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黄土剖面中赤铁矿和针铁矿的定量分析与气候干湿变化研究 总被引：2，自引：6，他引：2
为了了解黄土剖面中赤铁矿和针铁矿的分布特征,文章采用对铁氧化物矿物灵敏的漫反射光谱法(DRS),开展了赤铁矿和针铁矿的鉴定和测定研究,提出了定量分析赤铁矿和针铁矿含量的DRS新方法.选择天然典型黄土和古土壤样品,首先采用柠檬酸盐-重碳酸盐-连二亚硫酸盐(CBD)方法去除其中成壤成因的铁氧化物矿物,以其为基体配制含不同赤铁矿和针铁矿的系列标样,然后进行DRS测试和多元逐步回归分析,分别建立测定赤铁矿和针铁矿含量的校准方程并加以检验.利用DRS方法,分析了多个黄土剖面的赤铁矿和针铁矿含量,发现黄土-古土壤剖面的赤铁矿/针铁矿比值可作为东亚季风干/湿变化的敏感指标.该比值较高时反映了干燥土壤环境,而较低时指示了潮湿土壤环境.对灵台和洛川剖面中赤铁矿/针铁矿比值的分析,初步揭示了2.6Ma年以来黄土高原东亚季风阶段性变强的特征. 相似文献
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长江三角洲东延海域嵊山岛屿风尘堆积地层是记录晚更新世晚期东亚季风演变的重要载体。采用漫反射光谱（DRS）法、柠檬酸钠-重碳酸钠-连二亚硫酸钠（CBD）浸提法结合标准赤铁矿、针铁矿建立标准铁氧化物含量与反射率之间的校准方程，定量重建了东部岛屿风尘堆积的赤铁矿、针铁矿含量的变化特征。结果显示，东海嵊山岛风尘堆积中赤铁矿的含量为0.18%~0.40%，平均值为0.31%，针铁矿的含量为0.7%~1.19%，平均值为1.11%。根据赤铁矿、针铁矿含量特征结合地球化学和环境磁学参数，分析其记录的古环境信息:54~46 ka B.P.时期内气候相对干燥，季风降水减弱，46~39 ka B.P.时期内气候相对潮湿，季风降水增强；46±4 ka B.P.时期的高值可能指示了一个冷事件。 相似文献
3.
赤铁矿和针铁矿是自然界中最稳定的两种铁氧化物,广泛存在于地球的各个圈层。很多沉积物的颜色都是由它们引
起的,它们的形成和保存具有重要的环境指示意义。实验室中赤铁矿和针铁矿的表征和鉴定手段很多,但受其含量低、结
晶差、颗粒细小难分离等因素的困扰以及某些测试方法自身的限制,能用于铁氧化物定量分析的方法很少。文中就常用的
基于X射线衍射（XRD） 和漫反射光谱（DRS） 的铁氧化物定量方法进行了系统评价。在定性分析的基础上,采用基于
XRD的K值法获得西藏床得剖面红色页岩中赤铁矿的含量为3.81％~8.11％,采用DRS与多元线性回归相结合的方法获得北
大西洋ODP1049C孔12X岩芯段棕色层中赤铁矿和针铁矿的含量分别为0.13％~0.82％和0.22%~0.81％,橙色层中赤铁矿和
针铁矿的含量分别为0.19%~0.46％和0.29%~0.67％。与其它分析结果的比较表明,这两种定量方法在白垩纪大洋红层中的
应用是可行的。但在实际应用时,首先要通过XRD和DRS相结合来提高定性分析的准确性,然后通过综合分析铁氧化物的
预判含量范围和结晶程度来选择合适的定量方法。 相似文献
4.
