当代磁学及其若干新进展

综合评述了当代磁学的主要内容及其若干新进展,当代磁学包括磁学基本物理问题的基础磁学,磁性材料的分类和多种重要磁性特性的材料磁学,磁性材料、磁性器件和磁技术在高新技术,生产和生活中各种应用的应用磁学,以及磁学与其他学科互相交叉的边缘磁学也称交叉磁学,介绍的边缘磁学有生物磁学、微观磁学及宇观磁学。     

湖泊沉积物磁学性质的环境意义

对湖泊沉积物磁性矿物的来源及其鉴别方法进行了较为深入系统的分析,发现不同湖泊沉积物的磁学参数具有不同的气候响应过程,提出为了恢复古气候和古环境的变化过程,详细的岩石磁学和土壤磁学研究是认识湖泊沉积物磁学性质及其环境意义的基础。     

南海南部YSJD-86GC孔沉积物磁性特征及其环境意义

选取位于南海南部的YSJD-86GC(简称86GC)孔沉积物柱状样进行环境磁学研究,结合已发表的年代框架,揭示MIS3阶段以来沉积物的磁学变化特征.岩石磁学结果表明钻孔沉积物以低矫顽力的磁铁矿类矿物为主要携磁矿物,同时存在部分赤铁矿.反映磁性颗粒大小的King图和Day图表明沉积物中磁性矿物以细粒伪单畴为主.磁学参数与地球化学指标剖面变化的对比分析表明86GC孔沉积物磁性特征反映的是陆源物质的信息;研究钻孔沉积物的磁学性质同时受陆源物质输入量、物源区的氧化-还原条件及搬运环境和距离等多种因素共同影响.全球气候变化引起的海平面升降是导致研究钻孔沉积物中磁性矿物含量和磁性颗粒大小变化的主要原因,沉积物磁学性质的变化可间接指示本地区的海平面升降.     

火山灰地层磁学特征与地层对比探讨: 以冰岛为例

以冰岛东南地区两个土壤剖面为例, 利用环境磁学参数变化特征,研究了火山灰的磁学特征, 探讨了利用磁学方法进行火山灰地层对比的可能性. 研究结果发现, 冰岛火山灰的主要磁性矿物是以磁铁矿为主的亚铁磁性矿物和以赤铁矿为主的不完全反铁磁性矿物, 并含有大量顺磁性矿; 磁性矿物的颗粒大小为似单畴和多畴. 利用数学统计方法, 并根据火山灰地层的相对位置和火山灰的颜色等物理特征, 能够实现利用环境磁学手段进行不同剖面火山灰地层的对比.     

大陆地壳磁性结构研究及其意义

评述了大陆地壳磁性结构与地壳构造、变质相、物质组成、下地壳与壳－幔交换等相互关系的研究进展。应用岩石磁学与矿物磁学的基本理论,提出了一步研究的建议。强调建立创造的地质思维,加强重、磁、电、震与深部地质过程相互关系的综合研究。将大陆地壳的磁性结构与密度结构、电性结构、速度结构、热结构及深部地球动力学过程的相互关系作为一个深部地质系统进行研究。     

西藏纳木错全新世沉积物的环境磁学参数变化机理

青藏高原的高分辨环境记录对于理解全球气候与环境变化至关重要.湖泊沉积物的磁学参数能够记录沉积环境和古气候信息.纳木错是西南季风过渡区大湖的典型代表,前人在该湖开展了大量地球化学、微体化石、沉积学和生物化学分析,极大地推动了该区古气候环境的重建工作.但迄今为止,还缺乏对纳木错湖泊沉积物系统的环境磁学研究.因此,本文选取纳木错湖芯NC08/01孔全新世以来(11.3calkaBP)的湖泊沉积物进行详细的岩石磁学与环境磁学研究,结合地球化学指标,在明确的气候背景下探讨该湖沉积物磁性参数的变化机制.结果表明,纳木错全新世沉积物的磁性参数受到陆源磁性矿物输入、还原溶解作用和磁细菌活动的共同影响.根据各磁学参数系统的变化趋势,可将该研究段样品分为3段:第Ⅰ段(236～199cm,11.3～7.8calkaBP)主要载磁矿物为粗颗粒磁铁矿,粒度均一,含量较高,并与Ti含量呈正相关关系,指示该段磁性矿物受后期溶解作用影响较小,其含量主要反映物源输入信息;第Ⅱ段(198～102cm,7.8～2.1calkaBP),磁性矿物颗粒变细,含量明显降低.在该段,湖面下降,水动力减小,进而输入的磁性矿物粒径也减小,容易受到后期溶解作用的影响;第Ⅲ段(101～0cm,2.1～0calkaBP),磁性矿物以生物成因单畴磁铁矿和陆源碎屑成因磁铁矿为主,磁性颗粒含量的变化与Ti含量不相关.以上结果表明,在弱还原环境中,湖泊沉积物磁性矿物的保存状态及磁学性质与其初始粒径密切相关.通过对磁性矿物信息的系统研究(包括粒径和含量变化等)并结合陆源输入指标(如Ti含量),能够较为准确地反映湖泊环境氧化还原程度的变化.以上结果为正确解译该湖沉积物的环境磁学指标提供了基础.     

