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基于xperthighscoreplus的孢粉浓缩物分析-毕设论文.doc
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1、兰州大学本科毕业论文 Xpert High score plus的西北干旱区孢粉浓缩物XRD分析分类号: 密级: 毕业论文(本 科 生) 论文题目Xpert High score plus的西北干旱区孢粉浓缩物XRD分析 学生所属学院 资源环境学院 专 业 地理科学 兰州大学教务处 基于诚信责任书本人郑重声明:本人所呈交的毕业论文(设计),是在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。毕业论文(设计)中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等,均已明确注明出处。除文中已经注明引用的内容外,不包含任何其他个人或集体已经发表或在网上发表的论文。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名: 日 期:
2、 关于毕业论文(设计)使用授权的声明本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品,知识产权归属兰州大学。本人完全了解兰州大学有关保存、使用毕业论文的规定,同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版和电子版,允许论文被查阅和借阅;本人授权兰州大学可以将本毕业论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用任何复制手段保存和汇编本毕业论文。本人离校后发表、使用毕业论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时,第一署名单位仍然为兰州大学。本毕业论文研究内容:可以公开不易公开,已在学位办公室办理保密申请,解密后适用本授权书。(请在以上选项内选择其中一项打“”)论文作者签名: 导师签名: 日 期
3、: 日 期: Xpert High score plus的西北干旱区孢粉浓缩物XRD分析摘 要:探讨了河西走廊东端民勤的猪野泽和西端玉门的花海古湖泊-全新世以来湖泊沉积物中孢粉浓缩物矿物分析,借助其进行西北干旱区的古气候重建。结果表明,古湖泊区不同沉积层的孢粉浓缩物矿物分析与该研究区的古气候重建具有很好的相关性。湖泊沉积物中孢粉浓缩物中的矿物成分Fe2O3含量变化与温度变化存在正相关关系,而CaCO3含量变化却与温度变化存在不稳定的相关关系。湖泊沉积物中孢粉浓缩物矿物成分组合与含量的相关关系,主要受控于古湖泊区温度变化、水位变化、实验提取及分析过程等影响。当古湖泊区气候湿润多雨,湖泊水位较高时
4、,孢粉浓缩物中Fe2O3含量低,CaCO3含量相对较高;当古湖泊区气候较干燥时期,孢粉浓缩物中Fe2O3含量较高,CaCO3含量却无确定值。最后,本文通过对花海、猪野泽湖泊沉积物中孢粉浓缩物矿物的XRD分析,重建全新世西北干旱区古气候,得到其早、中全新世较为湿润,中全新世可能存在百年或千年尺度干旱事件,晚冰期及晚全新世期间相对干旱。 关键词:西北干旱区,孢粉浓缩物,XRD分析,猪野泽,花海,湖泊沉积物ITHE XRD ANALYSIS OF POLLEN CONCENTRATES IN ARID AREA OF NORTHWEST CHINA BY XPERT HIGH SCORE PLUSA
5、bstractAnalysis of the pollen concentrates in Zhuye lake sediments since the eastern end of the Hexi Corridor in the mineral zhuyeze and west of Yumen Huahai ancient lake - Holocene, with the help of the northwest arid area of ancient climate reconstruction. The results show that, the ancient climat
