沉積物粒度分析

1、現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù),沉積物粒度分析,提綱,1. 粒度概述 1.1 粒度的概念 1.2 粒度分布 1.3 粒度的參數(shù) 2. 粒度的測(cè)試 2.1 激光法 2.2 沉降法 3. 粒度在地質(zhì)學(xué)上的應(yīng)用 3.1 控制沉積物粒度的主要因素 3.2 粒度劃分方案 3.3 粒度在地質(zhì)學(xué)上的應(yīng)用,1.1 粒度概念,粒度是顆粒在空間范圍所占據(jù)大小的線性尺度,粒度概述,=-log2d,“d”與“”的換算關(guān)系,直方圖頻率曲線累積曲線,粒度概述,1.3 粒度參數(shù),粒度概述,（3）偏度,（4）峰度（尖度）,一、古環(huán)境研究中深海沉積物粒度測(cè)試 的預(yù)處理方法,對(duì)于南海研究，強(qiáng)酸、強(qiáng)堿去除生物組分的效果好，但可能 會(huì)破壞陸源碎屑

2、組分，弱酸、弱堿不會(huì)造成破壞，但去除效果 可能不佳。,使用HCl還是HAc去除碳酸鹽？及其合適的劑量？ NaOH還是Na2CO3去除生物硅？及其合適的劑量？,使用H2O2去除有機(jī)質(zhì),深海沉積物主要包含陸源碎屑組分和海洋生物成因組分（主要 為碳酸鹽及生物硅） ，提取陸地氣候環(huán)境變化信息，需將后者 有效去除且不破壞前者。,研究材料,MARCO POLO航次MD05-2900號(hào)箱式巖芯，底部年代推測(cè) 為MIS 6。等間距采取20個(gè)樣品。,圖1 MD05-2900號(hào)巖芯采樣位置,注：HCl的濃度均為10，HAc的濃度均為25；方法A不加入酸、堿試劑。 樣品取 0.15g。,實(shí)驗(yàn)流程,一、分別按下列方法

3、預(yù)處理并測(cè)粒度,以比較各自的粒度測(cè)試結(jié)果,二、每個(gè)樣品另取一部分，按上述方法，,1、用不同劑量的鹽酸或醋酸處理后，用有機(jī)元素分析儀分析 剩余無機(jī)碳的百分含量,2、用不同劑量NaOH或Na2CO3處理后，用硅鉬藍(lán)比色法分析 剩余生物硅的百分含量,以檢驗(yàn)碳酸鹽及生物硅的去除效果,圖2 不同方法預(yù)處理后南海沉積物樣品 的粒度分布頻率曲線,曲線形態(tài)觀察,圖3 不同方法預(yù)處理后 南海沉積物樣品中 無機(jī)碳和生物硅的 百分含量,碳酸鹽去除 效果比較,生物硅去除 效果比較,圖4 用ESEM對(duì)方法B1（5ml HCl和6g NaOH）和C3（ 15ml HAc和10g Na2CO3） 處理過的樣品進(jìn)行觀察,B1

4、,C3,圖片進(jìn)一步證明：,1、醋酸和鹽酸均可有效去除碳酸鹽。,3、6g NaOH可有效去除生物硅，但繼續(xù)增加用量可能會(huì) 破壞礦物,2、大劑量的Na2CO3仍難將生物硅有效去除。,因此，應(yīng)使用6g NaOH去除生物硅,樣品的粒度分布頻率曲線,樣品的平均粒徑及部分粒度組分隨深度變化的曲線,圖5 按確定方法預(yù)處理后 南海沉積物樣品的粒度特征,15ml 25的醋酸， 6g NaOH,粒度在地質(zhì)學(xué)上的應(yīng)用,第3部分 粒度在地質(zhì)學(xué)上的應(yīng)用,碎屑物質(zhì)在流水中的搬運(yùn)和沉積作用,第2部分 粒度測(cè)試,粒度測(cè)試方法,粒度測(cè)試方法,粒度測(cè)試方法,沉降法,顆粒在液體中的沉降速度與顆粒的大小有關(guān)，大顆粒的沉降速度快，小顆