塔里木盆地风积物表土磁学特征及其与物源物质、气候条件的关系

黄土高原地区地表土壤磁化率与气候的温湿程度(温度和降水)呈明显的正相关关系, 目前成壤过程中形成的细颗粒软磁性矿物被认为是导致土壤磁化率增加的主要原因, 磁化率作为一个夏季风代用指标在该区得到广泛应用. 但相对于黄土高原地区比较成熟的岩石磁学研究来说, 目前对主要由西风带所控制的塔里木盆地及其周边地区的表土岩石磁学性质的研究还相对较少, 对控制该区表土岩石磁学性质的主要原因也还不是十分清楚. 为进一步理解不同气候、不同环境条件下土壤磁化率与气候的关系, 对塔里木盆地及其南缘49 个风尘堆积表土样品进行了详细的岩石磁学和粒度分析. 结果表明, 研究区表土样品的岩石磁学性质主要由来自源区的粗颗粒软磁性矿物所控制, 成壤作用形成的细颗粒磁性矿物对其影响非常有限. 其中, 沙漠样品的磁化率和饱和等温剩磁都表现为最低值, 主要由富含软磁性矿物的颗粒含量较少所造成. 亚砂土和黄土样品的磁化率和饱和等温剩磁均高于沙漠样品, 且随着海拔的升高有明显减小的趋势, 来自源区的粗颗粒软磁性矿物的含量是导致这种变化的主要原因.     

脉冲高强磁场对几种细胞的作用

生物磁学在本世纪以来,虽说开展研究不是十分普遍,但亦有数十年的历史。尤其在肺磁学、心磁学、以及恒定弱磁场和交变磁场对生物的影响等,都进行了研究并很有进展。而关于脉冲磁场和细胞活动之间关系的研究,至今未见报道。本实验着重以不同强度的脉冲磁场对各种细胞分别处理,然后研究细胞被处理后的反应和变化。经过一系列的实验证明,不同     

作物根瘤的人工诱发——生物磁学工程的新成就

将生物磁学运用在农业上,例如用磁场处理种子、用磁化水浇灌、使用磁性肥料等,可以使农作物得到一定程度的增产,这在国内外都有很多报道。将生物磁学运用于生物工程,改变农作物的遗传基因,使农作物按照人们所需要的那样发生变异从而取得增产,这是生物磁学应用的一介重要方面。有关这方面的报道尚不多见。本文向大家介绍这方面的一个重要实验结果。     

热处理中菱铁矿的磁化率变化与其各向异性交换特征

弱磁性矿物菱铁矿广泛存在于各地质时代岩石中 ,而它的基本磁学特征常常被人们忽视 .实验室岩石磁学和矿物学手段综合研究结果表明 ,随温度变化菱铁矿样品磁化率规律性增减 ,出现AMS椭球最大主轴(K1)与最小主轴 (K3)的交换现象 ,这是菱铁矿受热氧化分解转变为磁铁矿 (4 10～ 530℃ )和磁赤铁矿到稳定赤铁矿的系列变化所引起的 .     

热处理中菱铁矿的磁化率变化与其各向异性交换特征

弱磁性矿物菱铁矿广泛存在于各地质时代岩石中,而它的基本磁学特性常常被人们忽视。实验室岩石磁学和矿物学手段综合研究结果表明,随温度变化菱铁矿样品磁化率规律性增减,出现ＡＭＳ椭球最大主轴（Ｋ１）与最小主轴（Ｋ３）的交换现象,这是菱铁矿受热氧化分解转变为磁铁矿（４１０￣５３０℃）和磁赤铁矿到稳定赤铁矿的系列变化所引起的。     

