陸源碎屑巖的粒度分析

1、實(shí)驗(yàn)三 陸源碎屑巖的粒度分析(2學(xué)時(shí))一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求1. 了解粒度分析的常用方法。2. 學(xué)會(huì)并掌握應(yīng)用粒度分析結(jié)果進(jìn)行計(jì)算和作圖的方法。3. 學(xué)會(huì)并掌握運(yùn)用計(jì)算和作圖成果，初步分析樣品的形成環(huán)境。二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1.用給定的粒度分析數(shù)據(jù)表繪制直方圖、頻率曲線、累積曲線和概率累積曲線。2.利用?？宋值鹿接?jì)算粒度參數(shù)。1. 根據(jù)曲線圖和粒度參數(shù)的計(jì)算結(jié)果分析樣品的形成環(huán)境。三、 實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)粒度分析即是測(cè)量顆粒大小，并按粒級(jí)分類，分別計(jì)算各粒級(jí)碎屑的百分含量。粒度分析也可以用于粘土巖和碳酸鹽巖。粒度分析的目的是為了分析巖石的形成條件，為沉積相分析提供重要的依據(jù)，同時(shí)也為旋回分析、地層對(duì)比提供資

2、料。另外巖石的分選性與巖石的孔隙度、滲透率有密切關(guān)系，因此粒度分析資料對(duì)水文地質(zhì)與石油地質(zhì)也有很大意義。(一) 粒度分析方法簡(jiǎn)介粒度分析方法很多，主要決定于粒度大小和樣品情況，其常用方法有以下幾種：1. 直接測(cè)量法對(duì)粗大的礫石或礫巖采用直接測(cè)量法。直接用尺測(cè)量A軸或A、B、C三軸。測(cè)后按粒級(jí)分別歸類，并求得各粒級(jí)百分含量。要求測(cè)150300個(gè)顆粒。如要求精度高可測(cè)量A、B、C三軸，用公式求得直徑，然后分別按粒級(jí)計(jì)算百分含量。2. 篩析篩析是用一套具不同粒級(jí)孔徑的篩子將碎屑分開(kāi)的方法。選用篩子的間距可根據(jù)研究程度要求而定,一般選用1/2或1/4間距,應(yīng)用結(jié)果作圖和解釋形成條件效果較好。篩析實(shí)用范

3、圍是細(xì)礫和砂樣，松散的或可解離的巖石。軟的和脆性碎屑樣不宜做篩析，以免在篩析過(guò)程中破碎變細(xì)，影響效果。表3-1是某樣品經(jīng)篩析后所得數(shù)據(jù)。3. 顯微鏡下薄片粒度分析法對(duì)于固結(jié)又難于解離開(kāi)的砂巖和粉砂巖只有采用薄片粒度分析法。它是測(cè)定一定粒度的顆粒數(shù)的百分比，而不是重量百分比，是屬于粒算法。薄片粒度分析存在二個(gè)問(wèn)題，一是薄片不一定切過(guò)顆粒的中心，因此粒度要小于實(shí)際粒徑，而且顆粒形狀常為不規(guī)則狀，切過(guò)顆粒不同位置，視直徑差別很大，因此，存在切面效應(yīng)問(wèn)題。另外一個(gè)問(wèn)題是薄片粒度分析是粒算法，與篩析重量法不同，目前典型環(huán)境的粒度分析概率曲線圖是用篩析法作的，為了對(duì)比需要換算成篩析的重量百分比。粒度分析結(jié)

4、果取得的大量數(shù)據(jù)，要用統(tǒng)計(jì)的方法加以處理，以便判斷總體的性質(zhì)。整理和綜合資料方法有作圖法和計(jì)算法，這二種方法配合起來(lái)，會(huì)取得較好的效果。（1）巖石薄片中礦物顆粒粒度測(cè)定粒度指碎屑顆粒的平均直徑。如果是近圓形或卵圓形顆粒則取其平均直徑描述；如果是扁圓形礫石則描述礫石的扁圓直徑；如果長(zhǎng)條狀礫石則應(yīng)描述長(zhǎng)軸直徑和短軸直徑的大小。注意練習(xí)用肉眼正確目估顆粒直徑大小。大的礫石可用R直徑測(cè)量。顯微鏡下鑒定和測(cè)量粒度大小，其方法如下：換上帶有目鏡微尺的目鏡。微尺每小格代表的長(zhǎng)度不固定，不同放大倍數(shù)格值大小不同。 將物臺(tái)微尺置于物臺(tái)上，使物臺(tái)微尺進(jìn)入視域并對(duì)好焦距，然后使物臺(tái)微尺零線對(duì)齊目鏡微尺的一端橫線，并

