中国黄土中铁氧化物形成和演化：纳米矿物学研究

磁化率是解读气候和环境变化典型代用指标。理解磁化率与气候变化的成因关系，需要深入理解沉积物中各类铁氧化物来源、形成和演化过程。本项目拟以高分辨电镜为主要手段，配合X射线衍射分析、能谱分析、背散射电子成像分析、定量化学物相分析、铁氧化物合成和转变模拟实验等研究方法，从纳米尺度研究黄土中铁氧化物形貌、微结构、成分标型特征及其与相关矿物的界面关系。着眼于认识磁铁矿低温氧化产物及其特征与粒径关系；自然燃烧形成铁氧化物标型特征及其对磁化率的贡献；风尘磁铁矿成分、微结构标型特征对源区的指示意义；硅酸盐风化形成铁氧化物矿物的特征；风尘磁铁矿氧化程度在剖面和区域上的变化规律；土壤环境中磁赤铁矿转化为赤铁矿的机制。通过黄土中铁氧化物形成和演化的剖析，进一步从纳米尺度认识表生过程中铁氧化物特征、形成、演变规律，为环境磁学、表生地球化学、全球变化等分支学科研究提供矿物学理论基础，推动环境矿物学和成因矿物学发展。

本项目在前期微尺度研究和广泛调查基础上，以现代矿物学理论为指导，以黄土-红粘土中铁氧化物为研究对象，结合实验模拟，探讨黄土-红粘土中磁铁矿、针铁矿等铁氧化物形成、演化及其对古土壤磁化率增强机制，结果显示：黄土-红粘土序列中磁铁矿等铁氧化物为多来源，沙漠是其重要物源之一；黄土-红粘土磁化率是生物地球化学强度代用指标；微生物诱导是黄土-红粘土成壤磁铁矿重要形成机制；自然火灾能够导致富有机质土壤中的成壤针铁矿相转变为磁铁矿，从而引起古土壤磁化率增强；红粘土中自生凹凸棒石是湿热气候环境产物，来源于蒙脱石固-固相转变和土壤孔隙液直接化学沉淀。研究成果为黄土高原风成沉积铁氧化物矿物学、磁化率与气候关联内在成因联系和古土壤磁化率增强提供了切实矿物学资料，同时对表生地球化学过程中铁地球化学循环具有重要指导意义。在本项目资助下发表学术论文12篇，出版专著1部，SCI检索论文4篇，EI收录论文2篇，培养硕士研究生3名，博士研究而生1名，参加国际国内学术会议8次.