岩溶地质高背景区土壤中普遍存在的铁锰结核对重金属的赋存状态和有效性有重要影响。选择广西贵港覃塘岩溶地质高背景区富含铁锰结核的表层土壤(0~20 cm)为研究对象,筛分出不同粒径的铁锰结核(10~120目)和细粒径土壤(<120目)样品进行化学分析,针对以下三个方面开展研究:(1)重金属(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn)在铁锰结核和细粒径土壤中的分布分配规律和铁氧化物矿物的组成;(2)铁氧化物矿物对富含铁锰结核的土壤中Cd等重金属富集的影响;(3)重金属在富含铁锰结核的土壤中的赋存机制。研究发现,铁锰结核中的Fe和Mn以及Cd等重金属含量随着粒径的增大而不断增加,说明Cd等重金属元素更倾向于在大粒径铁锰结核中富集;土壤中Cd等重金属总量的约90%赋存在结核中,表明研究区土壤中重金属主要以结核形式赋存;富含铁锰结核的土壤中赤铁矿和针铁矿的平均含量分别为0.61%和4.94%,且结核粒径越大,针铁矿和赤铁矿含量越高;除Hg外,Cd等重金属含量与针铁矿和赤铁矿的含量均呈现极显著正相关,与赤铁矿的相关性稍优于针铁矿,表明铁氧化物矿物与富含铁锰结核土壤中的Cd等重金属元素富集密切相关。铁锰结核的存在既能促进Cd等重金属在土壤中的富集,又能降低土壤中重金属的生物有效性,研究结果为解释岩溶地质高背景区土壤Cd等重金属元素高含量、低生物有效性提供了理论依据。 相似文献
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几种铁（氢）氧化物对溶液中磷的吸附作用对比研究 总被引：2，自引：0，他引：2
铁(氢)氧化物不仅是土壤中广泛存在的矿物,也是重要的矿物资源。表生地质作用形成的针铁矿、赤铁矿和无定形氢氧化铁都具有纳米尺度,具有很高的表面积,表现出对磷的专性吸附,是低浓度磷的潜在吸附材料。本文通过铁(氢)氧化物对水溶液中磷酸根的等温吸附实验,初步对比研究了针铁矿、合成氧化铁黄、赤铁矿和无定形氢氧化铁对水中低浓度磷的吸附作用。结果表明,无定形氢氧化铁对水溶液中磷酸根的吸附能力最强(对低浓度磷的吸附达到5.5mg/g),其次是氧化铁黄和针铁矿,赤铁矿的吸附能力最差。几种铁(氢)氧化物对磷吸附容量的差别主要受比表面积控制。无定形氢氧化铁、合成氧化铁黄、针铁矿、赤铁矿对磷的吸附符合Freundlich等温方程。针铁矿和赤铁矿对磷的吸附动力学符合双常数速率方程。 相似文献
6.
白垩系大洋红层(Cretaceous Oceanic Red Beds,CORBs)在我国西藏江孜地区广泛发育,以床得组最为典型.本文以床得组红色页岩为研究对象,通过电子探针背散射电子像观察和成分定量分析、主量元素分析、X射线衍射分析,结合CBD(Citrate Bicarbonate Dithionite)提取铁氧化物前后漫反射光谱分析,认为床得组红色页岩中的铁氧化物只有赤铁矿,没有其它铁氧化物,赤铁矿是唯一的致色铁氧化物.电子探针背散射电子图像显示,赤铁矿分为结晶好和结晶差的两种形态.CBD提取前后反射光谱红度的变化,指示结晶差的赤铁矿的致色作用要远大于结晶好的赤铁矿,主要是细分散状、结晶差的赤铁矿造成了床得组红色页岩的红色.赤铁矿是同沉积一成岩早期阶段的产物,赤铁矿形成所需的铁来源于陆源输入. 相似文献
