土、第一層古土壤、第五層古土壤及剖面的第四紀(jì)底部黃土樣品的磁化率各向異性度 P 平均值分別為 1.003、1.005、1.005、1.005、1.007（表 2）；其數(shù)據(jù)特征相似，靠近坐標(biāo)原點(diǎn)分布采集于南部藍(lán)田段家坡剖面的黑壚土、馬蘭黃土、第一層古土壤，它們的磁化率各向異性度 P 平均值分均為 1.002，而剖面的第二層黃土的磁化率各向異性度 P 平均值為 1.006；位于黃土高原中部的洛川黑木溝與東北部的吳堡杏子塔剖面的馬蘭黃土，它們的磁化率各向異性度 P 平均值分別為 1.002、1.005（表2）。這些剖面的風(fēng)成黃土古土壤的磁化率各向異性度 P，其

12、數(shù)據(jù)特征相似，均靠近坐標(biāo)原點(diǎn)分布（圖 1），1.001P1.012，其中 P 小于 1.01 的樣品占全部分析樣品的 96%。而流水成因的霸河一級(jí)階地上，具有流水細(xì)層理特征的粘土類沉積物樣品的磁化率各向異性度 P 平均值為 1.023，經(jīng)歷了后期流水搬運(yùn)而再沉積的吳堡水成黃土與通過化石埋藏學(xué)已證實(shí)為經(jīng)歷了流水搬運(yùn)而堆積的相距 200 米遠(yuǎn)的兩個(gè)化石洞的化石骨架圍巖紅粘土樣品，磁化率各向異性度P 值分別為 1.020、1.021、1.019（表 2），其中 P 值大于 1.01 的樣品占全部分析樣品的 96%，它們均大于典型風(fēng)成黃土古土壤沉積物的 P 值，其數(shù)據(jù)特征相似，遠(yuǎn)離坐標(biāo)原點(diǎn)分布，磁化率

13、各向異性度 P 值最小為 1.008，而最大為1.045。顯然，磁各向異性度 P=1.01 將風(fēng)成第四紀(jì)黃土古土壤與霸河一級(jí)階地沉積物、水成黃土與化石圍巖紅粘土分成兩個(gè)不同的集合體（圖 1）。流水成因的沉積物的 P 平均值明顯大于風(fēng)成黃土、古土壤，大于或等于 1.02，反映了流水成因的沉積物的沉積動(dòng)力強(qiáng)度與穩(wěn)定性較風(fēng)成黃土、古土壤高。而新近紀(jì)紅粘土磁各向異性度 1.002P1.04，靈臺(tái)、藍(lán)田、吳堡、洛川的新近紀(jì)紅粘土堆積體的磁化率各向異性度 P 平均值分別為 1.018、1.011、1.020、1.014，居于風(fēng)成黃土古土壤與流水成因的沉積物之間，磁各向異性度 P 值小于 1.01 的樣品占

14、全部紅粘土樣品的 25%，且這些樣品大多位于各紅粘土剖面的上部層段內(nèi)。由于洛川黑木溝剖面的紅粘土沉積厚度較小，其沉積物底界年齡僅為 3.1Ma，其沉積紅粘土的成因方式很可能類似于第四紀(jì)黃土古土壤，因此，其沉積物磁化率各向異性度 P 平均值較小，僅為 1.014。而位于黃土高原南部的藍(lán)田段加坡剖面的紅粘土，由于其新近紀(jì)紅粘土沉積厚度相對(duì)不大（60m），而沉積物底界年齡卻達(dá)到 7.2Ma，在紅粘土沉積過程中，大部分層段可能類似于第四紀(jì)黃土沉積物的形成過程，為風(fēng)成成因；而僅有部分層段經(jīng)歷了流水改造，因此，其沉積物磁化率各向異性度 P 平均值也相對(duì)較小。而靈臺(tái)、吳堡剖面的新近紀(jì)紅粘土，其磁化率各向異性