6、e reconstruction pollen concentrates mineral analysis of layers of different sedimentary Lake area and the area has good correlation. There is a positive correlation between the change of Fe2O3 content change with temperature and mineral composition of pollen concentrates in the lake sediments, whil
7、e the content of CaCO3 was correlated with changes of temperature instability. Correlation between lake sediments pollen concentrates mineral composition and content, is mainly controlled by the ancient lake area change of temperature, water level, extraction and analysis of the process of. When the
8、 ancient lake area of the humid and rainy climate, the lake level is high, low content of Fe2O3 pollen concentrates, CaCO3 content is relatively high; when the climate in ancient lake area is dry period, the content of Fe2O3 pollen concentrates of high CaCO3 content, but no definite value. Finally,
9、based on the analysis of pollen concentrates flowers, Chono Sawa lake sediments of mineral XRD, reconstruction of the Holocene in arid area of Northwest China ancient climate, the early, middle Holocene is more humid, the middle Holocene there may be a hundred years or millennial-scale drought event
10、, during the late glacial and Holocene relative drought.Key words Arid area of Northwest China,Pollen concentrates,XRD analysis,Zhuye Lake,Huahai,Lake sediment目 录中文摘要I英文摘要II第一章 引言1第二章 研究区概况及研究材料1 2.1研究区概况2 2.2实验材料4第三章 实验方法4第四章 结果9 4.1花海、猪野泽湖泊沉积物中孢粉浓缩物矿物数据9 4.2结果分析11 4.2.1花海11 4.2.2猪野泽11第五章 讨论12第六章 结
11、论14致 谢14参考文献14论文(设计)成绩16III1.引言 孢粉在过去的全球变化中应用极其广泛,而在我国的西北干旱区也有很多学者运用化石孢粉的数据对古气候进行了不同程度的重建【1-9】。但由于孢粉受本身生产、传播、保存以及外部环境等多方面的影响,使其与植被的关系变得很复杂;尤其是在我国西北干旱区,季节盛行风和暂时性的水流具备很强的搬运孢粉的能力,它们可以将远处,甚至将湿润区的孢粉大量搬运至干旱区腹地【10】,这些外来的孢粉成为该地区沉积物中所含有孢粉的主要成分,干旱区的这种孢粉组合形式极其复杂,导致孢粉分析与古气候重建间的联系更具复杂性。在西北干旱区沉积物中的孢粉浓缩物具有以下特点:含量少
