（矿产普查与勘探专业论文）陕西大荔遗址更新世黄土古土壤剖面磁性地层学年代研究.pdf

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b e a t i n gd a l is k u l li sn o t t y p i c a l a sar e s u l t ，t h ei d e n t i f i c a t i o no ft h el o e s s p a l e o s o li nd a l ii sn o t i d e n t i c a l s o m es c h o l a r ss t u d y i n gs 仃a t i g r a p h yp r e s e n t e dt h e i r s e l v e sv i e w p o i n t s t h e r ei so n l yo n ep a l e o s o li nd a l is e c t i o n ( z h ue ta t 旧，19 9 4 ) t h e r ea r ef o u rp a l e o s o ll a y e r s ( x u ee ta l 【7 】，2 0 0 0 ) a l t h o u g hw a n g e ta l 【8 】s t u d i e dt h ed a l i s 仃a t i g r a p h y w i t h p a l e o m a g n e t i cp o l a r i t yi n19 7 9 i tw a sl i m i t e db yi n s t r u m e n t sa n dm e t h o d 3 太原理工大学硕士研究生学位论文 s ot h a tt h er e s u l tw a sn o tm u c hc r e d i b l e a f t e rl u o c h u a nc l a s s i c a ls e c t i o n w a sf i r s td e f i n e db yl i ut u n g s h e n g 9 1i n1 9 8 0 s w ue ta l t l o 】s t u d i e dt h e s e c t i o no fd a l i ，u s i n gi t s s u s c e p t i b i l i t yc u r v e a c c o r d i n g t ot h e c o r r e l a t i o nb e t w e e ns e c t i o n so fd a l ia n d l u o c h u a n ，t h e yd r e w a c o n c l u s i o nt h a tt h el o e s s p a l e o s o ls e r i e si nt h es e c t i o no f d a l ic o n s i s t e do f t h r e ep a l e o s o ll a y e r s ( s o ，s1 ，s 2 ) a n dt w ol o e s sl a y e r s ( l1 ，l 2 ) a n dt h e y c o n c l u d e dt h a tt h eb e d - b e a r i n gd a l is k u l ls h o u l dc o r r e s p o n dt op a l e o s o l s 3 w eb e n e f i t e df r o mt h a tz h ur i x i a n gg o tan o t a b l ea c h i e v e m e n ti n t h es t u d yo fn i h e w a ns t r a t i g r a p h ya g ew i t hp a l e o m a g n e t i cm e h o dd u r i n g t h e s ey e a r s a n da n a l y s e dw u sc o n c l u s i o ni nd e t a i l w ef o u n dt h a tw u 1 o 】 d i dn o ts t u d yt h es a n d yl o e s su n d e rt