15、度 P 平均值較大，部分層段的 P 平均值與第四紀(jì)黃土-古土壤相似，而部分層段的 P 平均值與水成沉積物的特征相近。（2）磁面理度 F=K2/K314，反映沉積物顆粒呈面狀分布的程度。沉積物中微細(xì)層理構(gòu)造發(fā)育得好，F(xiàn) 值大，反之，F(xiàn) 值小。因而，磁面理度 F 量值的大小取決于沉積動(dòng)力強(qiáng)度及沉積環(huán)境穩(wěn)定狀況。一般情況下，其大小與沉積物磁化率各向異性度 P 正相關(guān)。流水成因的陜西霸河一級(jí)階地具有流水細(xì)層理特征的粘土類沉積物與經(jīng)歷了后期流水搬運(yùn)而再沉積的吳堡水成黃土的磁面理度F 值較大，達(dá)到 1.017，而化石埋藏學(xué)已證實(shí)為經(jīng)歷了流水搬運(yùn)而堆積的相距200 米遠(yuǎn)的兩個(gè)化石洞的紅粘土化石骨架圍巖磁面理

16、度 F 值分別為 1.021、1.019，平均值達(dá)到 1.020（表 2）。而風(fēng)積成因的第四紀(jì)黃土古土壤的磁面理度 F 值相對(duì)較小，靈臺(tái)黑壚土、馬蘭黃土、第一層古土壤、第五層古土壤、第四紀(jì)底部黃土的磁面理度 F 值分別為 1.003、1.005、1.005、1.007、1.007；藍(lán)田黑壚土、馬蘭黃土、第一層古土壤、第二層黃土的磁面理度 F 值分別為 1.001、1.001、1.001、1.006；吳堡馬蘭黃土的磁面理度 F 值為1.003；洛川馬蘭黃土的磁面理度 F 值為 1.002（表 2）。顯然，各剖面的黃土古土壤的磁面理度 F 值均小于 1.007，平均值為 1.004。經(jīng)歷了水動(dòng)力搬

17、運(yùn)、沉積的沉積物的磁面理度 F 值明顯大于黃土、古土壤（平均值均為1.005）。說明這些沉積物的微細(xì)層理較風(fēng)成黃土古土壤發(fā)育。而新近紀(jì)紅粘土層的微細(xì)層理發(fā)育情況則介于馬蘭黃土與流水成因的沉積物之間。除了藍(lán)田段家坡剖面的新近紀(jì)紅粘土磁面理度 F 值相對(duì)較小，平均值為 1.007 之外，靈臺(tái)新近紀(jì)紅粘土磁面理度 F 值為 1.011，洛川為 1.013，吳堡新近紀(jì)紅粘土磁面理度 F 值最大，為 1.017。這些特征說明新近紀(jì)紅粘土的部分層段，其磁面理度 F 值與第四紀(jì)黃土較為接近，而部分層段的磁面理度 F 值則與水成沉積物的性質(zhì)較為相似。（3）磁線理度=K1/K214，反映顆粒長(zhǎng)軸呈線狀排列的程度

18、，受控于搬運(yùn)介質(zhì)流動(dòng)方向的單一性及沉積動(dòng)力強(qiáng)度。流體流動(dòng)持續(xù)而穩(wěn)定，顆粒排列有序度高，則 L 值大，反之，L 值小。此外，磁線理度 L 值受到沉積物后期沉積壓實(shí)作用的影響，隨著沉積物壓實(shí)作用的加大，可能破壞沉積物顆粒的長(zhǎng)軸呈線狀排列的程度，使得磁線理度 L 值減小，甚至消失。盡管如此，從表 2 來看，流水成因的陜西霸河一級(jí)階地具有流水細(xì)層理特征的粘土類沉積物與經(jīng)歷了后期流水搬運(yùn)而再沉積的吳堡水成黃土的磁線理度值較大，分別為 1.006、1.003，而化石埋藏學(xué)已證實(shí)為經(jīng)歷了流水搬運(yùn)而堆積的相距 200 米遠(yuǎn)的兩個(gè)化石洞的紅粘土化石骨架圍巖磁線理度 L 值分別為1.002、1.001。第四紀(jì)黃土