12、且砂砾含量高。其对整个孢粉的提取和鉴定过程产生较大程度的影响,甚至制约了逐渐深入的孢粉研究。由于在对西北干旱区沉积物的筛选提取中只能得到极少孢粉浓缩物样本,但是对这些孢粉浓缩物进行矿物质分析却能够直观而又相对准确反应出某地区的古气候,并进一步对其进行重建。而对同一湖泊的不同沉积层的孢粉浓缩物进行矿物质分析,就可以直观反应出该湖泊在不同时期的变化情况及其周边地区的气候变化过程;而对不同湖泊相同时期的沉积层进行孢粉浓缩物分析,就可以对比出不同湖泊及其周边地区的气候变化情况,这将有助于我们对全新世以来的该湖泊地区的气候变化情况的详细了解【11】。在以往所进行的人工提取及鉴定孢粉浓缩物中的矿物质分析研
13、究时,实验操作,步骤繁杂,并要在实验中采用用到多种化学物质对孢粉浓缩物样本的提纯提取,在提纯提取过程中孢粉浓缩物的矿物质成分很可能与使用的化学试剂发生反应产生新的矿物质成分或使特定矿物质成分消失等,这些变化和操作中人工误差将对孢粉浓缩物矿物质分析产生很大影响并耗费庞大的人力人工成本,以及损失或损毁孢粉浓缩物样本。而西北干旱区湖泊多为沙相沉积层,孢粉浓缩物含量很少,如果出现上述情况,将导致对该湖泊沉积地区古气候变化研究的彻底失败。本项研究首次运用Xpert High Score软件(XRD技术),对西北干旱区不同位置的两个湖泊全新世孢粉浓缩物进行矿物分析的研究,并将研究结果与西北干旱区沉积物中常
14、见矿物进行比较【12】,以明确孢粉提取过程中矿物成分的变化过程,同时对比两个湖泊。为本区域孢粉提取方法的改进提供依据和突破点,对西北干旱区古环境重建中孢粉学的运用有借鉴意义。2.研究区概况及研究材料2.1研究区概况 猪野泽古湖泊区处于今甘肃省河西走廊的东部,祁连山北山麓的石羊河流域(3702-3917N,10057-10457E)的下游终端湖,位于民勤盆地,今民勤县中渠县志云村以北,目前已完全干涸。猪野泽是对终端湖盆的总称,后由冯绳武等【13】学者研究发现,猪野泽湖泊在其由湿润期到逐渐干旱再到最终完全干涸的这段时期(全新世至今),猪野泽由统一湖泊逐步缩小瓦解成若干小湖泊或沼泽地,包括野麻湖-青
15、土湖、东平湖、西硝池和白碱湖。猪野泽地区的现代矿物主要为石英、云母、方解石、长石、粘土矿物等,其化学成分主要为SiO2、Al2O3、CaCO3等【14-15】。该区域处于亚洲季风的边缘区,因此对气候变化十分敏感,海拔1300-1500m,年平均气温7.8,年降水量110mm 左右,蒸发量在2600mm 以上,为温带大陆性干旱荒漠气候。该区域的植被为荒漠植被,代表性植物主要为梭(Haloxylonamm odendion)、白刺(Nitraria)、膜果麻黄(Ephetraprzew alskii)等【16-17】。根据Pachur等、Zhang等和王乃昂、李育等【18-20】学者研究小组分别研
16、究了猪野泽地区晚更新世湖泊地貌演化结果,并测定了猪野泽东北岸古湖泊岸堤的年代。综合以上学者的研究结果,得出猪野泽在全新世各时期的变化为:早、中全新世猪野泽湖泊水位较高,为湿润气候,晚全新世湖泊水位较低,干燥炎热。 玉门花海盆地位于今甘肃省河西走廊的西端,海拔约1195-1250m,为一南北宽达40km,东西长约70 km 的狭长低地地带,在地质构造上属于花海-金塔盆地的西部。花海地区的主要矿物为石英、长石、粘土矿物、白色水云母、石膏、碱盐、硅酸盐、芒硝等,其化学成分主要为SiO2、Al2O3、CaSO4、CaCO3、Na2SO4等。盆地的南缘属中低山或中山区,其中,宽滩山及黑山海拔2243-2
17、799m。北部属马鬃山区,呈平缓的中、低山地形,海拔1400-1900m。花海盆地处于季风和西风的过渡地带,多年平均降水仅为56mm,年均蒸发量确高达3000mm以上;花海盆地内干燥多风,每年4至6月为其风季,常年盛行西北风,每年有风日数不少于300天,全年日照时数达三千三百多小时。夏季气温炎热,最高气温40 ;冬季气温寒冷,最低温度- 26. 7 ,年平均气温8 ,属温带干旱气候。流域内河流的流量主要来源于周边山地区的冰雪融水补给,因此河流径流量的变化与区域温度正相关。即区域温度升高,河流的径流量增加,温度降低则径流量减小。花海湖泊是河流的尾闾湖,湖泊水量主要靠河流的入湖水量来补给,湖泊水位
