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第一章绪论
环境磁学是介于地球科学，环境科学及物理磁学之间的一门交叉型新学科，综合利用了地理学、磁学、环境学、地质学、考古学、湖泊学及海洋学等一系列相关学科来进行研究，其基本原理是应用矿物和岩石学技术，通过对土壤、沉积物、植物、颗粒粉尘等所含的磁性矿物进行特征分析，探讨磁学在不同环境中的应用及其所指示的环境意义，再利用所知原理进行全球变化、气候过程、人类活动与环境的相互影响、环境污染等方面的研究。环境磁学由于具有简便快捷，对样品无破坏性，安全经济的优点，已经被广泛应用到很多的研究领域。沉积物中的磁性矿物在形成、搬运、沉积和改造的过程中，都会受到当时环境的作用，从而发生一系列的变化，环境磁学的任务就是根据现在沉积物中磁性矿物的特点，来反演沉积物形成时的古环境信息，这在黄土沉积物的应用中取得了巨大的成功，使得黄土沉积物与深海沉积物、极地冰芯并列为古环境研究的三大支柱。在成功的面前，我们也意识到了黄土磁学研究存在的问题，其中一个最基本的问题是黄土一古土壤层与磁化率高低值之间的对应关系及其形成机制，问题的发现直接挑战了已有的黄土磁学研究成果。这一问题的解决具有十分重要的意义，不仅仅是在理论上，能够推动古环境研究向更深的方向发展，更重要的是能够更加准确客观地恢复地质时期古环境演变的规律，为将来的气候变化趋势提供更为可靠的地质记录。
第二章区域概况、剖面位置和地层特征
2.1沙尘暴收集区
悉尼位于澳大利亚东海岸，属亚热带湿润气候，夏不酷暑、冬不寒冷，日照充足，雨量丰沛，现代年降水量约1200mm，全年平均温度最低17°C (7至8月），最高27°C (12至2月），气候温和。澳大利亚是世界上唯一占有一个大陆的国家，虽四面环海，但气候非常干燥，荒漠、半荒漠面积达340万平方公里，约占总面积的44%，成为各大洲中干旱面积比例最大的一洲，如此多的荒漠就为沙尘暴的形成提供了充足的物质来源。兰州作为中国西北城市，位于青藏高原、黄土高原和内蒙古高原的交汇处，属于半千旱区，干旱少雨，蒸发量大，其西面北面分布着众多的戈壁和沙漠，既是河西走廊地区沙尘暴向东输送的必经之路，又是接收粉尘物质沉积的理想场所，通常每年春天兰州都会遭受几次沙尘暴的袭击。
2.2黄土剖面
2.2.1澳大利亚MWC剖面
澳大利亚位于南半球，辽阔而干旱的内陆广泛分布着沙漠，却少有黄土报导。实际上是因为澳大利亚的土层通常粘粒（clay)含量高，因此澳大利亚第四纪科学家长期认为，在澳大利亚并没有真正的风积黄土。过去曾经使用过多个专有名词，如'arna"[64]， "lakulangita""loessic day"[66]等均来描述这类粘黄土。最近Hesse和McTainsh[67]对古代和现在的风尘沉积进行详细研究后，认为它们与传统意义上的黄土有很大的相似性，而且粒度分布与各国黄土相似，因此"loess"也同样适用于澳大利亚风尘沉积。Hesse等[68]报导的新南威尔士州Mackenzie地区Waterholes Creek剖面（以下简称MWC剖面），是澳大利亚黄土首次明确报导。该研究剖面是铁路Blayney-Demondrille线开挖出来的。位于澳大利亚新南威尔士 （New South Wales)州的中央台地，悉尼（Sydney)以西约200km (33.5°S，17.17°E)。附近的村镇为Blayney,位于其东北9km处（见图2-1)。
第二章区域概况、剖面位置和地层特征.........................6
2.1沙尘暴收集区.......................6
2.2黄土剖面.......................6
第三章样品采集与实验方法.......................10
3.1样品采集.......................10
3.2实验方法.......................11
第四章结果与分析.......................14
4.1沙尘暴样品.......................14
4.2澳大利亚MWC剖面.......................18
4.3新西兰Timaru地区Dashing Rocks剖面.......................25
第五章讨论.......................32
5.1沙尘暴样品性质差异及其对环境的指示意义.......................32
5.2MWC剖面磁学变化机制及其对环境的指示意.......................35
5.3Timaru地区Dashing Rocks剖面的磁学性质.....................41
第六章结论及展望
6.1主要结论
本文通过对兰州和悉尼沙尘暴样品磁学性质和粒度分布的对比，以及澳大利亚新南威尔士州Mackenzie地区Waterholes Creek剖面和新西兰Timaru地区Dashing Rocks剖面磁学性质的测量分析，得出以下主要结论：
1、综合悉尼和兰州尘暴样品的磁化率，频率磁化率，等温剩磁获得曲线，热磁曲线和磁滞回线可以得出，悉尼尘暴样品中磁性矿物含量远远低于兰州样品。磁性矿物种类略有不同，悉尼样品主要含有磁铁矿、磁赤铁矿、针铁矿可能含有赤铁矿，而兰州样品主要含有磁铁矿、磁赤铁矿可能含有赤铁矿。在磁性矿物颗粒大小方面，悉尼样品要细于兰州样品。这些差别主要与源区物质及气候条件的不同有关。其次，根据磁学参数及粒度曲线可知，沙尘暴在前进过程中会不断接受沿途物质的补给，使得磁化率值远大于源区，粒度曲线呈现多峰态分布。
2、综合澳大利亚MWC剖面、洛川典型样品、新西兰Dashing Rocks剖面及西峰剖面样品的磁化率，频率磁化率，等温剩磁曲线，热磁曲线和磁滞回线可以'得出，MWC剖面和Dashing Rocks剖面样品中磁性矿物含量远远低于中国黄土高原。但是磁性矿物种类相似，均为磁铁矿，磁赤铁矿，褐铁矿和赤铁矿。
3、MWC剖面处于年降水量924mm，年均温12.6°C，过多的降水造成的湿润滞水，甚至还原环境，使得原始粉尘中的软磁性矿物组分随深度增加而减少，随环境改变而发生溶解转化成为硬磁性矿物。尽管MWC剖面磁化率大部分与粒度正相关，似乎符合'风速论'解释。但土壤层有明显铁质胶结和铁锰结核，说明铁的化学风化和物质迁移已经发生。'风速论'的前提条件已经不能满足。磁化率变化只能从成土过程寻求解答。
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