19、古土壤層的磁線理度 L 值，除了位于黃土高原中部的吳堡馬蘭黃土，可能當(dāng)時(shí)沉積時(shí)風(fēng)動(dòng)力相對(duì)較強(qiáng)，加之沉積后期的壓實(shí)、土壤化作用較弱，而使得磁線理度 L 值較高，為 1.002 外，其余剖面的黃土古土壤磁線理度 L 值均為 1.001。而新近紀(jì)紅粘土的磁線理度 L 值介于水成沉積物與風(fēng)成黃土古土壤之間，靈臺(tái)紅粘土為 1.002，藍(lán)田為 1.002，吳堡最高，達(dá)到 1.004，洛川最小為 1.001。反映水成沉積物的搬運(yùn)介質(zhì)流動(dòng)方向的單一性及沉積動(dòng)力強(qiáng)度、顆粒長(zhǎng)軸呈線狀排列的程度最高。而黃土、古土壤沉積物的搬運(yùn)介質(zhì)流動(dòng)方向的單一性及沉積動(dòng)力強(qiáng)度、顆粒長(zhǎng)軸呈線狀排列的程度較差。而新近紀(jì)紅粘土的磁線理度

20、 L 值則介于前兩類成因不同的沉積物之間。反映了新近紀(jì)紅粘土的成因的復(fù)雜性。（4）磁基質(zhì)顆粒度 Q=2(K1-K3)/(K1+K2-2K3)14，量值大小是沉積物沉積動(dòng)力狀況的反映。搬運(yùn)介質(zhì)能量衰減快，顆粒在非正常重力分異作用下快速沉降，粗細(xì)混雜，則 Q 值高，指示事件性沉積；介質(zhì)能量衰減緩慢，顆粒分選相對(duì)較好，Q 值低。由于較弱水動(dòng)力成因的沉積物是在正常重力分異作用下的緩慢沉積，其介質(zhì)能量衰減緩慢，分選性好，因此，大多數(shù)情況下，其磁基質(zhì)顆粒度 Q 值較低。表 2 的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)正好說明了這一點(diǎn)。霸河一級(jí)階地的粘土類沉積物與經(jīng)歷了后期流水搬運(yùn)而再沉積的吳堡水成黃土的磁基質(zhì)顆粒度 Q 值最小，分別為

21、 0.101、0.139，而化石埋藏學(xué)已證實(shí)經(jīng)歷了流水搬運(yùn)而堆積的相距200 米遠(yuǎn)的兩個(gè)化石洞的化石骨架圍巖紅粘土磁基質(zhì)顆粒度 Q 值分別為0.106、0.095，其最小值僅為 0.008。而第四紀(jì)黃土古土壤，在其沉積過程中，顆粒相對(duì)于水成沉積物，是在非正常重力分異作用下的快速沉降，特別是由于風(fēng)動(dòng)力的沉積與風(fēng)速大小、地貌、物源等諸多因素有關(guān)，經(jīng)常發(fā)生塵暴、氣旋等事件性沉積，使得風(fēng)成沉積物磁基質(zhì)顆粒度 Q 值增大。靈臺(tái)、藍(lán)田、洛川、吳堡剖面的第四紀(jì)黃土古土壤的磁基質(zhì)顆粒度 Q 最小值為位于黃土高原西南部的靈臺(tái)任家坡剖面底部黃土，為 0.142，最大值位于風(fēng)動(dòng)力相對(duì)強(qiáng)勁的黃土高原中部吳堡剖面的馬蘭

22、黃土，磁基質(zhì)顆粒度 Q 值達(dá)到 0.615。新近紀(jì)紅粘土沉積物由于其既有風(fēng)動(dòng)力成因的風(fēng)積沉積物，又有經(jīng)流水搬運(yùn)后沉積的沉積物，其磁基質(zhì)顆粒度 Q 值基本介于典型水成沉積物與風(fēng)成沉積物之間。靈臺(tái)剖面紅粘土磁基質(zhì)顆粒度 Q 值為0.148，藍(lán)田剖面為 0.357，吳堡與洛川剖面分別為 0.204、0.118（表 2）。（5）磁化率橢球體形狀 E=K1K3/K2214。磁化率橢球體形狀參數(shù) E 表示由主磁化率 K1、K2、K3 組成的橢球體是壓扁狀還是拉長(zhǎng)狀；當(dāng) E1 時(shí)，橢球體形狀為壓扁狀；當(dāng) E1 時(shí)，橢球體形狀為拉長(zhǎng)狀；當(dāng) E=1 時(shí)，橢球體的線理和面理的排列程度相當(dāng)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（表 2）表明，