h el o e s s - p a l e o s o ls e r i e si nt h es e c t i o n o fd a l i t h ec o n c l u s i o nt h a tt h eb e d - b e a r i n gd a l is k u l ls h o u l dc o r r e s p o n d t o p a l e o s o l s 3w a so n l ya ne s t i m a t i o nw i t ht h el e s sp r o o f s oi ti s s i g n i f i c a n tf o ru st ot r yt od e f i n gt h ea g eo ft h ed a l im a nw i t ht h e p a l e o m a g n e t i cm e t h o da g a i n t h i s p a p e rs y s t e m i c s t u d i e dt h es e c t i o no f d a l i w i t ht h e p a l e o m a g n e t i cm e t h o da n da c c o r d i n gt ot h ec o r r e s p o n d i n gr e l a t i o n s h i po f s u s c e p t i b i l i t yc u r v eb e t w e e nl u o c h u a na n dd a l i ，a d d i n gt ot h ea n a l y s i so f p o l a r i t y , t h i sp a p e rd r e wt h e s ec o n c l u s i o n sa sf o l l o w s 1 t h e r ea r et h r e ep a l e o s o ll a y e r ss o ，s1 ，s 2a n dt w ol o e s sl a y e r sl1 ，l 2 i nt h el o e s s p a l e o s o ls e r i e so fd a l is e c t i o n i nt h es a n d yl o e s sl a y e r so f d a l is e c t i o n ，t h e r ea r et h e s el a y e r sw h i c hc o r r e s p o n d st ol o e s sl a y e r 4 太原理工大学硕士研究生学位论文 l 3 ，l 4a n dp a l e o s o ll a y e rs 3 ，s 4 2 t h ea g eo f t h ed a l im a ni se a r l i e rt h a n4 5 0 k a 3 t h ew e a kp a l e o s o ll a y e r si ns e c t i o ni is h o w si n t e r g l a c i a l s t a g ei n d a l i k e y w o r d s ：d a l i ，s u s c e p t i b i l i t y , l o e s s ，p a l e o s o l ，a g e ，p o l a r i t y 5 太原理l 人学硕士研究生学位论文 1 a m s ：磁化率各向异性 2 k ：磁化率 3 p 1 ：线理 4 p 2 ：各向异性 5 p 3 ：面理 6 e ：磁化率椭球体 7 n r m ：天然剩磁 8 i ：倾角 9 d ：偏角 符号说明 8 太原理：i ：大学硕士研究生学位论文 第一章前言 自1 9 7 8 年大荔人发现以来，大荔人的年龄问题一直是地学考古界研究的焦 点。关于此问题，虽然前人用不同的地质年代测定方法，从不同的角度进行了研 究，包括，古生物( 吴新智“1 等，1 9 7 9 ) ，铀系列测年( 陈铁梅”1 等，1 9 8 4 ) ，热 释光( 孙建中”1 等，1 9 9 1 ) ，电子自旋共振( 尹功明”1 等，2 0 0 1 ) ，红外释光( 尹 功明8 1 等，2 0 0 2 ) 。但是所得结论不尽相同，跨度较大，从1 8 0 k a 到3 0 0 k a 。