江苏潮滩沉积物激光粒度仪与移液管-筛析分析结果的对比

激光粒度仪的广泛应用带来了与历史数据的对比问题,因此需要建立激光粒度仪与早期分析结果之间的关系。根据江苏海岸潮滩沉积物样品的激光粒度仪和移液管-筛析法分析,对粒度参数、粒度组分等进行了对比,对两种方法的差异进行了分析。结果表明,对于江苏潮滩沉积物粒度参数中平均粒径的激光粒度仪与移液管-筛析分析结果之间有良好的线性关系;筛分法测得的粗颗粒物质较激光法偏少,而移液管法法测得的细颗粒物质较激光法偏多;将样品分类之后再进行两种方法所获粒度参数的回归分析,相关性得以提高,说明不同粒度组成的沉积物对分析结果的对比有不同的影响。两种方法之间的换算关系不仅与研究区域有关,而且与沉积物本身的粒度组成有关。     

江苏潮滩沉积物激光粒度仪与移液管-筛析分析结果的对比

激光粒度仪的广泛应用带来了与历史数据的对比问题,因此需要建立激光粒度仪与早期分析结果之间的关系。根据江苏海岸潮滩沉积物样品的激光粒度仪和移液管—筛析法分析,对粒度参数、粒度组分等进行了对比,对两种方法的差异进行了分析。结果表明,对于江苏潮滩沉积物粒度参数中平均粒径的激光粒度仪与移液管—筛析分析结果之间有良好的线性关系;筛分法测得的粗颗粒物质较激光法偏少,而移液管法法测得的细颗粒物质较激光法偏多;将样品分类之后再进行两种方法所获粒度参数的回归分析,相关性得以提高,说明不同粒度组成的沉积物对分析结果的对比有不同的影响。两种方法之间的换算关系不仅与研究区域有关,而且与沉积物本身的粒度组成有关。     

激光法粒度筛析校正研究

激光法和筛析法分析作为两种最常见的用于沉积地质粒度分析的方法,其间的数据转换校正是在数据对比、数据对接时经常遇到且无法回避的问题。为此设计了两个实验,实验一对比了窄粒度范围样品两种分析方法的分析结果,统计分析了筛析法比激光法偏大的幅度,并提出一个校正方法;实验二对不同磨圆程度的样品进行分析,研究了磨圆度与两种分析方法差异程度之间的相关关系,认为实验一提出的校正方法适合一般条件下的天然沉积物粒度分析校正。文章又以实例展示了所提出的校正方法的校正效果并讨论了激光粒度法存在的问题。激光粒度分析法用于天然沉积物粒度分析时,结果常见明显的光滑化、正态化、双峰合并现象,扭曲了真实的粒度分布。文章认为实际样品具体情况远远复杂于米氏理论的设定条件,样品条件参数并未全部带入计算过程,所以激光法粒度求解是不精确的。更好的数据校正方法有待于激光粒度仪的软件、硬件改进。激光法合理的用于天然沉积物粒度分析还有一些问题需要讨论。     

沉积物粒度分析方法的比较

近年来激光粒度分析法在沉积物粒度分析方面的应用得到了进一步扩展。本文利用美国麦克奇公司生产的S3500型激光粒度分析仪开展沉积物粒度分析方法实验,研究表明:S3500型仪器较优的样品用量约为0.2 g;稀释过程会影响样品的粒度分布;样品分取方式会带来不同的随机误差。与薄片图像法和筛析法两种传统粒度分析方法获得的粒度分布参数比较表明:激光法测得的平均粒径较薄片图像法和筛析法偏细;激光法和筛析法的峰度相关性较好。采用Malvern 2000和Micro S3500两种激光粒度分析仪测量结果的比较表明:Malvern 2000测得的平均粒径较Micro S3500测得的平均粒径偏细,但二者的相关性很好(r=0.9574),研究认为这两种粒度仪的测试结果会给岩石粒度定名带来差异。由于各种粒度分析方法存在差异和局限性,在实际工作中粒度分析应尽可能建立在同一测量体系上,以便资料对比。     