23、磁化率橢球體形狀參數(shù) E的量值很好地反映了沉積物的性質(zhì)及壓實(shí)程度。由于新近紀(jì)紅粘土沉積物的沉積較早，位于各剖面的最底部，其經(jīng)歷的壓實(shí)作用最強(qiáng)，由主磁化率 K1、K2、K3 組成的橢球體較扁，磁化率橢球體形狀參數(shù) E 值較大，靈臺(tái)、藍(lán)田、洛川、吳堡紅粘土的磁化率橢球體形狀參數(shù) E 值分別為 1.01、1.005、1.013、1.011；而風(fēng)積成因的沉積物黃土古土壤位于各剖面的頂部，其壓實(shí)作用較弱，磁化率橢球體形狀參數(shù) E 值較小，吳堡馬蘭黃土的磁化率橢球體形狀參數(shù)E 值最小，為 1.000，而靈臺(tái)底部黃土最大，為 1.006。盡管霸河一級(jí)階地的粘土類沉積物與經(jīng)歷了后期流水搬運(yùn)而再沉積的吳堡水成黃

24、土的壓實(shí)作用較小，由于它們?cè)诔练e過程中經(jīng)歷了流水的浸泡，在其失水后，顆粒間的孔隙變小，沉積物相對(duì)致密，從而引起其磁化率橢球體形狀 E值的增大。靈臺(tái)埋藏化石的骨架圍巖紅粘土的磁化率橢球體形狀參數(shù) E 值分別為 1.019、1.017。霸河一級(jí)階地的粘土類沉積物、經(jīng)歷了后期流水搬運(yùn)而再沉積的吳堡水成黃土與化石埋藏學(xué)特征已經(jīng)證實(shí)為經(jīng)歷了水動(dòng)力搬運(yùn)的新近紀(jì)化石骨架圍巖紅粘土磁組構(gòu)參數(shù) P、F、L 值明顯大于風(fēng)成黃土、古土壤層；而反映事件性沉積發(fā)生的磁基質(zhì)顆粒度 Q 小于風(fēng)成黃土、古土壤。以 P=1.01 將風(fēng)成黃土古土壤與化石骨架圍巖紅粘土、水成沉積物分成兩個(gè)截然不同的集合體，預(yù)示著它們的成因方式存在

25、差異。前人研究表明5（張家強(qiáng)等，1999），水成沉積物的磁化率各向異性度 P、磁面理度 F 均大于 1.02，磁基質(zhì)顆粒度小于 0.5。顯然，新近紀(jì)埋藏化石的化石骨架圍巖紅粘土具有水成沉積物的磁組構(gòu)特征。由于空氣的密度遠(yuǎn)小于水的密度，在流速接近的情況下，風(fēng)的動(dòng)能遠(yuǎn)小于水的動(dòng)能，因而風(fēng)的搬運(yùn)能力遠(yuǎn)小于水的搬運(yùn)能力，故風(fēng)成沉積物磁化率各向異性度 P、磁線理度 L、磁面理度 F 值均低而穩(wěn)定。霸河一級(jí)階地的粘土類沉積物、經(jīng)歷了后期流水搬運(yùn)而再沉積的吳堡水成黃土與新近紀(jì)化石骨架圍巖紅粘土由于經(jīng)過流水改造，沉積物搬運(yùn)動(dòng)力強(qiáng)而穩(wěn)定，從而使其 P、L、F 顯著變高。第四紀(jì)黃土與古土壤均為風(fēng)動(dòng)力搬運(yùn)就地堆積而

26、成，其沉積過程中，由于受到地貌、風(fēng)力大小、風(fēng)向等諸多條件的制約，沉積環(huán)境的穩(wěn)定性和沉積能量均較水動(dòng)力沉積形成的沉積物差。因此，磁組構(gòu)參數(shù) P、L、F 均較小，而較大Q 值表現(xiàn)為有不穩(wěn)定的事件性沉積發(fā)生。新近紀(jì)紅粘土沉積物磁化率各向異性度 P、磁面理度 F 磁線理度 L 值均介于黃土古土壤與水成沉積物之間，以P=1.01 為界線分別與它們各有重疊，磁基質(zhì)顆粒度 Q 平均值接近于水成沉積物，而在事件性沉積方面又類似于風(fēng)成黃土、古土壤。因此，紅粘土沉積既有風(fēng)成原地堆積物的磁組構(gòu)參數(shù)特征，又具有經(jīng)歷了流水改造的沉積物的特點(diǎn)，反映了紅粘土的成因方式既不完全相同于風(fēng)成黃土，也不完全相同于經(jīng)流水改造后形成的