由于 在含大荔人化石文化层以上，黄土古土壤地层不是很典型，因此，对于大荔剖面 古土壤的划分，也存在不同的看法。朱照宇。1 等，认为只有一层古土壤。薛祥熙 ”1 则认为有四层古土壤。 王永炎”1 等在1 9 7 9 年从古地磁极性角度，提出了一种年代认识，但是其结 论受限于当时的实验方法和仪器，其结论尚存商榷空间。8 0 年代，刘东生。1 院士 首创的洛川黄土一古土壤磁化率标准年代曲线问世以来，吴文祥“”从磁化率的角 度又对大荔遗址进行了研究，通过对比认为，大荔人文化层位之上的黄土古土壤 序列应由3 层古土壤，s 0 ，s 1 ，s 2 ，和2 层黄土l l ，l 2 组成，并推测出大荔人 所在层位应是s 3 。笔者在朱日祥近年在泥河湾古地磁定年研究中取得了突破性 进展的启示之下，认真研究了上述结论，发现吴“”未对砂土层进行系统的磁性地 层学研究，对于大荔人文化层的所属，只是一种初步估计，证据不是很充分。鉴 于此，我们有必要用古地磁方法进一步研究大荔人的年龄。 在本次研究中，对大荔剖面进行了全面加密采样。并且也加大了野外磁化率 的测量密度。所有的样品被带到挪威卑尔根大学古地磁实验室进行系统的测量。 除了获得磁化率方面的数据外，还得到了每个样品的古地磁极性数据，不同温度 下的磁化率变化数据，热磁分析数据，磁滞回线数据，等温剩磁数据。所有这些 数据对于研究和确定大荔人遗址剖面的地层划分，磁性矿物组成，地层年龄的推 测，以及对古气候的推断都具有积极的意义。 特别是对大荔剖面黄土一古土壤序列地层之下的砂土层进行了首次采样和测 量，并得出了有一定价值的数据，使大荔人头盖骨化石的年龄估计范围缩小，精 太原理工大学硕士研究生学位论文 度提高，从而使得到的年龄数据更可靠。 1 1 地理位置 大荔位于陕西省大荔县段家乡解放村东部的甜水沟附近 ( 1 0 9 。4 4 1e ，3 4 。5 2 1n ) ，图卜l 。他处在黄土高原与渭河谷交会之处，图1 2 。 图i - 1 大荔地理位置示意图。绿色轮廓线指示陕西省位置，星状符号代表大荔县位置 f i g u r e1 - 1m 印o f s e - a s i a p r o v i n c es h a a n x i ( g r e e no u t l i n e ) a n dt h el o c a l i t yd a l ia r es h o w n 图卜2 区域图( 左上角) 和大荔详细地理位置图 f i g u r e1 - 2r e g i o n a lm a p ( i n s e t ) a n dp o s i t i o no f t h ed a l im a nl o c a l i t yo ns i m p l i f i e ds k e t c hm a p 1 0 太原理工大学硕士研究生学位论文 1 2 先前的年代研究 大荔人的年代曾经被广泛研究， 1 ) 王永炎f 8 】等在1 9 7 9 年，根据古地磁极性和热释光方法，得出如下结论， 大荔人化石的年龄在中更新世晚期和晚更新世早期之间。 2 ) 吴新智”增在1 9 7 9 年，根据保存于含大荔人头盖骨化石地层中的不同哺 乳动物骨骼化石，建议大荔人的年龄应当是中更新世晚期。 3 ) 陈铁梅【2 1 等在1 9 8 4 年，根据保存于含大荔人头盖骨化石地层中的动物的 牙齿，通过铀系列测年法，建议大荔人的年龄应是在1 8 0 k a 到2 3 0 k a 之 间。 4 ) 孙建中【3 】等在1 9 9 1 年，在含大荔人头盖骨化石地层中发现了一枚动物牙 齿，通过2 3 0 1 r h 方法，这枚牙齿的年龄范围是1 9 0 k a 到2 3 2 k a 。同一年， 他们采集到了顶层粉砂泥岩底部的沉积物样品，通过热释光方法，得出 沉积物的年龄是1 8 3 k a 。由此，他们建议大荔人的年龄是大约2 0 0 k a 。 5 ) 尹功明【4 】等在2 0 0 1 年，在含大荔人头盖骨化石地层中收集了一些贝壳 ( l a m p r o m l a a n t f g u ao d t i q u ao d h n e r ) ，通过用e s r ( 电子自旋共振) 方 法和2 2 7 1 1 1 尸叮1 l 方法，他们建议了一个年龄，比2 5 0 k a 老。 6 ) 尹功明【5 】等在2 0 0 2 年，根据黄土一古土壤i r s l ( 红外释光) ，贝壳e s r 和动物牙齿铀系列方法，得出大荔人的年龄是在2 6 0 k a 到3 0 0 k a 之间。 