广西八仙天池表层沉积物中磁性矿物源-汇过程探讨

韦若梅; 杨小强; 张玲; 周绮娴; 张庭伟

doi:10.13471/j.cnki.acta.snus.2020D003

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广西八仙天池表层沉积物中磁性矿物源-汇过程探讨

研究论文 | 更新时间：2023-11-01

- 广西八仙天池表层沉积物中磁性矿物源-汇过程探讨
- The transformation of magnetic minerals in source-sink process for surface sediments of Baxian Tianchi， Guangxi
- 中山大学学报(自然科学版) 2021年60卷第4期页码：76-89
- 作者机构：
  
  中山大学地球科学与工程学院 / 广东省地球动力作用与地质灾害重点实验室，广东珠海 519082
- 作者简介：
  
  韦若梅（1992年生），女；研究方向：第四纪地质学；E-mail：weirm3@mail2.sysu.edu.cn
  杨小强（1972年生），男；研究方向：第四纪地质学；E-mail：eesyxq@mail.sysu.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金(41672162)
- DOI：10.13471/j.cnki.acta.snus.2020D003
  中图分类号： P318.41
- 纸质出版日期：2021-07-25，
  
  网络出版日期：2021-04-19，
  
  收稿日期：2020-02-11，
  
  录用日期：2020-03-27
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韦若梅,杨小强,张玲等.广西八仙天池表层沉积物中磁性矿物源-汇过程探讨[J].中山大学学报(自然科学版),2021,60(04):76-89.

WEI Ruomei,YANG Xiaoqiang,ZHANG Ling,et al.The transformation of magnetic minerals in source-sink process for surface sediments of Baxian Tianchi， Guangxi[J].Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni,2021,60(04):76-89.
韦若梅,杨小强,张玲等.广西八仙天池表层沉积物中磁性矿物源-汇过程探讨[J].中山大学学报(自然科学版),2021,60(04):76-89. DOI： 10.13471/j.cnki.acta.snus.2020D003.

WEI Ruomei,YANG Xiaoqiang,ZHANG Ling,et al.The transformation of magnetic minerals in source-sink process for surface sediments of Baxian Tianchi， Guangxi[J].Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni,2021,60(04):76-89. DOI： 10.13471/j.cnki.acta.snus.2020D003.

摘要

湖泊沉积物中的磁性矿物由于源区复杂或成岩作用过程中可能发生矿物转化，导致利用磁性参数重建古环境时存在诸多不确定性。阐明沉积物中磁性矿物的来源以及磁性参数在沉积物的源区和汇区可能发生的变化，是准确理解磁性参数环境意义的基础。本文选择位于广西武宣县的一个封闭性岩溶湖泊，采取湖区汇水面积区域表层土壤样品和表层沉积物样品，进行较为详细的岩石磁学测量，分析磁性矿物从湖区周围的表层土壤搬运至湖泊沉积之后，磁性参数和磁性矿物在浓度、类型和粒度等方面的变化。结果表明，湖泊表层沉积物与土壤样品均以磁铁矿为主要的载磁矿物，其中，前者以单畴（SD）磁铁矿为主，后者磁铁矿粒度较粗并含有大量的超顺磁（SP）矿物和纤铁矿等物质。两组样品的磁性特征差异指示湖泊表层沉积物存在后期改造，导致碎屑成因的磁性矿物发生一定程度的还原溶解和生物成因的磁性矿物生成。详细区分湖泊沉积物中磁性矿物“从源到汇”的转换过程，是利用环境磁学恢复沉积环境的必要前提。

