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对江汉平原周老镇钻孔砾石层砾石的粒度和砾态进行统计和分析的结果表明:砾石的风化程度普遍较高,砾石的扁度、球度、磨圆度、砾态参数(F/ψ)和各轴分选系数均符合河流相沉积物的特征。结合周老镇钻孔岩性及钻孔砾石含量和江汉平原第四系岩相剖面特征判断,在阶段Ⅲ109.5~117.0 m(0.97~1.12 Ma.B.p.)处钻孔的沉积环境发生了重大改变,江汉平原水系发生了重要调整,可能是长江贯通三峡。因此通过环境磁学来确定长江、汉江沉积物磁性特征,为进一步了解江汉盆地沉积物的物源做好前期的工作。
环境磁学自20世纪70年代中期发展以来,在地学许多领域得到了广泛的应用。在我国,围绕古气候,对黄土、湖泊和海洋沉积物进行了大量的环境磁学研究,取得了许多重要成果。目前,通过现代沉积物环境磁学的研究,探讨其在环境污染、物源判别等领域的应用是环境磁学重点发展领域之一,但这方面的工作在国内开展不多。
通过对目前比较常用的磁性参数:质量磁化率(x)、磁化率频率系数(x fd%)、天然剩磁(NRM)、饱和等温剩磁(SIRM)、‘软’剩磁(IRMS)、‘硬’剩磁(HIRM)和非滞后剩余磁系强度(ARM)及其组合,如SIRM/x,SIRM/ARM,IRM/SIRM等的测量研究。揭示在三峡贯通地质事件中磁参数与古沉积环境之间的相关性。
长江上游到中游颗粒度的变细,单畴保持明显优势,长江金沙段至白沙洲反铁磁性矿物主要是赤铁矿,针铁矿。长江磁性物质主要为亚铁磁性物质(磁铁矿,磁赤铁矿),但金沙段磁性矿物娇顽力比长江三峡以下要大,存在不完整的反铁磁性矿物。长江金沙至白沙洲河流段磁性矿物颗粒以单畴为主,荆州至长江二桥单畴含量加大。长江河流段绝大多数测样值X fd%小于2.O%,可以认为基本不存在SP颗粒。
汉江上游的ARM值比较大,说明样品中含的亚铁磁性矿物含量普遍比下游的高。汉江磁性物质主要为亚铁磁性物质,但同时存在不完整的反铁磁性矿物。汉江下游单畴相对含量增多。在汉江样品中x ARM,x ARM/x与x ARM/SIRM变现出很强的正相关性,但x ARM敏感性更强。汉江的X lf主要是由单畴磁性颗粒引起的,受超顺磁颗粒的影响几乎没有。
总体来看,长江金沙段和三峡至武汉长江二桥段以单畴为主,而汉江上游单畴、多畴并存,下游以单畴为主。长江汉江铁磁性矿物都以亚铁磁性矿物为主,但长江沉积物比汉江沉积物亚铁磁性矿物含量要高。这从长江汉江相应河段样品对比就可以得到佐证。
样品聚类效果也比较明显,通过基于matlab的神经网络诊断模型,根据先验数据提供的阀值函数来判断预测数据,效果很好。
总之根据对长江汉江样品的磁测参数研究,总结出长江、汉江铁磁性矿物含量、粒度差异,为结合钻孔剖面预测长江贯通时间打下扎实的基础。