1 3 大荔人年龄的推定 用热释光，e s r ，i r s c 和铀系列方法得到的年龄通常都会有或多或少的不 精确性，其范围是1 8 0 k a 到3 0 0 k a 之间。 磁化率曲线随地层的变化，可以用做相对年龄的测定工具。中国洛川黄土剖 面常常被用作磁化率标准曲线。由于采样剖面的磁化率曲线和标准曲线相比经常 短很多，所以，有时两条曲线很难精确对比。 古地磁极性方法要求一个时间跨度，超过一个极性时间( 1 百万年) 或亚极 性时间( 5 0 万年) 。根据样品天然剩磁的磁倾角，他们的极性和游移曲线可以被 太原理工大学硕士研究生学位论文 推断出来。 古地磁偏移曲线是指快速的、在地磁方向上变化振幅大，持续时间少于5 0 0 0 年的事件，图1 3 。 p s v ( 古地磁极长期变化) 方法原则上也能被用，但是，中国黄土所蕴涵的 磁化过程大概是不连续的，因此，这种方法也不能广泛应用。 在这篇论文中，我将要用地层磁化率曲线和地磁偏移曲线来推定大荔剖面的 年龄。 p o l a r l t ys t r a t ig r a ph y 0 2 言 至 i 3 4 5 6 g p t se x c u r s i o n s 0 _ j - _ 二3 i 1 0 0 1 7 7 韩 4 0 0 = 6 9 6 0 0 图卜3 在布容事件中的地磁偏移事件图。右面的垂直线显示了大荔人头盖骨的年龄跨度， 他是很大的 f i g u r e i - 3p r o p o s e dg e o m a g n e t i s me x c u r s i o nw i t h i n 廿1 eb m n h e sc h r o n a g e si nk at ot h es c a l e v e r t i c a lb ”t of i g h ts h o w st h ea g es p a no f d a l im a na r c h a e o l o g y i ti sl a r g e 1 2 o 0 8 0 1 t ri_上 0 0 o 口 1 0 停2 叮3 o 0 0 唧 喜；加 啪 太原理工大学硕士研究生学位论文 第二章地质概况 洛河是渭河的一级支流。在段家乡附近，洛河发育有三级阶地。第一级阶地 位于洛河上面，大约6 米厚。它主要包含砂，砂砾和泥砂。第二阶地大约有3 4 米厚，主要包含砂，砂砾和砂质粘土。他的上面是马兰黄土。第三阶地大约1 0 米厚，由黄土一古土壤序列交互组成。 整个剖面地层从底到顶详述如下，图2 1 。 1 碳酸质交结的砂砾层，厚约4 5 米。 2 河床相细中砂岩，具有交错层理，灰黄色，厚约5 米。 3 砾石层，灰白色，厚约1 米。砾径0 5 3 厘米。形状由圆到椭圆。此层 含有大量贝壳化石，瓷器和骨骼化石。大荔人头盖骨化石发现于此。 4 中砂和泥砂层，浅黄色，8 5 米厚。交错层理发育。 5 泥砂和粉砂层，棕色，6 8 米厚，层理发育。 6 砂质泥层，亮黄棕色，6 7 米厚，含有少量的泥质交结物和卵石。 7 河漫滩相泥砂，灰黄色，具有水平层理，约4 5 米厚。 8 古土壤序列，厚约2 0 5 厘米，包括两层亮棕色古土壤和一层浅黄色黄土 夹于其间。顶层古土壤6 0 厘米厚，包含白色的钙质沉淀物和姜结仁。底 层古土壤2 5 米厚，包含白色菌丝，但是不含姜结仁。 9 黄土，浅黄色，厚约7 5 米。 l o 古土壤，亮棕色，厚约2 7 米。 1 1 黄土，7 5 米，浅黄色。 1 2 古土壤，深红色，o 2 米厚。 太原理工大学硕士研究生学位论文 4 0 一l n 3 0 2 5 1 3 1 廿 5 o 8 10 越、牛i o l j h 、。i ，。，币筒一：h ，一i r 、一一7 4 1 ：i 1i ! f | | i | ： i f i i l5r ；i | f l l j 。j i 。j ，l - 渊叫j 鬯妾曼! 爸j - 二i j “。一。二 7 掌。圈 匿弘一一鲋一“ 圈 圃讹“。洲m 图2 - 1 含大荔人头盖骨化石剖面图 f i 9 2 1 t h es e c t i o no f t h ed a l im a ns i t e l i t h o l o g i c a lu n i t sa r em a r k e da n de x p l a i n e di nt h et e x t t h ed a l im a ns k u l l b e a r i n gl a y e rm a r k e dw i t hr e dc i r c l e ， 鼬 瓣 塑邕里邕 太原理工大学硕士研究生学位论文 第三章野外工作 样品主要采集于甜水沟剖面，位于解放村附近。