Abstract

The diverse sources of magnetic minerals in lake sediments usually cause uncertainties in the reconstruction of the paleoenvironment using the magnetic parameters. Clarifying the sources of magnetic minerals and the possible changes in magnetic parameters for the source and the sink area of the sediment respectively， is the basis for a more accurate interpretation of the magnetic parameters representing the environmental significance. In this paper， the sediments of a closed karst lake in Wuxuan County， Guangxi Province was selected to discuss this transform. Surface soil samples from the catchment area and top sediments samples in the lake were taken respectively for performing the detailed rock magnetic measurements， then discussing the variations of the magnetic minerals in concentration， assemblage and domain state. The results show that the magnetic minerals of lake surface sediments and catchment soil samples dominated mainly by the magnetite， however， the lake sediments are mainly composed of SD magnetite while the soil samples characterized mainly by the PSD magnetite， containing higher percentage of superparamagnetic minerals and lepidocrocite. The difference in magnetic properties between the two groups of samples indicates the post-depositional effects in the surface sediments of the lake， which resulted in a degree of reduction and dissolution of the detrital magnetic minerals and the formation of biogenic magnetic minerals. Therefore， the magnetic susceptibility（χ）， frequency dependent susceptibility（χ

）， saturation magnetization （

） and related magnetic parameters of the sediment may remain some uncertainties for reconstructing the environmental background during deposition. The anhysteretic remanent magnetisation （ARM） and saturation isothermal remanence （

Mrs

or SIRM） are less affected by post-depositional alternation and may be good substitute indicators for recovering environmental information when sediments were formed.

关键词

岩溶封闭性湖泊湖区表层土壤湖泊表层沉积物岩石磁学磁性矿物

Keywords

closed karst lakecatchment surface soilslake surface sedimentsrock magnetismmagnetic minerals

references

刘建宝，陈发虎，陈建徽，等.山西宁武公海湖泊岩芯的环境磁学特征及中世纪暖期湿润气候探讨［J］.科学通报，2011，56（31）：2580-2590.

LIU J B, CHEN F H, CHEN J H, et al. Humid Medieval Warm Period recorded by magnetic characteristics of sediments from Gonghai Lake, Shanxi,North China[J]. Chinese Science Bulletin, 2011, 56 (31): 2464-2474.

DUAN Z Q， LIU Q S， YANG X Q， et al. Magnetism of the Huguangyan Maar Lake sediments， Southeast China and its paleoenvironmental implications［J］. Palaeogeography， Palaeoclimatology， Palaeoecology， 2014， 395： 158-167.

RAWAT S， GUPTA A K， SRIVASTAVA P，et al. A 13 000year record of environmental magnetic variations in the lake and peat deposits from the Chandra valley， Lahaul： Implications to Holocene monsoonal variability in the NW Himalaya［J］. Palaeogeography， Palaeoclimatology， Palaeoecology， 2015， 440：116-127.

PENG J, YANG X Q, TONEY J L, et al. Indian Summer Monsoon variations and competing influences between hemispheres since ~35 ka recorded in Tengchongqinghai Lake, southwestern China[J]. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 2019, 516: 113-125.

YE S S， ZHONG W， WEI Z Q， et al. Environmental magnetic record of a ~3000 years subalpine peat core from the western Nanling Mountains， South China［J］. Journal of Paleolimnology， 2019， 62（3）： 229-244.

HIRT A M， LANCI L， KOINIG K. Mineral magnetic record of Holocene environmental changes in Sägistalsee， Switzerland［J］. Journal of Paleolimnology， 2003， 30（3）： 321-331.

CHEN F H， LIU J B， XU Q H， et al. Environmental magnetic studies of sediment cores from Gonghai Lake： implications for monsoon evolution in North China during the late glacial and Holocene［J］. Journal of Paleolimnology， 2013， 49（3）： 447-464.

SANDEEP K， SHANKAR R， WARRIER A K， et al. The environmental magnetic record of palaeoenvironmental variations during the past 3100 years： A possible solar influence？［J］.Journal of Applied Geophysics， 2015， 118： 24-36.

WANG H Y， SONG Y Q， CHENG Y， et al. Mineral magnetism and other characteristics of sediments from a sub-alpine lake （3080 m a.s.l.） in central east China and their implications on environmental changes for the last 5770 years［J］. Earth and Planetary Science Letters， 2016， 452： 44-59.

OLDFIELD F， WU R J. The magnetic properties of the recent sediments of Brothers Water， NW England［J］. Journal of Paleolimnology， 2000， 23（2）： 165-174.

LI W， MU G J， LIN Y C， et al. Magnetic mineral diagenesis in sediments of saline lake Lop Nur［J］. Journal of Mountain Science， 2019，16（3）： 548-560.