5、粒的沉降速度慢 測(cè)量液面下某一深度處懸浮液濃度的變化率來間接地判斷顆粒的沉降速度 沉降式粒度儀是測(cè)量懸浮液的透光率來反映懸浮液濃度,重力沉降法的上限臨界直徑,部分樣品重力沉降法的上限臨界直徑,影響沉降速度的幾個(gè)因素,（1）布朗運(yùn)動(dòng) （2）是否達(dá)到勻速運(yùn)動(dòng) （3）濃度的影響 （4）非球形顆粒的影響 （5）對(duì)流的影響 （6）離心沉降對(duì)顆粒運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的影響 （7）消光系數(shù),1.測(cè)試范圍：0.1m-150m。 2.測(cè)試方式：重力沉降，離心沉降，組合沉降。 3.重復(fù)性誤差：小于4%（測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)樣品D50的偏差）。 4.測(cè)試時(shí)間：一般3-15min/次。,沉降法,粒度測(cè)試方法,貝克曼庫爾特激光粒度儀,LS23

6、0型: 0.04-2000um 132枚檢測(cè)器， 116個(gè)解析通道 LS200型: 0. 4-2000 um 126枚檢測(cè)器， 92個(gè)解析通道 LS100Q型: 0.4-1000um 126枚檢測(cè)器， 72個(gè)解析通道,分析原理,顆粒對(duì)入射激光產(chǎn)生散射光，利用檢測(cè)器探測(cè)光的強(qiáng)度，再運(yùn)用矩陣反演分解角向散射光強(qiáng)即可獲得樣品的粒度分布,2.1 激光法,衍射理論的應(yīng)用,顆粒大小決定了角度， 根據(jù)此角度可計(jì)算顆粒直徑,第一級(jí)暗斑,顆粒徑d=1.22/Sin,不同的光強(qiáng)圖反映各自粒度分布,0,0,體積%,體積%,粒徑,粒徑,實(shí)測(cè)通道對(duì)粒度報(bào)告的影響,檢測(cè)器少的粒度儀，實(shí)測(cè)通道少，各通道粒度寬，只能通過合成

7、多個(gè)虛擬通道來提高解析度，但結(jié)果是：,粒度報(bào)告失真，趨近正態(tài)分布,檢測(cè)器多的粒度儀，實(shí)測(cè)通道多，各通道粒度窄，不用通過合成多個(gè)虛擬通道來提高解析度，結(jié)果接近實(shí)際,用混合標(biāo)準(zhǔn)顆粒驗(yàn)證,探測(cè)器少的激光粒度儀,探測(cè)器多的激光粒度儀,激光粒度儀光路圖,小角度檢測(cè)器,大角度檢測(cè)器,檢測(cè)器光強(qiáng)圖-由各組份顆粒疊加的光強(qiáng)圖,庫爾特雙透鏡專利技術(shù),其它技術(shù),庫爾特技術(shù),透鏡的作用-使粒徑相同的顆粒產(chǎn)生的平行散射光聚焦于同一角度位置上的探測(cè)器，達(dá)到準(zhǔn)確測(cè)量的目的 雙透鏡使信號(hào)采集保持一致性，降低系統(tǒng)了誤差,不能使相同小顆粒的光線落在相同角度的探測(cè)器上,探測(cè)器排列方式,當(dāng)激光對(duì)焦發(fā)生上下左右任何一個(gè)方向偏離時(shí)，將造成檢測(cè)角度在一個(gè)方向偏大，另一個(gè)方向偏小，十字星排布方式使整體偏差抵消，不至于出現(xiàn)其它排列方式造成所測(cè)數(shù)據(jù)整體偏大或偏小,優(yōu)點(diǎn)：,庫爾特十字形排布,扇形排布,直線形排布,2、激光種類及對(duì)焦方式,對(duì)500um顆粒，偏差0.01。，粒徑漂移約10% 750nm固體激光器，工作壽命達(dá)7萬小時(shí),當(dāng)激光均勻時(shí),當(dāng)激光不均勻時(shí),一般粒度儀采取在同心圓上用三枚等距檢測(cè)器輔助對(duì)焦方式，由于光源不均勻帶來偏差可能性較大，庫爾特采取32枚參與對(duì)焦，大大降低了誤差可能性,自動(dòng)工作站,適于批量樣品