主要在大荔人头盖骨发现位 置附近。进行了两次野外采样工作，每次的采样剖面分别是剖面i 和剖面i i ，图 3 1 。采集样品详细报告参见表3 1 。 图3 - 1 样品采集剖面图。2 0 0 3 年样品采集剖面i ( 绿色) 。2 0 0 4 年样品采集剖面i i 是红色。 黄色虚线指示了同一水平地层的连接 f i g u r e3 - ls a m p l e sw e r ec o l l e c t e df r o ms e c t i o ni ( g r e e n ) i n2 0 0 3 s e c t i o nl li sr e d y e l l o wb r o k e n h o f z o n t a ll i n ec o n n e c t sb e t w e e nt h es a m es t r a t i g r a p h i cl e v e l s 表3 - 1 所采样品详细报告表 t a b l e3 - 1s a m p l e sr e p o r ti nd e t a i l s 样品间隔 剖面时间样品数地层高度( m ) ( c m ) i2 0 0 35 36 3 35 0 i i2 0 0 47 13 3 5 0 2 0 1 5 太原理工大学硕士研究生学位论文 4 1 磁化率( m s ) 第四章方法和仪器 磁化率代表了物质在磁场中被磁化的能力。它是感应磁化强度与外加磁场强 度的比值， x 2j小41 在这里，z ，j 和h 分别代表磁化率，感应磁化强度和外加磁场强度。当外 加磁场被去除后，反磁性物质( ) c i ，k l = k 2 k 3 4 3 4 4 4 - 5 4 6 对于针形椭球体，k l k 2 = k 3 。e i f l i n n 图，是p 1 对p 3 变化图，展示了椭球体形态。中间的分割直线代表e = 1 。针形椭球体画于分割线上方，盘形椭球体画于分割线下方。各向异性度由 太原理工犬学硕士研究生学位论文 距离原点的距离来表示。原点本身代表一个完美的各项同性样品。 各向异性的方向通常画于立体投影图上。k l ，k 2 和k 3 分别由方形，三角 形和圆形来表示。 4 3 天然剩磁 天然剩磁是样品在测量之前，岩石中所有剩余磁化强度总和。他们获得在岩 石形成时和岩石形成后。主要包括，原生剩磁和次生剩磁。原生剩磁形成于岩石 形成时。次生剩磁形成于岩石形成后。原生剩磁包括热剩磁，化学剩磁和碎屑剩 磁。而碎屑剩磁又包括，沉积碎屑剩磁和沉积后碎屑剩磁。次生剩磁包括，等温 剩磁和粘滞剩磁。 热剩磁是岩石在固化过程中，从熔融状态冷却到居里温度以下时所获得的剩 余磁化强度。 碎屑剩磁是沉积物在沉积和岩化过程中所获得的剩余磁化强度。沉积碎屑剩 磁形成于沉积过程中。滞后沉积剩磁形成于沉积后固化前。 化学剩磁是在成岩过程中，由于在常温下氧化等化学反应、相变或结晶增长 等原因而获得的，其磁化方向也与地磁场密切相关。 等温剩磁是岩石暴露于强磁场中所获得的剩磁，例如闪电雷击造成的强磁 场。 粘滞剩磁是指岩石长时间暴露于一个弱磁场中，所获得的与外磁场的方向一 致的感应磁化强度。当岩石形成时，所获得的磁化强度方向通常被假定为当时当 地的地磁场方向。 化学剩磁，热剩磁和碎屑剩磁，在相当长的时间内通常保持稳定。然而，次 生剩磁，特别是粘滞剩磁，较为容易失去。因此，通过退磁方法，可以去掉弱成 分，孤立强成分。 在实验室中，有三种仪器测量天然剩磁，5 r 5 ，d i g i c o 旋转磁力仪和s q u i d 对于我的样品，仅仅使用了j r 5 1 8 太原理工大学硕士研究生学位论文 4 4 退磁 原生剩磁记录了岩石形成时的地磁场方向。有两种方法可以孤立原生剩磁， 交变退磁和热退磁。我的样品主要使用了热退磁，下面阐述其原理。 首先，系数t 被介绍。它是磁弛予时间，和温度有关，图4 - 4 1 。在实验室中 它经常被规定为1 0 0 秒，这通常被称做标准弛予时间。 卷悃。一 d - r 逋， a 曲 a = 1 (1 0s 雹。l 舌l苗 i | |鳙 5 0 05 2 05 4 05 6 0 5 8 0 f - e m p e r a t u r e ( 0 ) 图4 - 4 1 弛予时间和温度之间的关系图。 