OLIVA-URCIA B， MORENO A. Discerning the major environmental processes that influence the magnetic properties in three northern Iberia mountain lakes［J］. Catena， 2019，182： 1-12.

CHANG J, ZHANG E L, LIU E F, et al. A 60-year historical record of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) pollution in lake sediment from Guangxi Province, Southern China[J]. Anthropocene, 2018, 24:51-60.

HARRISON R J， FEINBERG J M. FORCinel： An improved algorithm for calculating first-order reversal curve distributions using locally weighted regression smoothing［J］. Geochemistry， Geophysics， Geosystems， 2008， 9（5）： Q05016.

卢升高，白世强. 杭州城区土壤的磁性与磁性矿物学及其环境意义［J］. 地球物理学报， 2008， 51（3）： 762-769.

LU S G， BAI S Q. Magnetic characterization and magnetic mineralogy of the Hangzhou urban soils and its environmental implications［J］. Chinese Journal of Geophysics， 2008，51 （3）： 762-769.

洪晖，关淇文，王晓艳，等. 黔北三星洞石笋记录的岩石磁学特征分析［J］. 第四纪研究， 2016， 36（6）： 1510-1517.

HONG H， GUAN Q W， WANG X Y， et al. Rock magnetism of stalagmite in Sanxing Cave， northern guizhou province［J］. Quaternary Sciences， 2016， 36（6）： 1510-1517.

KRUIVER P P， DEKKERS M J， HESLOP D. Quantification of magnetic coercivity components by the analysis of acquisition curves of isothermal remanent magnetisation［J］. Earth and Planetary Science Letters， 2001， 189（3/4）： 269-276.

PETERS C， DEKKERS M J. Selected room temperature magnetic parameters as a function of mineralogy， concentration and grain size［J］. Physics and Chemistry of the Earth， 2003， 28（16）： 659-667.

欧阳婷萍，田成静，朱照宇，等. 南海南部YSJD-86GC孔沉积物磁性特征及其环境意义［J］.科学通报， 2014， 59（19）： 1881-1891.

OUYANG T P， TIAN C J， ZHU Z Y， et al. Magnetic characteristics and its environmental implications of core YSJD-86GC sediments from the southern South China Sea［J］. Chinese Science Bulletin， 2014， 59（25）： 3176-3187.

THOMPSON R， OLDFIELD F. Environmental Magnetism ［M］. London： Allen and Unwin， 1986.

韩志勇，李徐生，陈英勇，等. 矫顽力组分定量分析揭示下蜀黄土磁化率异常降低的原因［J］.地球物理学报， 2008， 51（6）： 213-221.

HAN Z Y， LI X S， CHEN Y Y， et al. Quantification of magnetic coercivity components reveals the cause of anomalous decrease of magnetic susceptibility of the Xiashu loess. Chinese Journal of Geophysics， 2008，51（6）： 1835–1843.

DENG C, ZHU R, JACKSON M J, et al. Variability of the temperature-dependent susceptibility of the holocene eolian deposits in the Chinese loess plateau: A pedogenesis indicator[J]. Physics and Chemistry of the Earth Part A-Solid Earth and Geodesy, 2001,26(11/12): 873-878.

ZHU R X， LIN M， PAN Y X. History of the temperature-dependence of susceptibility and its implications： preliminary results along an E-W transect of the Chinese Loess Plateau［J］. Chinese Science Bulletin， 1999， 44（S1）： 81-86.

邓成龙，朱日祥，袁宝印. 黄土高原全新世风成沉积的岩石磁学性质及其古气候意义［J］. 海洋地质与第四纪地质， 2002， 22（4）： 37-45.

DENG C L， ZHU R X， YUAN B Y. Rock magnetism of the Holocene eolian deposits in the loess plateau： Evidence for pedogenesis［J］. Marine Geology & Quaternary Geology， 2002， 22（4）： 37-45.

刘青松，邓成龙. 磁化率及其环境意义［J］. 地球物理学报， 2009，52 （4）： 1041-1048.

LIU Q S，DENG C L. Magnetic susceptibility and its environmental significances［J］. Chinese Journal of Geophysics， 2009， 52 （4）：1041-1048.