27、沉積物，而可能的方式是紅粘土沉積的部分層段的沉積物經(jīng)歷了流水改造，而部分層段的沉積物顆粒為風(fēng)動(dòng)力就地堆積作用的結(jié)果。此前報(bào)道過的南京下蜀黃土5、甘肅白草原黃土、古土壤11，其磁化率各向異性度 P均小于 1.01。而河流沉積物、海岸沉積物2，磁化率各向異性度均大于1.01。4.2 磁組構(gòu)參數(shù)組合特征分析多個(gè)磁組構(gòu)參數(shù)比單一參數(shù)更能準(zhǔn)確地反映沉積物的成因類型。近年來，劉銹銘（1989）等學(xué)者利用多個(gè)磁組構(gòu)參數(shù)組合特征反映沉積物的沉積動(dòng)力狀況8，表明風(fēng)成沉在 FL（圖 2）、PQ（圖3）組合圖上，第四紀(jì)黃土古土壤、新近紀(jì)紅粘土、骨架化石圍巖紅粘土、河流階地沉積物等水成沉積物分別集中分布在 A、B、C

28、、D 四個(gè)區(qū)域。黃土、古土壤樣品分布在靠近原點(diǎn)的 A 區(qū)，反映風(fēng)成沉積物的沉積動(dòng)力較弱；磁基質(zhì)顆粒度 Q 的變化范圍較大，說明風(fēng)成黃土、古土壤沉積過程中經(jīng)歷過少數(shù)事件性沉積；霸河階地、水成黃土及骨架化石圍巖紅粘土集中分布于遠(yuǎn)離坐標(biāo)原點(diǎn)的C、D 區(qū)，數(shù)據(jù)具有 P 高值 Q 低值的特點(diǎn)，反映其沉積動(dòng)力強(qiáng)而穩(wěn)定，具有典型水成沉積物的特點(diǎn)；而新近紀(jì)紅粘土樣品數(shù)據(jù)點(diǎn)位于 A 區(qū)與 C、D 區(qū)的過渡帶B 區(qū)，數(shù)據(jù)點(diǎn)與黃土古土壤、化石圍巖等水成沉積物數(shù)據(jù)均有重疊，其中部分?jǐn)?shù)據(jù)點(diǎn)與黃土古土壤相交，部分?jǐn)?shù)據(jù)點(diǎn)集中在靠近化石圍巖等水成沉積物樣品的 C 區(qū)，樣品的 P、Q 值從低到高均有分布，反映其沉積動(dòng)力和穩(wěn)定性

29、變化較大。這種特征說明紅粘土并非經(jīng)歷了單一的成因方式，其沉積過程既有風(fēng)動(dòng)力直接的作用，部分層段又有后期水動(dòng)力的參與。積物與水成沉積物在不同的磁組構(gòu)參數(shù)組合圖上有不同的分布區(qū)域。從靈臺(tái)剖面黃土古土壤、紅粘土、化石圍巖紅粘土磁化率各向異性主軸空間分布等面積赤平投影與長(zhǎng)軸 K1 傾向玫瑰圖來看，無論黃土古土壤（a、a1），還是紅粘土其短軸均垂直與地層面?；瘒鷰r紅粘土層的磁組構(gòu)特征明顯，長(zhǎng)軸定向性較好，中間軸與動(dòng)力方向垂直，短軸與沉積面近乎垂直，表現(xiàn)了水流作用下的沉積磁組構(gòu)特征。此外，化石圍巖紅粘土層長(zhǎng)軸 K1 傾向的優(yōu)勢(shì)方向是 220左右，而化石埋藏學(xué)特征表明，該層段長(zhǎng)骨化石的長(zhǎng)軸傾向也在 200