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土壤可见光和近红外波段(400~2 500 nm)反射光谱信息包含了大量土壤物理化学参数,土壤反射光谱测量简单、快速,无需破坏样品,而且还可以通过高光谱遥感方法制图。文中使用江苏国土生态地球化学调查中获取的大量土壤样品,研究了土壤阳离子交换量(CEC)、有机质含量、pH值、铁氧化物类型、铁铝硅等常量元素含量等重要土壤生态地球化学参数的光谱反应。结果显示,土壤CEC是进行光谱预测非常成功的参数,1 400、1 900和2 200 nm附近一阶导数光谱(FD)值或短波方向反射率值均可以很好地反映土壤CEC的大小;土壤有机质含量、铁氧化物类型、铁铝硅含量均可以在反射率光谱或其一阶导数(FD)值找到相关波段;土壤导数光谱存在的A、B、C和D峰使反射光谱方法不仅能够定量铁氧化物总量,还能鉴别铁氧化物矿物类型(针铁矿和赤铁矿)及其相对含量;江都土壤光谱的656 nm附近FD值与pH有很大相关性,但是江苏样品显示pH值光谱经验预测具有区域依赖性,可能与土壤类型有关,说明pH与光谱参数之间的关系并非一般的线性关系,而有更复杂的机制。 相似文献
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通过在滇池开展原位实验,研究探讨了湖泊沉积物中磷灰石制约水铁矿分解和转化的机制,以及二者共存时的环境效应。结果表明:将水铁矿放置到沉积物中1个月,矿物保持稳定;放置时间达到3个月时,添加磷灰石实验中水铁矿发生了显著物相转变。冬天(12—2月)实验中,转化产物随深度的变化趋势为针铁矿+磁(赤)铁矿→针铁矿+纤铁矿→针铁矿;夏天(6—9月)实验中,转化产物随深度的变化趋势为针铁矿+纤铁矿+磁(赤)铁矿→针铁矿+纤铁矿→未转化。透射电镜分析结果显示冬天实验中生成的磁性铁氧化物为纳米磁铁矿和磁赤铁矿,夏天实验中产生的则主要为纳米磁铁矿。X射线光电子能谱分析结果显示冬天表层实验样品具有较高P含量。分析表明的湖泊沉积物中磷灰石促进水铁矿转化的过程为:(1)微生物促进磷灰石溶解;(2)磷灰石溶解释放的P促进铁还原菌生长;(3)铁还原菌促进水铁矿还原;(4)水铁矿还原产生的溶解态Fe2+催化水铁矿向针铁矿、纤铁矿和磁铁矿转化。冬天及沉积氧化-还原界面最适宜磷灰石分解菌和铁还原菌生长,水铁矿的转化和P释放能力也更强,相应地内源磷释放的风险也更大。 相似文献
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沉积物-古土壤是记录古环境演化及古气候变迁的有效载体,利用沉积物-古土壤对气候环境信息的记录来研究全球变化问题,已成为当前地球科学研究的热点课题。赤铁矿和针铁矿是沉积物-古土壤中常见的次生矿物,二者含量的变化能有效反映成土过程中冷、暖、干、湿的变化。然而,赤铁矿和针铁矿在沉积物-古土壤中结晶度差且含量低,因此,对二者进行有效定量一直是研究的难题。近年来,漫反射光谱(DRS)分析在沉积物-古土壤中赤铁矿和针铁矿的定量研究中取得了一系列显著的成果。本文系统总结了漫反射光谱在赤铁矿和针铁矿定量中的原理,并对3种常见定量方法及其应用进行归纳,同时对定量过程中存在的问题和发展趋势进行深入讨论。 相似文献
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利用漫反射光谱鉴定红粘土中针铁矿和赤铁矿 总被引：5，自引：0，他引：5
针铁矿(Gt)和赤铁矿(Hm)是广泛存在于土壤和沉积物中的重要铁矿物。这两种矿物在土壤和沉积物中含量很低,常规的测试手段很难有效地测定其含量。利用反射光谱联合加热处理的方法,可对土壤及沉积物样品中针铁矿和赤铁矿进行定性或半定量测定。实验结果显示,样品加热到300℃后,针铁矿的反射光谱的一阶导数特征峰发生了变化,赤铁矿的一阶导数特征峰却没有明显的变化。因此加热前后样品反射光谱一阶导数的变化取决于针铁矿和赤铁矿的含量。利用这种方法估计黄土高原第三纪红粘土样品中的赤铁矿含量约为0.3%～0.4%,针铁矿含量约为0.5%～1%。 相似文献