OCHES E A， BANERJEE S K. Rock magnetic proxies of Climate change from loess-paleosol sediments in Czech Republic［J］. Studia Geophysica Et Geodaetica， 1996， 40：287-300.

CHANG L， HESLOP D， ROBERTS A P， et al. Discrimination of biogenic and detrital magnetite through a double Verwey transition temperature［J］. Journal of Geophysical Research： Solid Earth， 2016， 121： 3-14.

姜兆霞，刘青松. 赤铁矿的定量化及其气候意义［J］. 第四纪研究， 2016， 36（3）：676-689.

JIANG Z X， LIU Q S. Quantification of hematite and its climatic significances［J］. Quaternary Sciences， 2016， 36（3）： 676-689.

ROBERTS A P， PIKE C R， Verosub K L. First-order reversal curve diagrams： A new tool for characterizing the magnetic properties of natural samples［J］. Journal of Geophysical Research， 2000， 105（B12）：28461-28475.

秦华峰，刘青松，潘永信. 一阶反转曲线（FORC）图的原理及应用实例［J］. 地球物理学报， 2008， 51（3）：743-751.

QING H F, LIU Q S, PAN Y X. The first-order reversal curve (FORC) diagram: Theory and case study[J]. Chinese Journal of Geophysics, 2008, 51(3):743-751.

MUXWORTHY A R ， DUNLOP D J. First-order reversal curve （FORC） diagrams for pseudo-single-domain magnetites at high temperature［J］. Earth and Planetary Science Letters， 2002， 203（1）：369-382.

HARRISON R J， MURASZKO J， HESLOP D， et al. An improved algorithm for unmixing first-order reversal curve diagrams using principal component analysis［J］. Geochemistry Geophysics Geosystems， 2018， 19（5）： 1595-1610.

罗攀，郑卓，杨小强. 海南岛双池玛珥湖全新世磁化率及其环境意义［J］. 热带地理， 2006， 26（3）： 211-217.

LUO P， ZHENG Z， YANG X Q. Holocene magnetic susceptibility from shuangchi maar lake［J］. Tropical Geography， 2006， 26（3）： 211-217.

韩玉林，谈晓冬，陈忠，等. 湖光岩玛珥湖表层沉积物磁性粒度特征及其来源［J］.科学通报， 2010， 55（3）：261-267.

HAN Y L， TAN X D， CHEN Z， et al. Magnetic granulometry of recent sediments from the Huguang Maar and its implication for provenience［J］.Chinese Science Bulletin， 55（4）： 418-424.

韩非，王芙仙，李金华，等. 北京密云水库表层沉积物磁性矿物的鉴别［J］. 地球物理学报， 2016， 59（8）： 2937-2948.

HAN F， WANG F X， LI J H， et al. Identification of magnetic minerals in surface sediments of Miyun Lake， Beijing［J］. Chinese Journal of Geophysics， 2016， 59（8）： 2937-2948.

章敏，潘永信. 呼伦湖表层沉积物的磁性矿物组成特征［J］. 地球物理学进展， 2019， 34（1）： 42-47.

ZHANG M， PAN Y X. Characterization of magnetic minerals in surface sediments of the Hulun Lake， Inner Mongolia［J］. Progress in Geophysics， 2019， 34（1）： 42-47.

胡守云，王苏民， APPEL E，等. 呼伦湖湖泊沉积物磁化率变化的环境磁学机制［J］. 中国科学（D辑：地球科学）， 1998，28（4）： 334-339.

HU S Y， WANG S M， APPEL E， et al. Environmental magnetic mechanism of susceptibility changes in Hulunhu lake sediments［J］. Science in China （D）， 28（4）： 2175-2192.

胡守云， APPEL E， HOFFMANN V，等. 湖泊沉积物中胶黄铁矿的鉴出及其磁学意义［J］. 中国科学（D辑：地球科学）， 2002， 32（3）： 234-238.

HU S Y, APPEL E, HOFFMANN V, et al. Identification of greigite in lake sediments and its magnetic significance[J]. Science in China (D), 2002, 45(1): 81-87.

