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时间:2020-01-21
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1、第二讲粒度分析一、粒度分析的概念粒度有两种值,线性值和体积值。体积值一般以标准直径(dn)表示.它代表与颗粒体积相等的球的直径。线性值常因颗粒形状不规则使测定测值很困难。通常测三个值:最长直径dL、中间直径dI最短直径dS。可按下述步骤确定这三个值:确定颗粒的最大投影面;做垂直最大投影面方向的最长截线,即最短直径dS;对最大投影面做切线矩形,矩形的短边即中间直径dI,长边则是最长直径dL。粒度指颗粒大小,有mm值和φ值两种表示法,(线性值粒度较常用,在砾岩研究中有时也用体积值。)。在工程上,有关泥沙计算公式一般用mm值,在做粒度分析研究时,一般用φ值。目前国际上应用最广的粒度分级是乌登一温
2、特沃思粒级(Udden一Wentworthscale)。它是以1毫米作为基数乘以或除以2来分级的(表1一1)。后来,经克伦宾(Krumbein,1934)将其转化成Ф值。转换公式为:Ф=-log2d或d=2–Ф,式中d为毫米直径值。(二)沉积物分类表1粒度分级标准及换算10进制2的几何级数名称粒级划分颗粒直径(mm)粒级划分φ值颗粒直径(mm)砾巨砾>1000巨砾>-8>256粗砾1000-100中砾-8~-6256-64中砾100-10中砾-6~-264-4细砾10-1细砾-2~-14-2砂粗砂1-0.5极粗砂-1~02-1中砂0.5-0.25粗砂0-11-0.5细砂0.25-0.1中砂
3、1-20.5-0.25细砂2-30.25-0.125极细砂3-40.125-0.0625粉砂粗粉砂0.1-0.05粗粉砂4-50.0625-0.0312细粉砂0.05-0.01中粉砂5-60.0312-0.0156细粉砂6-70.0156-0.0078极细粉砂7-80.0078-0.0039粘土<0.01粘土<8<0.0039表2粒组分界比较表砾-砂砂-粉砂粉砂-粘土φ标准-1φ(2mm)4φ(0.0625mm)8φ(0.0039mm)中国20.050.005美国20.0630.004英国20.0630.002前苏联20.050.005日本20.0630.004(三)沉积物分类谢波德的分类
4、方案(Shepard,1954)。超过50%或最多的组分为主名。这个分类已不够仔细,特别是图解的中间部分。林克(Link,1966)提出一个这样的结构分类。在他的分类上尽量使用已经通用的名称,只是细分了中间部分。举例来说,如一样品含23%的砂、48%的粉砂和29%的粘土,如按此分类则可称为粘土、砂质粉砂。可看出这个名称是将含量最多的组分做为主名。并在与主名之间加一“质”字;两副名之间加“、”点,前面一个代表含量多的。也有两组分接近,含量多的为主名,次者为副名,如中粗沙和粗中沙。或过25%的副名为“质”,如沙质淤泥。过15%的或有生物等成分的为“含”,如含沙粘土,含贝壳中粗沙。我们主要按海洋
5、调查和参考地质命名。(四)粒度分析方法1筛析法用于粗颗粒样品的分析,下限为0.063mm,即细砂以上。选用不同孔径的套筛,将样品自粗至细逐级筛分。筛孔间隔最好是1/2或1/4φ。筛析样品通常取15-20克或更多一些,一般在振筛机上筛15-20分钟,然后分级称重。称重应精确到0.01克;如分级量不足1克时,则称重应精确到0.001克;然后,每个分级均需用双目镜检查,发现有未分离开的颗粒集合体,则应按估计百分数加以扣除,然后才计算重量及累积百分数。还要注意最后的总和应为100%,如不足或多于100%时,要按比例分配到各级重量中去,使总量为100%。至于不能继续筛析的粘土物质,如不继续做分析。则
6、可用外推法在一张算术图纸上,从最后的资料点10φ上外推到100%的14φ上,以得到近似的情况。在筛析工作有各种误差影响成果的精确性,其中以套筛制造误差最为显著。据研究,孔径误差对粗沙为7.0%,对细沙甚至达17.0%.如果只求粒度平均值和标准差.可以不进行孔径校正。如果要了解环境的细微区别,就必须仔细校正孔径,因为孔径的大小误差对偏度及峰态等参数产生的影响十分显著。2沉降法基本原理:利用颗粒的沉降速度来划分粒级分布,并且把较细颗粒的沉积物分离为粒级。>2mm:惯性沉降<0.2mm:粘性沉降,Stocks沉降公式:移液管法:先准备浓度低而均匀的悬浮液,将1升悬浮液装入刻度筒中,按标准的时间间
7、隔从顶面向下10cm或20cm标度处取出悬浮样品。根据Stocks定律计算出吸取样时间。根据从已知样品体积中所回收的沉降物重量(干重),可以计算出粒度分布。沉积筒法:砂粒级颗粒的沉积筒法比筛析法更为快速。比筛析法得到的粒度更有动力意义。3光电分析法对于更细颗粒的悬浮物质来说,其粒度的分析可以采用光电法,这种悬浮物的主要成分为石英碎屑、粘土颗粒及有机物等,出现的形式有颗粒、团状或集合体等,由于粘土的絮凝作用,有机物对沉积颗
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