激光粒度仪测试结果及其与沉降法、筛析法的比较

分析了Cilas 940L激光粒度仪的测试结果,并与沉降法、筛析法进行了比较。激光粒度仪测试结果的重复性较好,测量精度较高。对于玻璃珠样品,激光粒度仪和筛析法测试结果十分接近,对于天然沉积物,激光粒度仪测定的平均粒径偏粗,分选偏差。和沉降法相比,激光粒度仪测定的粘土组份 (<8%)的含量为沉降法的 46.7%～ 70.5 %,平均为 6 0 %,测定的平均粒径较沉降法偏粗,分选偏差。造成激光粒度仪与沉降法、筛析法之间差异的原因主要在于这些测试方法原理的不同和天然沉积物不规则的形状。     

渤海曹妃甸海域沉积物粒度激光法与综合法测试结果对比

激光法与综合法(吸液管法-筛析法)均是测试沉积物粒度特征的常用方法,由于测试原理和流程的差异,这两种方法对同一样品分析所获得测试结果往往不尽一致。为探究两种方法的共同性、差异性和相关性,并建立适合曹妃甸海域激光法与综合法测试结果之间的转换关系,通过对曹妃甸海域49个沉积物样品分别进行激光法和综合法实验,对比结果表明：(1)激光法与综合法所测砂粒含量大致相等,粉砂含量激光法所测结果高,黏土含量综合法所测结果较高;(2)激光法和吸液管法测试结果误差主要在发生在10φ(φ=log2D,D为直径,φ为单位)阶段,吸液管法测将黏土含量显著升高,激光法与筛析法结果误差主要发生在粗端颗粒,激光法测得粗端颗粒含量普遍偏高;(3)激光法与综合法粒度参数回归分析随着粒径减小相关性逐渐降低,粒度参数回归方程的斜率、截距与前人研究结果不具有统一性。研究建立的曹妃甸海域激光法与综合法数据转换模型分析表明,在粒度范围[-1,4]φ,激光法和综合法所获得数据结果可以进行相互转换;明确了激光法与综合法测量沉积物粒度特征的差异。研究成果对使用激光法测量沉积物粒度特征和完善测试方法与流程有参考意义。     

联用筛析法与激光法进行粒度接序分析的界点选择

筛析法、激光法和图像法是三种常用的粒度分析方法,但由于测试原理的不同,三种测试方法有不同的适用性。筛析法和图像法能够精确测量砂质颗粒的粒径,但不适用于泥质细颗粒（<0.063 mm）的粒径测量;相反,激光法无法准确测量中粗砂粒级颗粒（2~0.21 mm）,但能高精度测量较细沉积物粒径。分选较差的天然沉积物粒径分布范围较广,需要综合运用筛析法-激光法进行接序粒度测试。通常选用2 mm为界点开展接序粒度分析,但因激光法在测量中粗砂颗粒时误差较大,易导致接序粒度分析结果准确性不高。建议以0.21 mm为分界点开展接序粒度分析,分别避开筛析法和激光法测量精度不高的粒级区间,可使测试结果的准确性得到有效的提高。     

海南高隆湾海滩生物碎屑分布及其对沉积物粒度特征的影响

在热带砂质海岸,生物碎屑是海滩沉积物的重要组成部分,其分布和变化影响海滩沉积物的粒度特征。采用添加过量盐酸和双氧水的方法对海南高隆湾海滩表层沉积物进行了去生物碎屑前后粒径分布的对比,并结合海滩高程测量分析,结果表明:（1）海滩剖面上沉积物中生物碎屑的含量主要受到海水动力的影响,且生物碎屑颗粒较粗、重量较大,在高潮时由波浪流推上海滩并滞留。（2）海滩沉积物中生物碎屑的分布主要受三方面影响:一是地形及常涌浪向;二是区域中养殖业产生的生物碎屑;三是岸外发育的珊瑚礁坪。（3）海滩沉积物中生物碎屑的含量随季节变化,冬季至春季由海水供给的生物碎屑减少、进一步分解,使得北部海滩生物碎屑含量减少;而珊瑚碎屑的稳定供给和春季较强的波浪动力条件又使研究区南部断面的生物碎屑含量增加。（4）海滩沉积物中粗颗粒所含生物碎屑多于细颗粒中的生物碎屑,生物碎屑粒径主要为-1~2,即粗砂至细砾。沉积物中生物碎屑含量愈大,对粒径参数的影响也愈大。     

