孢粉分析和研究方法PPT课件

1 孢粉分析和研究方法 姓名 苗静学号 S080003导师 陈建强教授专业 地理学 2 孢粉包括孢子和花粉两部分 孢子是菌类 藻类 苔鲜植物和蕨类植物进行无性生殖的生殖细胞 产生孢子的细胞的器官称孢子囊 花粉是裸子植物和被子植物的雄性小配子体 产生花粉的器官称花粉囊或花药 产生的孢粉仅有很少一部分能完成其最终的繁殖功能 绝大多数的孢子和花粉落在植物母体附近的土壤中 一部分被携带到远离母体的地方 由于孢粉的外壁成份是一种高分子有机化合物 性质稳定能保存为化石 从而形成化石孢粉 孢粉是第四纪生物化石中最易找到的化石门类 孢粉组合是植物群的缩影 由于一定的植被类型存在于一定的气候环境中 植物对环境的变化反映最为敏感 所以 古植物群是古气候环境变化的良好温度计 被广泛地应用于第四纪古气候 古环境分析 孢粉分析主要是通过典型剖面中不同层位的化石孢粉组合 反演相应的古植被演变 再根据古植被演变序列 推导相应的古气候及其变化过程 重建化石孢粉 孢粉植被 古气候演变序列 而且孢粉分析也有助于划分和对比第四纪地层 因此 孢粉分析是研究第四纪古气候和重建古环境的最有效方法 孢粉分析原理 3 孢粉分析方法 根据孢粉谱定量分析古环境 必然涉及到孢粉的种类和数量问题 孢粉种类反映了古环境的植被组成 而要反映古环境的植被构成 就必须统计孢粉的数量 孢粉分析中应用较多的是孢粉百分比图式 浓度图式和沉积率图式 其中百分比图式为相对花粉统计量 浓度图式和沉积率图式是绝对花粉统计量 本文采用孢粉百分比图式 孢粉百分比含量是指某种类型的孢粉在一定孢粉总数中的比例 用百分数表示 这个孢粉总数可以是所有类型孢粉的总数 或者是所有木本植物花粉总数或者是乔木花粉总数等等 孢粉百分比含量反映的是某种植物在当时当地植被中的相对丰富程度 简单易用 能说明一定问题 至今仍是孢粉分析中使用最为普遍的统计方法 为了解释和说明问题的方便 习惯上人们将一个完整的花粉图式划分出若干个带 每一个带内有某程度的内在一致性 即各花粉带在花粉成分上是相对一致的 所以分带的界限必须通过花粉曲线变化最显著的那些部位 通常 边界划在若干花粉类型同时发生大的变化之处 虽然任何花粉图式的分带都是人为的 正像人为地划分历史时期一样 但是这种划分必须有利于描述和解释花粉剖面的变化 4 孢粉分析流程 野外样品采集 孢粉的提取与分析 孢粉鉴定 孢粉统计与百分含量的计算 孢粉图谱的建立 植被演化序列的建立 古环境与古气候的变化研究 地层序列的研究 5 野外孢粉样品的采集 在野外采样时要注意保持样品的纯净 不能混入现代孢粉 在钻孔取样时要特别注意岩芯的上下顺序 首先除去岩芯上的泥浆 根据岩性 粒度 沉积物颜色等自上而下采集 一般来说 在第四系松散沉积物中 颜色较深的粒度较细的粉砂质或粘土质沉积物中 采样要较为密集一些 而中粗砂 颜色黄白的沉积物中采样要少或不采 6 孢粉在实验室的分析方法 孢子花粉是植物的繁殖器官 主要由原生质 内壁和外壁组成 而外壁是我们研究的对象 因为外壁是由一种叫孢粉素的物质组成 孢粉素具有一定的耐酸碱等特性 使得孢粉能保存为化石 此特性成为孢粉化石处理得以用酸碱的基础 实验室分析流程如下 1 称取一定量 约10g 含砂量多时可适当多取 的样品 放入100ml的烧杯中 加入指示性花粉 2 加少许10 稀盐酸检测样品中是否含钙并去除 搅拌至不冒泡为止 继续加入10 稀盐酸直至与样品中钙质充分反应 然后静滞8小时以上 3 用塑胶管将样品中盐酸吸出 注意在吸酸过程中防止孢粉的流失 加入蒸馏水并充分搅拌使悬浮在溶液表面的物质沉入杯底 并进行自然沉淀 4 用上述方法将溶液吸出 在通风橱内进行氢氟酸的处理 使SiO2等溶于盐酸的物质与氢氟酸反应 从而达到与孢粉分离的目的 5 将充分反应并沉淀好的样品溶液倒入事先准备好的碳酸钠溶液中进行中和后排掉 防止环境污染 并加入蒸馏水进行洗酸至中性 6 向样品中加入HCl 与样品中的氟化物一起煮15 20分钟 7 进行醋酸酐处理 按H2SO4 CH3CO3 1 9的比例配制而成 一般现配现用 处理时间为半小时左右 用于去除纤维素 净化孢粉 去原生质 使孢粉增加透明度 