物质磁性认识的发展

人类对于物质磁性的认识,在历史上经过漫长的过程,但是磁性的丰富内容和重要作用却是现代磁学研究的成果。本文首先介绍了古代物质磁性的发现和应用。接着概述了古代和近现代关于物质磁性来源的认识,其次阐述了当代磁学研究的两项重要成果:物质磁性的普遍性——无物不有的磁性与无处不在的磁场和多样性——种类繁多的原子(电子)磁矩和核磁矩的有序磁结构(序磁性)。     

指南针的历史意义和作用

中国是世界上最早发现和利用物质磁性的国家,对于古代磁学的发展作出过许多重要的贡献。远在两千多年前的春秋战国时代(公元前770～221年),我国便有了“磁石召(吸)铁”(《吕氏春秋》),和“司南”(《韩非子》)的记载。在约两千年前的两汉时代,又有了确切日期的“太阳黑子”(《汉书》)和“北极光”(《汉书》)以及用磁石治病(《史记》)的记载,可以说是早期的天体磁学和生物磁学的     

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

对山西宁武公海GH09B1孔2.8m长岩芯进行的磁化率、非磁滞剩磁、等温(饱和)剩磁、J-T 曲线、磁滞回线和XRD 等测试结果表明, GH09B1 孔岩芯磁性矿物以磁铁矿为主, 磁性矿物含量高的岩芯段, 磁性颗粒也较细, 形成于湖盆流域土壤发育较强、降水量较多的时期, 而磁性矿物含量低的时期则相反. 公海湖泊沉积物环境磁学参数变化主要受控于湖盆流域土壤发育程度, 进而指示亚洲夏季风强弱, 尤其是χ与S_-300 参数清晰地记录了近1200 年来宁武公海地区夏季风的变化历史, 发现中世纪暖期(910~1220 AD)显著湿润, 夏季风强盛, 这一结果得到同岩芯孢粉记录的支持. 3~6 年分辨率的环境磁学参数记录还显示, 中世纪暖期内部存在980~1050 AD 的次级干旱阶段. 公海沉积物磁学参数记录的近千年夏季风变化与历史文献记载、万象洞石笋氧同位素和气候模拟结果一致, 共同指示了中世纪暖期季风强盛的湿润气候环境且内部存在百年尺度的气候干湿波动. 环境磁学参数可作为高分辨率湖泊沉积记录的季风气候变化的有效参数.     

北京地区表土磁性特征及其环境意义

发展便捷快速的污染检测技术是当今环境研究的需要. 能够有效地区分环境背景值与人为造成的污染是新的检测技术所必需的. 近年来, 磁学技术因其测量快速、简便的特点, 正在逐步应用于城市环境污染监测中. 城市或郊区的表土中磁性矿物来源复杂, 能否通过磁学测量识别自然和人类活动的来源是土壤磁监测技术成为环境污染监测有效手段的关键所在. 通过对北京城郊各区县地表0~10 cm的表土层环境磁学性质的测量, 初步获得了北京地区大尺度的表土磁性分布特征, 对各区县表土的磁学性质与土壤母质、人类活动、地形地貌的相互关系进行了探讨. 实验结果表明, 在北京西北部和西南部的山地地区, 表土的磁学性质主要受自然环境(地形地貌和母岩)的控制, 磁性较强, 大部分表土的磁化率(χ_lf)大于4×10–6 m3/kg, 为较粗颗粒的单畴(SD)或多畴(MD)亚铁磁性矿物; 在北京中部和东部的山间谷地以及平原地区, 表土的磁性较弱; 而在一些工厂和交通要道附近, 受到人类活动的影响, χ_ARM/SIRM和χ_ARM/χ_lf值明显增高, 为较细颗粒的单畴-假单畴(SD-PSD)亚铁磁性矿物. 在应用环境磁学参数对表土污染进行检测时, 尤其是区分强磁性的土壤母质发育的表土和严重污染的表土时, χ_ARM/SIRM和χ_ARM/χ_lf比χ_lf, χ_ARM和SIRM更为敏感.     

