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古地磁实验室简介
我所古地磁实验室建立于1982年,是较早开展古地磁测试与研究的实验室之一。在20多年的工作中积累了丰富的经验,可进行各种古地磁研究所需的测试。目前实验室使用的仪器主要有:
一、交流磁场退磁仪
其作用为将地质样品次生剩磁逐步退掉,露出沉积物沉积初期所获得的本来磁性性质,经过分析判别出该岩层的沉积年代。
二、数字卡帕桥(磁化率各向异性仪)
用于测量地质样品的磁化率及磁化率各向异性。研究表明,黄土地层、湖泊沉积层以及深海沉积地层的磁化率是指示气候变化的良好代用指标;而磁化率各向异性度则反映了沉积物形成时的环境特征及其当时的水动力条件、水流方向等。
三、脉冲充磁仪
其主要作用为在给样品逐步充磁过程中,其中的三价铁与二价铁的化合物会对充磁磁场的强弱产生明显的不同反应,进而从中分析与气候有关的问题。
四、旋转磁力仪
主要用于测定剩磁强度,进而计算沉积物的原始磁场强度与方向。
自环境磁学研究在全球兴起以来,岩石磁学的方法被广泛地应用于第四纪以至于更老的沉积物的研究。通过对沉积序列磁化率、频率磁化率、磁化率各向异性、非磁滞剩磁等温剩磁和饱和等温剩磁磁学参数的测量,可以确定沉积物中磁性矿物的种类、含量和粒度组成以及不同磁性矿物的配比关系,进而解决沉积剩磁与环境变化有关诸多信息,磁测方法因其快速简便,经济易行,连续性好,分辨率高对样品无损坏等优点而为诸多地学工作者所关注。目前我实验室的主要测试项目有:
一、磁性地层年代学的研究
地磁场各种参数不同时间的变化被沉积物记录下来,包括百万年尺度的极性期,十万年尺度的极性亚期和万年尺度的极性漂移。通过对序列样品的磁参数测量,对照国际地磁极性年表,获得地层年代序列。把磁性地层年代序列与冰期间冰期的变化,气候冷暖的交替,生物种属的演变,火山的活动等对比,可对环境演变取得一些有价值的新的认识。
二、磁化率和频率磁化率
磁化率是样品在弱磁场中获得的磁化强度与磁场强度的比。频率磁化率则是对样品进行高频和低频磁化率测量而得到的一个磁参数。以往的研究表明,黄土地层,湖泊沉积地层和深海沉积地层的磁化率是气候的良好代用指标。磁化率在冰期和暖期有较大的差异。而频率磁化率则可进一步指示出气候变化的细节,也可反映一定粗细粒度之间的配比关系。
三、磁性矿物的低矫顽力和高矫顽力
常见的天然磁性矿物有两大类:低矫顽力的亚铁磁性的(如磁铁矿、钛磁铁矿、磁赤铁矿),高矫顽力斜交反铁磁性的(如赤铁矿、针铁矿)。将样品置于一恒定磁场中短时间磁化所获得磁化强度(IRM).它随磁场的增强而增大,直至饱和。低矫顽力的磁性矿物约在300毫特的磁场时达到饱和,而和高矫顽力的磁性矿物则在一特斯拉以上的磁场中才能达到饱和。这就可以把低矫硕力的二价铁和高矫顽力的三价铁区分开来,进而揭示气候的变化。
四、非磁滞剩磁
将样品置于一弱的磁场和一叠加的交变退磁场,使交变磁场递减至零,样品所获得的磁化强度即为非磁滞剩磁(ARM)。ARM主要对细小的磁性矿物(单畴和小的准单畴)特别敏感。而ARM除于磁化率K(即RM/K)则消除了磁性矿物的含量对ARM的影响,可以用来表示磁性矿物的粒度变化,细颗粒的磁性矿物ARM/K高,而粗颗粒的磁性矿物ARM/K低。
五、磁化率各向异性
磁化率各向异性通常反映了磁性矿物的择优取向,即磁组构。影响磁组构的因素包括地球重力场,水(空气)动力条件及地球磁场等。测定磁组构的参数包括样品的体积磁化率,磁化率各向异性度,磁线理度,磁面理度,基质颗粒度以及水流速度因子函数等。磁化率各向异性度主要反映沉积物中磁性矿物颗粒排列的有续化程度。在强动力条件下,磁性矿物沉积排列的有续化程度高。利用磁线理和磁面理参数则可反映地层层理和微结构的发育状况。基质颗粒度则可揭示地层的沉积作用与沉积过程,它的数值大小可用于区分沉积物是在正常重力分异作用下沉积下来的还是颗粒粗细混杂,大量的同时沉积下来
。水流速度因子函数则可指示古水流流速的大小。
测试样品分为2种:
一、剖面样品
要求有原始岩性描述和地层柱状图,所采集样品必须标明产状,方向性必须准确无误。样品大小为2╳2╳2cm2的立方体。样品应具有连续性,每一小层都应采集。所采样品必须是原始沉积物,同时未受污染。
二、钻孔样品
要求有原始岩性描述和地层柱状图,所采集样品必须标明上下方向,方向性必须准确无误。样品大小为2╳2╳2cm2的立方体。样品应具有连续性,每一小层都应采集。所采样品必须是原始沉积物,不能受扰动,同时未受污染。
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