沉積物粒度分析

1、現(xiàn)代分析測試技術(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試 的預(yù)處理方法,對于南海研究，強酸、強堿去除生物組分的效果好，但可能 會破壞陸源碎屑

2、組分，弱酸、弱堿不會造成破壞，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號箱式巖芯，底部年代推測 為MIS 6。等間距采取20個樣品。,圖1 MD05-2900號巖芯采樣位置,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。,實驗流程,一、分別按下列方法

3、預(yù)處理并測粒度,以比較各自的粒度測試結(jié)果,二、每個樣品另取一部分，按上述方法，,1、用不同劑量的鹽酸或醋酸處理后，用有機元素分析儀分析 剩余無機碳的百分含量,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 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)在流水中的搬運和沉積作用,第2部分 粒度測試,粒度測試方法,粒度測試方法,粒度測試方法,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因素,（1）布朗運動 （2）是否達(dá)到勻速運動 （3）濃度的影響 （4）非球形顆粒的影響 （5）對流的影響 （6）離心沉降對顆粒運動狀態(tài)的影響 （7）消光系數(shù),1.測試范圍：0.1m-150m。 2.測試方式：重力沉降，離心沉降，組合沉降。 3.重復(fù)性誤差：小于4%（測量標(biāo)準(zhǔn)樣品D50的偏差）。 4.測試時間：一般3-15min/次。,沉降法,粒度測試方法,貝克曼庫爾特激光粒度儀,LS23

6、0型: 0.04-2000um 132枚檢測器， 116個解析通道 LS200型: 0. 4-2000 um 126枚檢測器， 92個解析通道 LS100Q型: 0.4-1000um 126枚檢測器， 72個解析通道,分析原理,顆粒對入射激光產(chǎn)生散射光，利用檢測器探測光的強度，再運用矩陣反演分解角向散射光強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)此角度可計算顆粒直徑,第一級暗斑,顆粒徑d=1.22/Sin,不同的光強圖反映各自粒度分布,0,0,體積%,體積%,粒徑,粒徑,實測通道對粒度報告的影響,檢測器少的粒度儀，實測通道少，各通道粒度寬，只能通過合成

7、多個虛擬通道來提高解析度，但結(jié)果是：,粒度報告失真，趨近正態(tài)分布,檢測器多的粒度儀，實測通道多，各通道粒度窄，不用通過合成多個虛擬通道來提高解析度，結(jié)果接近實際,用混合標(biāo)準(zhǔn)顆粒驗證,探測器少的激光粒度儀,探測器多的激光粒度儀,激光粒度儀光路圖,小角度檢測器,大角度檢測器,檢測器光強圖-由各組份顆粒疊加的光強圖,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器，達(dá)到準(zhǔn)確測量的目的 雙透鏡使信號采集保持一致性，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器上,探測器排列方式,當(dāng)激光對焦發(fā)生上下左右任何一個方向偏離時，將造成檢測角度在一個方向偏大，另一個方向偏小，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數(shù)據(jù)整體偏大或偏小,優(yōu)點：,庫爾特十字形排布,扇形排布,直線形排布,2、激光種類及對焦方式,對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,當(dāng)激光均勻時,當(dāng)激光不均勻時,一般粒度儀采取在同心圓上用三枚等距檢測器輔助對焦方式，由于光源不均勻帶來偏差可能性較大，庫爾特采取32枚參與對焦，大大降低了誤差可能性,自動工作站,適于批量樣品