江陵剖面沉积物的粒度特征及其古气候意义

通过对江汉平原江陵剖面高分辨率采样，利用激光粒度仪对沉积物粒度进行测试，分析了粒度的组成及其参数特征，结合孢粉资料和岩性特征，探讨了粒度在该区的古气候意义。结果表明，降水量较大的湿润气候条件下沉积物的粗颗粒组分明显增多；而降水量相对较少的干旱气候条件下沉积物的粗颗粒组分相对减少。通过与邻区对比．江汉平原江陵剖面沉积物粒度所揭示的该区近9000aB．P．以来的古气候变化与国内相邻区域其他指标的研究结果相一致。     

HELOS/BF型激光粒度仪湿法测试条件的优化

激光粒度仪以测试速度快、操作方便、重复性好等优点得到越来越广泛的应用,但仪器技术参数和测试条件不同对样品粒度测试结果有着显著影响。本文通过实验得到了HELOS/BF型激光粒度仪的优化测试条件,结果表明:对于比重小或粒径小的样品,采用低搅拌速率、高超声强度和较长超声时间;对于粒径大或比重大的样品,应采用高搅拌速率、低超声强度和较短超声时间。分散剂能加快样品颗粒的分散,且对于粒径小的样品分散效果更好。测试时进样浓度(遮光度)过低,样品中的颗粒数过少,检测不到足够的信号,使样品不具有代表性,样品粒径测定结果偏高;进样浓度过高,出现多重散射而使粒度分布范围较宽,样品粒径测定结果偏低。研究认为,HELOS/BF型激光粒度仪的合适进样浓度为10%～25%。     

超声波振荡对细颗粒黄土样品粒度测量影响的实验分析

在使用常规的前处理方法对细粒黄土（粘黄土）样品进行粒度测量时,发现结果不稳定。为了调查原因,分别选取黄土高原东南缘河南卢氏、秦岭地区陕西洛南和陕西洛川三个地点的黄土、古土壤样品,进行对比实验,分析前处理方法对细颗粒黄土样品粒度测量结果的影响。结果发现,在进行细粒黄土的粒度测量过程中,激光粒度仪上的超声波振荡分散时间对测量结果影响很大,一般应控制在２ｍｉｎ以上。作者用河南卢氏乔家窑黄土—古土壤剖面 的连续粒度测量结果对改进后的前处理方法进行可行性验证,结果表明,采用改进后的前处理方法所得的结果,与野外地层划分及磁化率值的变化有较好的相关性,表明改进后的前处理方法更适用于细颗粒黄土样品的粒度测量。     

碎软煤层气动双管定向钻进排粉特性分析及应用

为研究双管定向钻进技术中套管、套管钻头尺寸及套管转速对煤粉排出的影响,以碎软煤层气动双管定向钻进成孔为背景,分别设计了3种不同尺寸的套管及套管钻头,分析了其不同组合下煤粉排出率及煤粉出口速度的变化,得到了不同转速对煤粉悬浮率及煤粉输送轨迹的影响规律。数值模拟结果表明,?120/96 mm套管与不同套管钻头配合均有较高的煤粉排出率;煤粉输送速度随环空通道总截面积的增大而减小,随内通道截面积的增大而增大;煤粉悬浮程度随套管转速的增加先增大后减小。基于数值分析结果开展了现场试验,对不同套管组合携粉能力及套管转速变化对煤粉排出的影响进行了对比分析,试验表明:?140 mm套管钻头与?120/96 mm套管组合在套管40 r/min转速时取得最大钻进深度。研究结果为碎软煤层双管定向钻进参数的选择以及钻进设备的选配和研发提供技术借鉴。      

A Study of Pretreatment Methods for Terrigenous Grain-Size Analysis of Marine Sediments