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福建白垩系沙县组地层磁学特征及其环境意义 总被引：2，自引：1，他引：1
广泛分布于中国南方的白垩系巨厚地层被认为是河湖相沉积,蕴含着丰富的古气候古环境变化的信息。白垩纪是典型的温室时期,其气候特征可以为当代和未来温室气候研究提供重要借鉴。对位于中国东南的福建省三明市沙县和永安地区的白垩系沙县组典型地层进行了系统的环境磁学参数测量,结合漫反射光谱(DRS)和色度指标,探讨了该地层磁学特征及其环境指示意义和红色的成因。结果表明:1)红色调和黄色调地层的主要磁性矿物分别为赤铁矿和针铁矿,均含有顺磁性矿物和极少量的亚铁磁性矿物;2)相对于粗粒的砂岩,细粒的粉砂岩赤铁矿含量较高;3)红色赤铁矿与黄色针铁矿均形成于成岩阶段之前,具体形成阶段与形成原因需要具体分析;4)红色调地层的赤铁矿指示高温的气候环境;黄色调地层的针铁矿指示局部的湿润环境。磁学参数变化的具体环境指示意义需要进一步研究。 相似文献
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为了考察铁锰氧化物对酚类污染物的氧化降解能力,采用天然以及合成的铁锰氧化物对苯酚的氧化降解进行对比实验研究。土壤中铁锰氧化物样品分别为天然针铁矿及氧化锰,合成铁锰氧化物样品分别为合成针铁矿及软锰矿。结果表明：苯酚与铁锰氧化物发生氧化还原作用时,还可能与土壤中杂质发生吸附等作用;铁锰氧化物还原反应强度随着反应介质pH值的升高而迅速下降;可用零级反应动力学方程拟合铁氧化物还原溶解反应,针铁矿溶解反应的强度与介质的pH值呈负相关关系;天然针铁矿对酚类污染物的氧化降解能力明显高于合成针铁矿,pH值对天然针铁矿溶解反应影响较大;可用一级指数衰减方程拟合锰氧化物还原溶解反应,锰氧化物溶解反应的强度与介质的pH值呈指数衰减关系;pH值对软锰矿还原溶解反应的影响大于对土壤中氧化锰的影响,pH值越小,影响越显著;对比pH值对铁和锰还原作用的影响发现,在pH=6.5时,锰氧化物仍有较强的氧化性能。 相似文献
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北大西洋ODP171B航次1049C孔Aptian-Albian期沉积以出现大洋红层与灰色、白色沉积物高频旋回为特征。为了探讨大洋红层的成因,本文进行了矿物学、地球化学、沉积学等方面的研究。漫反射光谱、磁化率和活性铁数据表明,赤铁矿、针铁矿的出现是导致样品由白色向红色转变的矿物学原因。棕色和橙色样品中出现赤铁矿和针铁矿的特征峰,FeR/FeT平均值分别为0.23和0.24,明显区别于其他颜色的样品。磁化率与红层成良好的正相关关系,说明铁氧化物矿物含量的变化是导致磁化率变化的原因。X射线衍射结果表明,不论颜色如何,样品中均含伊利石、高岭石、蒙脱石、绿泥石等粘土矿物,其分布与样品颜色没有直接关系,很可能反映当时物源区气候稳定。ODP1049C孔岩芯沉积物出现橙色、棕色、白色、灰色等颜色的高频变化,颜色过渡接触界线清晰,说明导致红色变化的赤铁矿和针铁矿是沉积期低温氧化的产物。棕色样品中CaCO3含量最低,推测红层所对应的氧化条件是由于较低的有机质堆积速率造成的。 相似文献