f i g u r e4 - 4 - 1t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nr e l a x a t i o nt i m e ( t ) a n dt e m p e r a t u r e ( t ) ( a f t e rb u t l e r 1 ”， 1 9 9 8 ) 根据图中所示关系，弛予时间对于温度具有很强的依赖关系。在5 5 0 0 c 时， 弛予时间是1 0 0 秒，但是，它在5 1 0 0 c 时，却超过了地球的年龄。在5 5 0 0 c ，超 顺磁物质将要变成稳定单畴。这个温度叫做阻挡温度。阻挡温度要比居里温度小。 在实验室中，热退磁仪器是删t d 6 0 。在测量过程中，温度增加从9 0 到6 9 0 ，间隔是5 0 ( 但是有几步是3 0 ) 。最后，具有最高阻挡温度的天然剩磁被 孤立，这就是原生剩磁。在每一步退磁后，用j r 5 测量样品的磁化强度。 1 q 太原理：l ：火学硕士研究生学位论文 4 5 剩磁矫顽力分析( i r m h ) i r m h 曲线，通常被用来鉴定岩石中的矿物成分，颗粒尺寸和磁畴状态。在 一般情况下，这种矿物鉴定方法主要是通过分析曲线形态并且参考达到饱和剩磁 所需的磁场，来得出结论。和居里温度相比，这种方法，具有自身的优势。 1 ) 用这种方法，即使是很弱的磁性矿物也能被鉴定。 2 ) 如果样品是有一小部分高矫顽力磁性矿物和大部分低矫顽力磁性矿物组 合而成，用这种方法鉴定很容易，但是，用居里温度方法就很难。 3 ) 用这种方法，样品不用加热，因此，样品中的矿物相不会改变。 用i r m h 曲线方法，我们能得到基本参数如下，j t s ( 饱和剩磁) ，r a c f ( 剩 磁获得矫顽力) ，h 。( 剩磁矫顽力) 和f ( 比率：f a c f h 。) 。 实验室中，有两种仪器测量i r m h 曲线。一种是s o l e n o i d ，最大磁场是 1 6 0 m t 。另外一种是p u l s em a g n e t i z e r ，磁场范围是1 6 0 m t 到4 2 t 。每一步测量 之后，样品的剩余磁化强度用d i g i c o 旋转磁力仪测量。 4 6 热磁分析( t m a ) 居里温度和自发的磁化强度都是磁性物质所固有的常数。居里温度是一个临 界温度。在这个温度，物质的自发磁化强度将要消失，因而，当高于这个温度时， 物质将要具有顺磁性物质的性质。居里温度总是保持恒定，它与所含矿物量的多 少没有关系。 在使用热磁分析方法分析过程中，样品在空气中或者在惰性气体氩气中被加 热到7 0 0 或者更高，改变原始矿物相的热化学反应将要发生，例如氧化反应， 新矿物相的建立，矿物相的破坏，所有这些，是进行鉴定的基础。 在居里平衡方法中，样品被暴露于一个强的梯度磁场之中。这个磁场对样品 施加了一个力f ， f 2 6 1 - 1 6 x4 ( m s + p f e r r i + h + ( ) ( p + p p a r a 一) d + p d i a ) 4 7 m ；是铁磁性物质的自发磁化强度 h 是磁场 2 0 太原理工大学硕士研究生学位论文 ：( p 是样品顺磁磁化率 ? c d 是样品反磁磁化率 p f e r r l 是铁磁性物质的重量 p p a r a 是顺磁性物质的重量 p d l a 是反磁性物质的重量 对于铁磁性物质，存在一个假定，h h s a t ， 2 c t c 是常数 t 是开尔文温度 在居里温度，发生第二序次的相变，这个相变具有热磁可逆性。不同的矿物， 具有不同的居里温度，表4 - 6 表4 - 6 常见磁性矿物。地在室温下的饱和磁化强度，t 。居里或尼尔温度 t a b l e4 - 6m a g n e t i cp r o p e r t i e so f m i n e r a l s 4 7 矢量分析 矿物名称成分 t c ( 。c )m 。( a m 2 k g ) 磁铁矿f e ，q 5 7 5 5 8 59 0 9 2 赤铁矿c t f e 2 0 3 6 7 5o 4 钛铁矿f e t i o ， 2 3 3 磁赤铁矿 y f e ：o ， 6 0 0- 8 0 磁黄铁矿f e ，s 。 