使孢粉壁纹饰清晰 8 用超声波清洗器对最后的样品进行过筛 将 10 m及 250 m的孢粉及其它杂质颗粒去掉 9 制样 7 孢粉的鉴定与统计 加甘油于分析好的孢粉样品中制片 在生物显微镜下进行孢粉鉴定和统计 本项目所采样品均送交河北正定地质矿产部水文地质所童国榜老师进行鉴定和统计 鉴定时参考图版为 中国植物花粉形态 科学出版社 孢子花粉分析 科学出版社 宋之琛等 中国蕨类植物孢子形态 科学出版社 中国植物科属检索表 科学出版社 中国热带 亚热带被子植物花粉形态 科学出版社 1982 为保证精度 每个样品鉴定花粉力求200粒以上 大多数孢粉鉴定到属 8 孢粉的图谱制作 将统计的孢子花粉 根据其生态类型 划分为四个组 乔木植物花粉 灌木植物花粉 草本植物花粉及蕨类植物孢子 输入计算机 在Excel中计算每组百分含量及组内各成分的百分比 然后再做出孢粉图式 9 孢粉分析的方法 首先采用传统的孢粉地层学方法 将地层中的孢粉类型按自然分类系统 分别统计乔木 草本 灌木 蕨类四大种类各属种的组成及其含量 以此来划分和对比地层和确定古植被面貌 反演古气候 根据每种孢粉含量 可以定量研究古植被 古气候 利用孢粉分析资料建立了定量划分孢粉植被类型 孢粉气温带 孢粉干湿度三个模式 10 植被类型划分模式 11 孢粉气温带类型划分模式 中国气候带划分 顺序颠倒一下 寒温带中温带暖温带北亚热带中亚热带南亚热带热带 12 寒带冰原气候寒带苔原气候 寒带气候 亚寒带针叶林气候温带落叶阔叶林气候温带草原气候温带沙漠气候温带海洋性气候温带季风气候 温带气候 亚热带气候 亚热带地中海气候亚热带季风和湿润气候亚热带草原和沙漠气候 热带气候 热带沙漠气候热带疏林草原气候热带季风气候热带雨林气候 高原气高山气候 13 14 15 16 17 孢粉干湿度类型划分模式 湿润 干旱亚 半 干旱亚 半 湿润湿润 半湿润 18 华北平原更新世晚期以来气候演化与海侵事件 晚第四纪国际标准氧同位素阶划分 19 孢粉组合与气候演化的区域对比 孢粉组合与深海氧同位素 极地冰芯的对比 极地冰芯 深海沉积 黄土是过去全球变化的三大良好载体 三者分别代表了极地 海洋 陆地的全球环境变化信息 三者进行对比研究成为人们正确认识全球环境变化和效应的重要方法和途径 深海沉积环境宁静 沉积过程比较连续 比陆地上更完整地记录了第四纪气候变化历史 海洋沉积率在1 10mm Ka间 干旱区较小 温润区较大 一般生物扰动很少 厚几米至几十米的深海沉积物可以记录下第四纪全部气候变化历史 以太平洋深海钻孔V19 29及大西洋深海钻孔M12391 1为代表的深海氧同位素曲线研究和氧同位素阶段的划分及年代界限的修正 为全球晚更新世气候变化提供了基本框架 划分了冰期与间冰期旋回 成为近年来末次间冰期以后气候对比的参照和依据 20 邢台市孢粉组合与深海氧同位素及古里雅冰芯的对比 21 孢粉组合与气候演化的区域对 孢粉组合与黄土的对比 中国黄土是最丰富的晚新生代地质环境演化的信息库 它记录了百万年甚至更老地质历史时期以来中国大陆的古气候 新构造运动 古地理等多方面的变化过程和重大地质事件 同时 它也记录了与全球性古气候 古环境演化进程同步发展的全过程 与深海沉积 极地冰芯有很好的对比 因而中国黄土高原是全球变化研究的天然实验场 近年来环境磁学的研究表明 黄土和古土壤的磁化率对环境变化分辨率高 磁化率反映的气候信息可和深海沉积物的氧同位素记录相比 一般冰期磁化率低 反映冬季风增强 夏季风减弱 间冰期则相反 黄土与深海沉积的对比研究 一方面促使我们认识影响中国区域气候的全球气候背景 另一方面也加深我们理解作为地球气候系统一部分的亚洲季风的作用及其对全球气候系统的影响 黄土是中国北方第四纪主要沉积物 黄土 古土壤系所反映的寒暖气候变化多波动模式 基本上代表了中国北方季风区的第四纪气候变化历史 更新世晚期马兰黄土的粒度 和磁化率沿剖面的变化是研究0 13MaB P 以来气候变化的重要内容 洛川剖面为中国黄土的标准剖面之一 洛川剖面是黄土高原中部的标准剖面之一 总厚137m 自上而下划分为全新世黑垆土 S0 更新世晚期马兰黄土 L1 更新世中期离石黄土上部 S1 L5 和下