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白垩纪黑色页岩至大洋红层的转变,预示着古海洋氧化还原条件及海洋-气候系统的改变。海相白垩纪黑色页岩与大洋红层在我国西藏江孜地区广泛发育,其中床得剖面已经成为海相白垩系研究的经典剖面之一,根据岩性的不同以及剖面上所表现出的风化色差异,床得剖面自底部至顶部可分为黑层段、白层段和红层段等岩性单元。本文以床得剖面为代表,分析了江孜海相白垩系黑色页岩至大洋红层样品中铁、铝含量、Fe3 /Fe2 比值的变化规律、铁的富集特征及其漫反射光谱特性。红层的铁、铝含量及Fe3 /Fe2 比值均远高于其它层位。红层中铁铝含量呈线性相关,认为红层中的铁元素主要来源于陆源输入,铁在红层中富集,是由于陆源输入的增加造成。而黑层和白层中铁铝相关系数很低,可能的解释是由于这两个层段中常见的黄铁矿化结核而导致铁的流失。漫反射光谱学实验显示黑层段和白层段下部的漫反射光谱略显435nm处针铁矿特征峰值,白层段上部反射光谱的峰值不明显,而红层样品在波长565nm处呈现赤铁矿特征峰值。因而,在红层中铁矿物主要以赤铁矿形式存在,而黑层和白层下部有针铁矿存在,在白层上部没有高价态铁矿物。床得剖面的红层段铁富集程度很高,黑层段和白层下部铁相对较为富集,而在白层上部,铁呈亏损状态。综合以上研究结果,我们认为江孜地区红层沉积时期大洋底层水为富氧状态,而黑层和白层下部可能为弱氧化状态,大洋缺氧沉积出现于白层上部。 相似文献
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铁（氢）氧化物悬液中磷酸盐的吸附-解吸特性研究 总被引：2，自引：0，他引：2
铁（氢）氧化物对P的吸持和释放在一定程度上决定着P的生物有效性和水体富营养化。以两种环境中常见晶质铁氧化物（针铁矿和赤铁矿）为对照,采用X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）、热重分析（TGA）和孔径分析以及动力学和吸附-解吸热力学平衡等技术方法,研究了弱晶质水铁矿对P吸附-解吸特性,并探讨了相关机制。实验表明,三种矿物对P的吸附分为起始的快速反应和随后的慢速反应,它们均符合准一级动力学过程,反应中OH释放明显滞后于P吸附,P吸附经历了从外围到内囤配位、单齿到多齿配位过渡的过程,与晶质氧化铁比,水铁矿吸附容量和OH释放量更大、慢速吸附反应更快、存在缓慢扩散反应阶段,吸附容量依次是：水铁矿（436μmol／m^2）〉针铁矿（262μmol／m^2）〉赤铁矿（228μmol／m^2）,针铁矿和赤铁矿吸附P符合L（Langmuir）模型,而水铁矿更符合F（Fremldlictl）模型。中性盐介质（KCl）中在最大吸附量时P的解吸率依次为：水铁矿（85％）〈针铁矿（10％）〈赤铁矿（125％）,柠檬酸通过配体解吸和诱导溶解两种机制促进P的解吸,最大吸附量时解吸率依次是：针铁矿（25％）〈水铁矿（32％）〈赤铁矿（50％）。 相似文献
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以山东棕壤剖面和广东红壤剖面为研究对象,通过X射线衍射(XRD)和基于Rietveld技术的全谱拟合定量分析土壤中的矿物组成、在剖面上的含量变化并研究粘土矿物之间的相互转化关系,揭示气候对土壤成壤机制的约束。结果表明,2个剖面中的矿物组成不同:山东棕壤中非粘土矿物有长石、石英、方解石及少量的铁铝氧化物和闪石类矿物,粘土矿物有伊利石、绿泥石、高岭石和蒙脱石,且粘土矿物含量伊利石>绿泥石≈蒙脱石>高岭石;广东红壤的矿物组成为石英、赤铁矿、针铁矿、三水铝石、高岭石、伊利石和蛭石,其中高岭石>伊利石>蛭石。此外,两地的土壤中均含有少量的非晶质物质。山东气候干冷,以物理风化为主,化学风化较弱,原生闪石类原生硅酸盐矿物和易被溶蚀的方解石等仍有存留;广东气候湿热,化学风化强烈,存在明显的脱硅富铝作用,铁铝氧化物富集。3)利用定量结果计算的化学风化指数与矿物的变化是一致的。 相似文献