3 2 0- 2 0 针铁矿 o f e o o h1 2 0 1 纤铁矿 v f e o o h1 9 6 铁 f e 7 7 0 镍 n i3 5 8 5 5 剩余磁化强度是矢量，它可以由三个标量来描述，偏角( d e c ) ，倾角( i n c ) 和强度( r ) 。 x 2 r+cos(dec)+cos(rnc)49 y=r+sin(dec)+cos(rnc)4-10 z = r + s i nrrnc)411 图4 7 一l 清楚得描述了这个原理 太原理工大学硕士研究生学位论文 y 倾角 一 天然剩磁 y z 图4 7 1 天然剩磁沿着x ，y ，z 轴分量图 f i g u r e4 - 7 - 1n r m i sd i v i d e di n t ot h r e ec o m p o n e n t sa l o n gx ，ya n dzd i r e c t i o n z i j d e r v e l d ( d u n l o pe ta l “”“，1 9 7 9 ，2 0 0 2 ) 图是一个对三维数据的二维表述。 连续的退磁结果被投影到三维正交坐标系中，图4 7 2 ，4 7 3 。 图4 7 2 连续退磁剩磁矢量的透视图。( a f t e rb u tl e r ，1 9 9 8 ) f i g u r e4 - 7 - 2r e m a n e n c ev e c t o r so f p r o g r e s s i v ed e m a g n e t i z a t i o n a r es h o w nw i t ht h i sp e r s p e c t i v e d i a g r a m ( a f t e rb u t l e r 1 u ，1 9 9 8 ) 图4 7 3 连续退磁剩磁矢量在不同投影面上的投影图。( a ) 图4 7 2 中的n r m 的水平投影。 ( b ) 相同的n r m 在垂直面上的投影。( c ) a 与b 的联合。d 是偏角，i a p p 是视倾角。( a f t e r b u tl e r 唑19 9 8 ) f i g u r e4 - 7 3 ( a ) p r o j e c t i o no f t h en r m v e c t o rs h o w ni nf i g u r e4 - 7 - 2o n t ot h eh o r i z o n t a lp l a n e ( b ) p r o j e c t i o no f t h en r m o n t oav e r t i c a lp l a n eo r i e n t e dn s ( c ) c o m b i n e daa n dbp r o j e c t i o n s di s d e c l i n a t i o na n d l a p p i sa p p a r e n t i n c l i n a t i o n ( a f t e r b u t l e r ”“，1 9 9 8 ) 2 2 、 i，、 m 。r 气，、一 太原理工大学硕士研究生学位论文 在图4 7 3 中，垂直投影面是n s ，但是，e w 面也可以作为垂直投影面。 在此图中，之所以要选择n s 面，主要是因为此面与被投影的向量最接近。在 z i j d e r v e l d 图中，d 代表偏角，通常情况下，d 是真值，然而，l a p p 是视倾角， 通常不为真值。它往往比真值要大，他们的关系为： t a ni _ t a nl a p pi c o sd ( n - s 垂直面) 4 1 2 t a n i = t a n i 印p i s i n d i( e w 垂直面) 4 1 3 按照常规，水平投影点是实点，垂直投影点实圆圈。 在b e r g e n 古地磁实验室，数据分析使用s - i a p d 程序。 4 8 磁滞回线分析 在j h 图中，反磁性矿物，顺磁性矿物，铁磁性矿物有不同的曲线。反磁 性矿物是一条直线，其斜率要小于0 ，图4 1 a 。顺磁性矿物也展示了一个线性 关系，但是，其斜率是正值，图4 1 b 。这些曲线都具有可逆性。铁磁性矿物展 示了一个复杂的不可逆曲线。它的斜率是变化的。但是，在开始，由于磁场低， 它的图形是线性可逆的，磁化率也是常数，称作低场磁化率，图4 - 1 c o 根据磁滞回线，我们可以得到三个参数，也就是，j s ( 饱和磁化强度) ，j r s ( 饱和剩磁) ，h e ( 矫顽力) ，图4 1 c o 如果h i r m 钡4 量被做，另一个参数， h c r ( 剩磁矫顽力) 可以得到。