30、240之間（表 2）。這表明化石圍巖紅粘土層沉積時(shí)受到水流作用，使礦物顆粒定向分布。而風(fēng)成馬蘭黃土第五層古土壤由于沉積時(shí)受到地形，風(fēng)力大小、方向等諸多因素的影響，其 AMS 特征變的模糊，長(zhǎng)軸定向性排列不明顯，反映了風(fēng)成成因的沉積物沉積動(dòng)力不穩(wěn)定的特點(diǎn)。靈臺(tái)紅粘土層在磁化率各向異性主軸空間分布等面積赤平投影與長(zhǎng)軸 K1 傾向玫瑰圖上（圖4），則表現(xiàn)出了上述兩者兼而有之的特點(diǎn)。大部分短軸垂直于地層面，有少部分短軸與地面成較大角度接觸；中間軸的排列相對(duì)雜亂；長(zhǎng)軸 K1 傾向定向排列的優(yōu)勢(shì)方向不如水成化石圍巖層突出，盡管紅粘土長(zhǎng)軸 K1 在其傾向玫瑰圖上表現(xiàn)出北偏西、北西西、北偏東、東偏南 4 個(gè)相

31、對(duì)優(yōu)勢(shì)方向，但這 4 個(gè)優(yōu)勢(shì)方向批此的優(yōu)勢(shì)度并不高，呈逐步遞減的平穩(wěn)過渡。而剩余其它方向的長(zhǎng)軸 K1傾向優(yōu)勢(shì)度在另一個(gè)層次上達(dá)到平衡。這些特征說明紅粘土沉積時(shí)，既有風(fēng)成長(zhǎng)軸 K1 傾向優(yōu)勢(shì)排列不明顯的特點(diǎn)，又有部分層段受到后期流水的改造，使得長(zhǎng)軸 K1 傾向優(yōu)勢(shì)度明顯，反映紅粘土風(fēng)成與水成混合成因的特點(diǎn)。5.5. 結(jié)論結(jié)論（1）水動(dòng)力成因的階地沉積物、經(jīng)歷了后期流水搬運(yùn)而再堆積的吳堡水成黃土與化石埋藏學(xué)特征已經(jīng)證實(shí)為經(jīng)歷了水動(dòng)力搬運(yùn)的新近紀(jì)化石骨架圍巖紅粘土磁組構(gòu)參數(shù) P、F、L 值明顯大于風(fēng)成黃土、古土壤層；而反映事件性沉積發(fā)生的磁基質(zhì)顆粒度 Q 值小于風(fēng)成黃土、古土壤。以磁化率各向異性度

32、P=1.01將風(fēng)成黃土古土壤與化石骨架圍巖紅粘土、水成沉積物分成兩個(gè)截然不同的集合體；水動(dòng)力成因的階地沉積物、經(jīng)歷了后期流水搬運(yùn)而再堆積的吳堡水成黃土與化石埋藏學(xué)特征已經(jīng)證實(shí)為經(jīng)歷了水動(dòng)力搬運(yùn)的新近紀(jì)化石骨架圍巖紅粘土與風(fēng)成第四紀(jì)黃土古土壤在磁組構(gòu)參數(shù) FL、PQ 組合圖上，分別分布在不同的區(qū)域。（2）新近紀(jì)紅粘土沉積物的磁組構(gòu)參數(shù) P、F、L、Q 值及參數(shù)組合特征既具有水動(dòng)力成因的水成黃土、河流階地沉積物、埋藏化石的圍巖紅粘土層的特點(diǎn)，又有部分層段與第四紀(jì)風(fēng)成黃土、古土壤層的磁組構(gòu)參數(shù)及參數(shù)組合特征相似。表明新近紀(jì)紅粘土沉積物既有風(fēng)成原地堆積物，又有風(fēng)動(dòng)力搬運(yùn)而來的顆粒經(jīng)后期流水改造的產(chǎn)物，

33、是風(fēng)成與水成共同作用的結(jié)果。新近紀(jì)紅粘土的這種成因方式得到單獨(dú)對(duì)靈臺(tái)剖面所作的 FL、PQ、PF 組合關(guān)系圖、靈臺(tái)剖面黃土古土壤、紅粘土、化石圍巖紅粘土磁化率各向異性主軸空間分布等面積赤平投影與長(zhǎng)軸 K1 傾向玫瑰圖分析結(jié)果的證實(shí)。十年論文機(jī)構(gòu)京都名師論文中心，正規(guī)全面的論文刊物為您提供職稱論文，畢業(yè)論文，碩士論文，醫(yī)學(xué)論文，教育論文等各類論文發(fā)表服務(wù)。參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1 閻桂林.巖石磁化率各向異性在地學(xué)中的應(yīng)用M.武漢，中國地質(zhì)大學(xué)出版社，1996，1-318.2 Hus J J. The magnetic fabric of some loess/palaeosol deposits.Ph

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