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赤铁矿在自然界中广泛存在,具有重要的古地磁学和环境磁学意义.土壤中含有大量的杂质离子和分子,在成土作用过程中,这些杂质离子(主要是Al)会进入到赤铁矿的晶体结构中,形成含铝赤铁矿(Al-Hm).为了确定不同的形成环境因素对Al-Hm中所含Al成分的影响,本文通过实验室合成了一系列的Al-Hm,并对各组样品的最终Al含量进行了测试.结果显示,最终样品的Al含量与初始溶液中的Al含量呈线性关系,前者随着后者的增加而增加,这说明环境中的初始Al含量是影响赤铁矿中Al替代量的一个最主要因素,它起到了源的作用.另外在弱酸或者弱碱性的常温环境中利于Al进入晶格结构.赤铁矿中Al的替代量可用来指示土壤中相对的富铝化强度.尽管影响赤铁矿中Al替代量的因素很多,但是不同环境中其影响因素存在很大差异,如黄土-古土壤和南方红土,所以赤铁矿中的Al替代量可作为区分不同来源赤铁矿的有利参数,具有重要的环境气候意义. 相似文献
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在离子吸附型稀土矿床中,黏土矿物被认为是离子吸附态稀土的主要吸附载体。风化壳中黏土矿物的透射电镜分析发现,黏土矿物普遍与铁氧化物形成复合体,很可能对稀土元素的富集–分异产生重要影响。本研究以广东省梅州市平远县仁居矿区的典型离子吸附型稀土矿床剖面为对象,通过提取富矿层中的细颗粒组分,采用X射线衍射、穆斯堡尔谱和透射电镜,对黏土矿物–铁氧化物复合体进行物相和形貌分析;在此基础上,采用顺序提取法测定不同化学形态的稀土总量,探究黏土矿物和铁氧化物对稀土元素富集–分异的贡献。结果表明,从全风化层到表土层,复合物从长石/伊利石–水铁矿/针铁矿复合体到高岭石/埃洛石–针铁矿/赤铁矿复合体,最终向高岭石–赤铁矿复合体转变。在表土层和全风化层的细颗粒组分中,离子交换态稀土约占25%和80%,而铁氧化物结合态稀土约占75%和20%。在表土层中, Ce的富集导致离子交换态和铁氧化物结合态稀土均富轻稀土。在全风化层中,随着深度的增加,离子交换态稀土由富轻稀土转变为富重稀土,铁氧化物结合态稀土均表现富重稀土的分异特征。离子交换态稀土总量和分异特征主要受黏土矿物–稀土界面作用和淋滤作用控制;而铁氧化物结合态稀土总... 相似文献
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长江三角洲全新世地层中潮滩沉积磁性特征及其古环境意义 总被引：3，自引：1，他引：2
对长江三角洲北翼江苏南通地区NT钻孔（长60.9 m）进行了系统的环境磁学分析,并结合岩性特征、粒度、漫反射光谱（DRS）等手段,探讨了全新世早、晚期潮滩沉积的磁性特征及其古环境意义。NT孔自下而上可分为6层（U1~U6层）,其中U2层下部（49.9~44.8 m）和U6层（7.5~0.3 m）为潮滩沉积,具有较低的退磁参数S比值及较高的硬剩磁（HIRM）和SIRM/χ,表明反铁磁性矿物如赤铁矿、针铁矿等含量和比例较高。结合漫反射光谱（DRS）分析,发现U6层上部盐沼（1.5~0.3 m）赤铁矿和针铁矿富集,U2层下部的盐沼仅富集赤铁矿。这一差异与U2层和U6层形成的时期和沉积环境有关。U2层形成于晚更新世晚期至早全新世,且曾长期暴露地表,有利于赤铁矿的形成,其后随着海平面的持续上升,盐沼不断垂向加积,始终处于水下环境,不利于针铁矿的形成;U6层形成于晚全新世三角洲海岸的进积过程中,氧化还原相互交替的环境有利于针铁矿的形成,后期成陆后的成土作用生成了较多的磁赤铁矿和赤铁矿。研究表明,全新世三角洲发育过程中,不同时期形成的盐沼具有不同的磁性特征,磁性特征的研究可以提供潮滩沉积环境演变的信息,对三角洲古环境重建研究具有重要意义。 相似文献