上面的四个参数，可以确定两对比例，j r s j s ，h c r h c 。 对于单轴对称的单筹矿物，j r s j s = 0 5 。对于多筹矿物，其值将要低于0 0 5 ( 纯 磁铁矿) ，如果是钛磁铁矿，其值低于0 1 。如果矿物是单筹，h c r h c 介于l 和2 之问。如果是多筹，其值超过4 。另外，单筹的磁滞回线要比多筹的胖。根据以 上这些特点，我们可以辨别矿物类型和磁筹类型。应当注意的是，对于不同铁磁 性矿物的混合物，h e r h e 没有j r s j s 可靠。 如果外加磁场沿着单筹矿物的容易磁化轴施加，其磁滞回线将要是方形， 图4 8 1 。如果外加磁场方向与容易磁化率轴存在一个角度，磁滞回线环的形状 将要变化，图4 8 2 。岩石是单筹与多筹矿物随机定向的集合体，他的磁滞回线 形状如图4 - 8 3 。 超顺磁，单筹，似单筹，多筹颗粒，有不同的磁滞回线，单筹是胖的，多 太原理工大学硕士研究生学位论文 筹是瘦的，图4 8 4 。 我的3 0 个样品由l o v l i e 教授测量在法国。 h 。t 一h1 订 h 3 h 图4 8 1 磁力矩变化过程图。沿着容易磁化方向( 0 = 0 ) ，外加磁场从0 开始增加，如图 中轨道1 。当跳跃磁场b f 达到后，磁力矩将会变换方向，如图轨道2 。磁场沿着轨道3 降低 到o ，然后增加到跳跃磁场，此时，磁力矩跳转，随后，磁场继续增加沿着轨道4 f i g u r e4 - 8 - 1m o m e n tm e a s u r e df o r t h ep a r t i c l e ( e = 0 ) w i t ha p p l i e df i e l ds t a r t i n ga t0m ta n d i n c r e a s i n gi nt h eo p p o s i t ed i r e c t i o n sa l o n gt r a c k # 1 w h e nt h ef l i p p i n gf i e l db ei sr e a c h e d t h e m o m e n t sw i t c h e st ot h eo t h e rd i r e c t i o na l o n gi r a c k # 2 t h ef i e l dt h e ns w i t c h e ss i g na n dd e c r e a s e s a l o n gt r a c k # 3t oz e r o t h e ni n c r e a s e sa g a i nt ot h ef l i p p i n gf i e l d t h em o m e n tf l i p sa n dt h ef i e l d i n c r e a s e sa l o n gt r a c k 撑4 ( s i o2 4 7 ：r o c ka n dp a l e o m a g n e t i s m ) 一1 0 05 0o5 01 0 0 h 图4 8 2 磁滞回线的形状随外加磁场与单筹容易磁化方向角0 变化图。 f i g u r e4 - 8 2 、h h e nt h ea n g l e ( 0 ) b e t w e e na p p l i e df i e l da n de a s yr n a g n e t i c e da x i so f s i n g l ed o m a i n c h a n g e s ，t h es h a p eo f h y s t e r e s i sl o o pc h a n g e sc o r r e s p o n d i n g l y ( s i o2 4 7 ：r o c ka n d p a l e o m a g n e t i s m ) 太原理工大学硕士研究生学位论文 w h e r 1 d r t v , n g n a ar 、e l ch e l d d r o p s f 。z e r ( jl l 、et e o r r l a c jr l e n cm a l e r l a a m a 9 n e t i z a f 时nt h 4i sa sa m a a n ee i c h ed t i v m 97