18、对气候的变化非常敏感。在花海古湖泊中部湖积盆地的平原土地上大多为红柳所占,地形起伏不平,发育有石膏灰棕漠土、草甸土、沼泽土等。区内除花海乡(营盘堡) 和花海农场等地附近有小片灌溉农田之外,盆地大部分为天然的牧场。花海古湖泊区历史上曾是疏勒河东支北石河、南石河和石油河及北大河支流断山口河的终端湖,目前为一典型的沙漠干盐湖。在盆地的的最低处(也是古湖泊的最深处) 进行芒硝矿的露天开采,清楚地显示了晚第四纪湖泊沉积气候的地层剖面。根据王乃昂、李育等学者【21】的研究表明,全新世花海湖泊在千年尺度上存在干湿变化特征。10.47cal ka BP 之前的早全新世气候较为干旱,以冲洪积和风成砂为主的沉积过
19、程,10.478.87cal ka BP的早全新世湖相沉积所揭示的气候由干到湿的转变期,8.875.5cal ka BP存在深湖相沉积的气候湿润期,5.5 cal ka BP 至今沉积间断所揭示的中晚全新世气候呈现干旱化趋势,湖泊趋于萎缩干涸。 猪野泽和花海都是河流的尾闾湖地区,年均蒸发量都远远大于降水量,都属温带大陆性干旱气候,都是目前典型用来研究全新世季风边缘区或大陆性气候区全新世的古气候变化及环境变化的古湖泊区。但是这两个西北干旱区尾闾湖泊区还存在很多不同之处,猪野泽湖泊处于河西走廊的东段,而花海处于河西走廊的西段,地理位置上存在一定差异性;猪野泽处于季风边缘区,受季风气候和大陆性气候两
20、者的影响,而花海处于温带大陆干旱气候条件下的季风和西风的过渡带,受大陆西风气候影响显著;猪野泽的形成只与一条河流(即石羊河)相关,而花海的整个形成期确与三条河流(即疏勒河东支北石河、南石河和石油河及北大河支流断山口河)有相关,这就导致其在不同时期可能由一条或几条河流甚至交替作用逐渐形成到干涸,这将导致其湖泊沉积层各层位矿物的丰富程度和孢粉来源量等产生巨大差异;猪野泽和花海虽都处于尾闾湖发展的最终阶段的形态,却表现出不同的地理形态特征,猪野泽已完全干涸成为荒漠盆地,即完全干涸的荒漠戈壁,而花海还是沙漠干盐湖,周边还有绿洲等较好的自然环境,这可能是由于发展的时间不同和当地气候影响的不同所导致,也有
21、可能是其形成河流的补给水量丰富度变化程度不同等引起。在此本文将根据猪野泽和花海这两个研究区孢粉浓缩物的所存在的异同,并基于Xpert High score plus软件对其进行XRD分析,对西北干旱区这两个典型的研究区的孢粉浓缩物进行完善的系统的参照对比分析研究。2.2研究材料 实验研究材料主要来源于猪野泽(九坨墚剖面:海拔1308m,3909N 10408E和沙坑井剖面:海拔1305m,3900N 10352E)和花海湖泊沉积层,采用氢氟酸筛选法提取出湖泊沉积层中的孢粉浓缩物。氢氟酸筛选法步骤如下:(1)将湖泊沉积物样本用10HCl室温侵泡12h;(2)将上步样本水洗至中性,用5-10NaO
22、H水浴10min;(3)水洗样本至中性,用70HF侵泡12h;(4)水洗至中性,用36HCl水浴30min;(5)水洗至中性,过筛10m、160m;(6)乙酸醋解法处理;(7)水洗至中性,小管收集,加甘油,验用孢粉浓缩物样本【22】。3.实验方法 运用X衍射仪对孢粉浓缩物进行照射,由衍射仪得出孢粉浓缩物的X衍射数据。并将上述数据导入Xpert High score plus软件中,进行人工操作下的计算机软件自动出图及波谱分析,实验步骤如下:(1)导入孢粉浓缩物的衍射数据并在该软件中运行,进行剔除K-2干扰峰。因为在X衍射仪的照射中由于电流强弱等原因会出现K-1和K-2两种波峰式样,前者为实验样
23、本的X衍射波数据,后者为不稳定电流干扰及X衍射仪的不精准波形数据,为排除电流的干扰及仪器本身误差造成的不精确或错误物相分析结果,所以要进行strip K-2命令的操作。(2)删除和剔除背底,数据较多时一般采用用自动剔除法,在需要详细信息时进行人工剔除背底;因为如果试样的非晶成分较多时,会在20-30之间形成一个非晶包,而这个非晶包会影响物相分析的结果,所以要进行剔除,而自动的方式一般会剔除这个非晶包。(3)对比较敏锐或波动较频繁的波峰需进行平滑处理,但在进行平滑处理时,宜采用最小参数的平滑或不给于平滑处理,否则会使峰形失真影响后续实验分析的结果,严重的会使多个衍射峰合并成一个,失去很多信息。(
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