ROBERTS A P. Magnetic mineral diagenesis［J］. Earth Science Reviews， 2015， 151： 1-47.

OLDFIELD F. Toward the discrimination of fine-grained ferrimagnets by magnetic measurements in lake and near-shore marine sediments［J］. Journal of Geophysical Research， 1994， 99（B5）： 9045-9050.

POST K D，VAN DE OLDFIELD F， HAWORTH E Y ， et al. A record of accelerated erosion in the recent sediments of Blelham Tarn in the English Lake district［J］. Journal of Paleolimnology， 1997， 18（2）： 103-120.

张卫国，俞立中，丛友滋. 赤道东太平洋C-C区硅质沉积物的磁性特征及细菌合成磁铁矿［J］. 沉积学报， 2003，21（3）： 467-472.

ZHANG W G， YU L Z， CONG Y Z. Magnetic properties of siliceous sediments from the clarion-clipperton zone，northeastern equatorial Pacific，and the occurrence of bacterial magnetite［J］. Acta Sedimentologica Sinica， 2003， 21（3）： 467-472.

LIU S Z， DENG C L， XIAO J L， et al. Insolation driven biomagnetic response to the Holocene Warm Period in semi-arid East Asia［J］. Scientific Reports，2015.DOI： 10.1038/srep08001http://dx.doi.org/10.1038/srep08001.

LI J， LIU Y， LIU S， et al. Classification of a complexly mixed magnetic mineral assemblage in Pacific ocean surface sediment by electron microscopy and supervised magnetic unmixing［J］. Frontiers in Earth Science， 2020.doi： 10.3389/feart.2020.609058http://dx.doi.org/10.3389/feart.2020.609058.

MAHER B A. Magnetic properties of modern soils and Quaternary loessic paleosols：paleoclimatic implications［J］. Palaeogeography Palaeoclimatology Palaeoecology， 1998， 137（1）： 25-54.

刘健，朱日祥，李绍全，等. 南黄海东南部冰后期泥质沉积物中磁性矿物的成岩变化及其对环境变化的响应［J］. 中国科学（D辑：地球科学）， 2003， 33（6）： 583-592.

LIU J， ZHU R X， LI S Q， et al. Magnetic mineral diagenesis in the post-glacial muddy sediments from the southeastern South Yellow Sea：response to marine environmental changes［J］. Science in China（D）， 33（6）： 583-592.

葛淑兰，石学法，吴永华，等. 冲绳海槽北部CSH1孔岩石磁学特征及其早期成岩作用的影响［J］. 海洋学报， 2005， 27（6）：56-64.

GE S L， SHI X F， WU Y H， et al. The rock magnetic behavior of gravity core CSH1 from the northern Okinawa Trough and the effect of early diagenesis［J］. Acta Ocenologica Sinica， 2005， 27（6）：56-64.

艾莉，强小科，宋友桂，等. 青海湖晚更新世沉积物中胶黄铁矿的发现及其环境指示意义［J］. 地球物理学报， 2011， 54（9）：2309-2316.

AI L， QIANG X K， SONG Y G， et al. Identification of greigite in the late Pleistocene sediments of Lake Qinghai and its environmental implications［J］. Chinese Journal of Geophysics， 2011， 54（9）： 2309-2316.

郑妍，郑洪波，邓成龙，等. 还原成岩作用对磁性矿物的影响及古气候意义：以长江口水下三角洲岩芯YD0901沉积物为例［J］. 第四纪研究， 2012， 32（4）：655-662.

ZHENG Y， ZHENG H B， DENG C L， et al. Diagenetic alteration on magnetic minerals and the paleoclimate implications，results from core YD9001 of Yangtze subaqueous delta［J］. Quaternary Sciences， 2012， 32（4）： 655-662.

胡忠行，张卫国，董辰寅，等. 东海内陆架沉积物磁性特征对早期成岩作用的响应［J］. 第四纪研究， 2012， 32（4）：670-678.

HU Z X， ZHANG W G， DONG C Y， et al. Influence of early diagenesis on magnetic properties of inner shelf deposits of the East China Sea［J］. Quaternary Sciences， 2012， 32（4）： 670-678.

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