四川盆地西南缘PETM事件的环境磁学记录

四川盆地西南缘的前陆盆地中保存了巨厚的新生代沉积,是研究青藏高原东南缘地区气候和构造演化的重要地质记录.本文通过对四川盆地西南缘新生代沉积物进行年代学、环境磁学和碳同位素的综合研究,发现了在陆相沉积中报道甚少的古新世-始新世极热(Paleocene-Eocene Thermal Maximum,PETM)事件.多项高分辨率的环境磁学参数曲线可同已报道的海陆相碳同位素曲线进行良好对应,揭示了PETM事件详细的演化过程,表明环境磁学参数可以作为反映古近纪温暖气候事件的替代性指标.在机制上,PETM时期大气中CO_2含量剧增导致全球增温,局部中低纬度地区降水量增加.首先,降水量增加导致源区化学风化增强,加速了硅酸盐中Fe~(2+)的析出并转化成亚铁磁性矿物,使得PETM时期地层中亚铁磁性矿物富集.其次,降水量增加导致河流水动力增强,缩短了碎屑物质中亚铁磁性矿物的氧化时间,使其未完全风化至赤铁矿便被沉积,导致该时期地层中亚铁磁性矿物含量的增加以及多项环境磁学指标异常.通过环境磁学手段揭示的PETM事件,进一步丰富了该事件的全球陆相地质记录,为研究其演化过程和机制提供了新的视角.     

兰州市城市街道尘埃磁学特征时空变化规律

城市环境问题日益受到关注. 兰州市是中国西北典型工业城市之一, 对不同时空条件下兰州市街道尘埃样品的磁学特征进行了研究. 结果表明, 尘埃样品中磁性矿物以假单畴磁铁矿为主; 磁性矿物含量随季节变化显著, 冬春季高, 而秋季低; 磁性矿物含量在工业区、密集街区以及交通要道等区域高. 这些观测表明尘埃样品中的磁性颗粒物来源于自然源和人类活动两方面的贡献. 研究结果指示磁学参数χ_lf和SOFT%能够有效的指示污染物中磁性矿物的含量变化. 磁学方法能够有效、快速和经济的监测城市街道尘埃污染状况.     

中国东部考古磁学强度结果揭示全新世地磁场极端事件

正地磁场起源于地球外核流体运动,携带了地球内部的重要信息,是认识地球深部过程的窗口.同时地磁场又是地球最重要的物理场之一,保护地球免受过多宇宙射线的干扰,地磁场的变化可能与宇宙射线通量、气候变化等存在某种相关性.研究地磁场的演化历史对探索地球内部动力机制、认识地球生存环境具有重要的指导意义.考古磁学主要对遗址出土的高温烘烤过的遗存进行磁学研究,从而获得全新世以来地磁场方向和强度百年或千年尺度的精细变化信息,在完善地磁场模型、探索地球动力学过程、考古遗址定年和探讨人类活动与地球环境变化相关性等     

从M-T曲线上“奇异峰”分析掺杂3d族ZnO基稀磁半导体的磁学本质

研究了用双束脉冲激光沉积法在蓝宝石衬底上制备的Zn_0.95Co_0.05O薄膜的结构和磁学性质. 晶体结构分析表明制备的薄膜是具有ZnO沿c轴择优取向的纤锌矿点阵结构的单晶膜. 当室温或低于室温时该薄膜具有磁性. Zn_0.95Co_0.05O薄膜的磁化强度随温度的变化曲线, 在55 K附近出现了一个小峰. 小峰出现的温度与文献中报道的“奇异峰”出现的温度相似, 虽然小峰凸起似乎并不如引文中的明显. 没有实验结果表明引文中的“奇异峰”与纳米材料的量子效应有相关性. Zn_0.95Co_0.05O薄膜的磁学行为并不能用稀磁半导体的铁磁性解释. 并对ZnO基稀磁半导体薄膜中的磁学本质进行了讨论.     

华北地区大气降尘和地表土壤磁学特征及污染来源

城市大气颗粒物来源是环境污染监测与治理的关键问题.本文应用环境磁学方法研究了内蒙古自治区、河北及北京地区大气自然降尘和地表土壤的磁学特征,并对大气降尘中重金属元素和磁学参数进行多元统计分析.结果表明,降尘和地表土壤中主要载磁矿物为低矫顽力磁铁矿,降尘和土壤中磁性矿物颗粒的浓度和粒径呈现从内蒙古经河北至北京方向随着工业和人口密集程度的增大而逐渐增加的模式,指示了人类活动是降尘中强磁性矿物的主要贡献者.利用拉格朗日混合单粒子轨道模型(Hybird Single-Particle Lagrangian Integrated Trajectory,HYSPLIT)对北京地区大气颗粒物进行溯源和追踪分析,发现沙尘天气的颗粒物主要来自西北或偏西方向,境外源有俄罗斯、蒙古和哈萨克斯坦等国的戈壁或沙漠地区,境内主要来自西部戈壁沙漠地带和内蒙古地区.大量的气团运移轨迹显示,北京市不同季节里颗粒物的搬运轨迹与本次研究的采样路线基本一致,表明华北地区污染物的来源主要来自河北省城市群落之间污染源的排放.