The prerequisite for obtaining variations of terrigenous grain-size of marine sediments is how to effectively remove non-terrigenous matters and preserve terrigenous particles synchronously. Combined with observations under biological microscope and scanning electron microscope, a comparative study of biogenic debris removal effect and terrigenous grain-size analysis under different pretreatment condition was performed on core sediments, which were retrieved in the South China Sea during the MD190 cruise. Our new results showed that the main three biogenic particles, namely, organic matter, carbonate, and opal in marine sediments could be removed effectively by 30% H₂O₂ in a stirring water bath at 60 ℃ for 3 h, 0.5% HCl for 1 h, and 2 mol/L Na₂CO₃ in a stirring water bath at 85 ℃ for 5 h, in turn. Such pretreatments achieved the goals of biogenic debris removal efficiency and relatively well-preserved terrigenous particles. Prior to selecting an appropriate pretreatment method, this study suggested that the actual effects of biogenic detritus on grain-size results of diverse marine sediment samples should be taken into account. If the laboratory data are ensured to be closer to the natural grain-size distribution of terrigenous particles, the removals of all biogenic debris are not always needed, and the less pretreatment processes the better. For example, opal particles have little effect on terrigenous grain-size distribution when their percentage is lower than 2%. Thus, there is no use to remove them from marine sediments before laboratory grain-size analysis of terrigenous particles. Additionally, ultrasonic is not suggested through the whole process of terrigenous grain-size analysis because the strong energy of ultrasonic can lead to the fragmentation of some fragile terrigenous particles.     

基于图像法和激光法的山东半岛黄岛海滩沉积物粒度特征对比

以新型快速成像及处理技术为基础的动态图像法可为单个样品快速建立百万至上亿个颗粒的图像及粒度、粒形参数数据库,可直观表现天然沉积物的海量颗粒的大小和形状信息,但目前对其与激光法测试结果之间的异同尚缺乏深入理解。本文对采自山东半岛黄岛地区黄海沿岸3处海滩共190个样品进行动态图像粒度分析,通过等效投影面积径(等积径)计算均值粒径、分选系数、偏度、峰度等粒度参数,并与激光法测试结果进行对比。结果表明:1)现代海滩沉积物图像法统计粒径比激光法稍粗,但二者之间的差异较之细粒沉积物较多的类型(如冲洪积物)而言已经很小;2)现代海滩沉积物图像法粒度分析较之激光法分选更优,偏度和峰度均更小;3)图像法和激光法粒度分析结果在沉积环境判别中具有相近的功能,但图像法对沉积环境和动力条件的响应更为敏感。这些认识为动态图像粒度分析技术的应用推广和资料解释提供了新的理论与技术支持。     

碳酸盐岩的声波特性研究及其应用

基于岩溶地区碳酸盐岩试样室内声波测试分析发现: ( 1)泥质灰岩和角砾状灰岩的波速比普通灰岩、灰质白云岩比一般白云岩和角砾白云岩的高。( 2)灰岩的声波、密度略大于白云岩的声波、密度,灰岩的动弹性模量、剪切模量和体积模量也比白云岩大。( 3)溶蚀程度和微小结构面对碳酸盐岩中波的传播速度影响较大,灰岩波速随风化程度的提高而降低。( 4)纵、横波速与岩石的密度具有线性关系,利用密度、波速、纵横波速比或泊松比可初步判断碳酸盐岩在岩性上的差别。( 5)声波测试和单轴抗压强度试验求得的岩石的弹性模量具有一定的相关性,利用声波测试结果可以推求实际工程中计算、设计所需的力学参数。      

粗颗粒悬移质测验误差分析

本文根据流速与含沙量分布,研究了悬移质积点法对粗颗粒含沙量测验误差.首先指出无论从输沙率还是从悬浮高度看,粗颗粒悬移质集中于河底,致使水文测验中的一些测验方法(如一点法、二点法、三点法等)带有较大的误差.进而分析了各种测法对粗颗粒的相对误差,并且随着颗粒变粗,误差愈来愈大,以致不能接受.这种情况在水库下游河道冲刷过程中,会在一定程度上出现,必须重视研究和调整测验方法.最后通过与长江委水文局在沙市及监利两水文站试验结果对比,证明本文理论上的分析是可信的.     

A rapid procedure for environmental sampling and evaluation of polluted sediments

A rapid procedure is described to evaluate the significance of inorganic and organic pollutants in fine-grained sediments. The air- (<30°C) or freeze-dried samples are screened within 30 min. in stainless steel sieves (<0.04 mm) prior to chemical analysis. This procedure is also suitable for analysis of such elements as Hg and many non-volatile organic pollutants. The sediment size fraction of <0.04 mm was chosen in order to separate the smallest grain-size obtainable by rapid dry-screening techniques; this is representative of the grain-size of suspended matter transported at low and medium river discharge (0.1–0.7 m/s). The screened fraction (<0.04 mm) of aquatic sediments is more homogeneous in grain-size and distribution, and the fine particles are more capable of adsorbing pollutants than coarser fractions. However, large differences are observed in grain-size distribution and adsorbable phases from one sample to another, even in the smallest size fractions (<0.04, <0.02, <0.002 mm). Clay minerals, Fe- and Mn-(oxy)hydrates, amorphous silica and humic substances all adsorb water at normal humidity. In order to estimate and standardise the adsorption capacity of the surface of these screened sediment fractions, the weight loss after heating at 105°C is used, instead of tedious quantification of all the above mentioned sediment phases. In addition, this procedure allows the rejection of sediment samples, unsuitable for monitoring purposes, which have very low adsorption capacities. In order to correct for the variable adsorption capacity of different sediment samples or size fractions, the weight loss (WL) at 105°C can be inserted in the widely used GeoIndex formula (Igeo_105°=log2 (C_measured/C_background1WL_105°C). This improves the evaluation of pollution in aquatic environments.     

Sample site variation in settling velocity distribution subpopulations using curve dissection analysis

ABSTRACT It is generally believed that grain-size distributions can be broken down into subpopulations which may be characteristic of a specific mode of transport, some source signature, or the nature of sediment packing in the depositional process. This paper evaluates the variation at a sample site of subpopulation parameters of settling velocity distributions derived using a non-linear least squares algorithm for curve dissection. Results incorporate artificial samples constructed using spherical glass beads in the 125-840 μm range and natural samples collected as close as possible from a single sedimentation unit in marine, fluvial and aeolian environments. If subpopulation distributions from the same sample site are compared then 90% of artificial bead samples and 65% of natural sands have cumulative curves diverging from each other by less than 20%. Similarity in means and standard deviations of subpopulations collected at the same site was not easily obtained. However, if it is important to be able to identify a specific process or source signature correctly, then 86% of all subpopulations from the same natural sample site grouped together. If subpopulations of grain-size distributions are to be used for process identification, it is advisable to analyse more than one sample from a site.     

新疆柴窝堡湖沉积物中环境敏感粒度组分揭示的环境信息

通过对柴窝堡湖沉积物剖面和流域表层沉积物进行粒度分析,结合沉积剖面年代序列,研究了柴窝堡地区的环境演变与沙尘暴事件。首先通过主成分因子分析,对柴窝堡湖沉积物剖面粒度不同粒级组分含量进行了研究,探讨了湖泊沉积物的物质来源,获得了两个主控因子F1和F2,它们控制了湖泊沉积物近97.7%的粒度变化特征。研究表明,F2代表了以57 μm为众数粒径的次总体,主要来源于地表风沙侵蚀;而F1为以7 μm为众数粒径的次总体,主要受流水作用控制。进而通过粒径-标准偏差法,提取了湖泊沉积物中环境敏感粒度组分,风成组分C2（20~209 μm）反映了区域风沙活动的历史,并揭示了1910-1930年和1980-2000年为百年来的两个沙尘暴相对活动强烈的时期。沉积物中记录的1980年和2000年左右的沙尘事件与器测记录及历史文献记载具有很好的一致性。最后利用均值突变诊断分析,发现柴窝堡湖地区1910年前后存在近百年来最强的沙尘事件,揭示了近百年来该地区一次最强的环境突变事件。 