5、與縱絲重合平行(物臺(tái)微尺有刻有2mm長(zhǎng)的和1mm長(zhǎng)的)。計(jì)算目鏡微尺每小格的數(shù)值。因物鏡放大倍數(shù)不同，因此目鏡微尺的每一格所代表的數(shù)值也不同，不同放大倍數(shù)的物鏡均需換算;例如，用中倍鏡(x10)計(jì)算目鏡微尺一小格數(shù)值：目鏡微尺80小格等于物臺(tái)微尺1mm目鏡微尺小格=高倍鏡和低倍鏡目鏡微尺小格數(shù)計(jì)算方法相同。注意，用各種型號(hào)顯微鏡時(shí)均要重新計(jì)算。（附各種型號(hào)顯微鏡的不同物鏡的目鏡微尺格值）顯 微 鏡目 鏡物 鏡每一子格直視域直徑蔡 司10×10×2.5×100.0476mm0.0118 mm5.3 mm1.34 mm江 南5×5×10×

6、10×4×10×4×10×0.0342 mm0.0139 mm0.0372 mm0.0142 mm4.9 mm1.96 mm3.5 mm1.42 mm取去物臺(tái)微尺換上薄片即可測(cè)量碎屑顆粒的大小。如碎屑顆粒直徑為5個(gè)小格，則該顆粒大小為5×0.0125mm=0.0625mm屬微粒砂級(jí)。目測(cè)或在顯微鏡下測(cè)量碎屑顆粒直徑時(shí)，均要注意全面觀察巖石，注意碎屑顆粒大小是否均勻，分布如何，如果是不均勻的，則應(yīng)在觀察和描述時(shí)需指出最大顆粒直徑和含量及其分布；最小顆粒直徑和含量；一般顆粒直徑及含量，以及分布（成層或是遞變或是均勻分布）等。（2）礦物百分

7、含量測(cè)定將裁物臺(tái)旋至零點(diǎn)位置固定，以便使薄片在機(jī)械臺(tái)上可作垂直和平行目鏡十字絲的方向移動(dòng)。擰動(dòng)機(jī)械臺(tái)的水平、垂直移動(dòng)螺旋，使薄片的左上角與目鏡微尺的零點(diǎn)對(duì)齊，分別觀察各個(gè)待測(cè)顆粒所占微尺的小格數(shù)，將結(jié)果記錄在計(jì)數(shù)儀中。一般微尺只通過(guò)視城中最右邊一個(gè)顆粒的一部分，這時(shí)可緩慢旋轉(zhuǎn)機(jī)械臺(tái)的水平移動(dòng)螺旋換至另一個(gè)視域，使該顆粒移到左邊零點(diǎn)處再觀察它所占的小格數(shù)，并繼續(xù)往右觀察其它顆粒。這樣一個(gè)視域接著一個(gè)視域地測(cè)到薄片的右邊緣。整個(gè)算是一條測(cè)線。緩慢旋轉(zhuǎn)機(jī)械臺(tái)垂直移動(dòng)螺旋使薄片上移，按同樣的辦法測(cè)第二條線、第三條線等等。兩測(cè)線間的距離可取薄片中顆粒的平均粒徑或稍小于平均粒徑。 當(dāng)總測(cè)線長(zhǎng)為顆粒平均粒徑

8、100200倍時(shí)即可(愈長(zhǎng)愈精確)。按各顆粒所占小格的總數(shù)計(jì)算它總測(cè)線長(zhǎng)(也是小格數(shù))百分比，此值即為該顆粒在巖石中的體積百分含量。例如平均粒徑為0.1mm，則總測(cè)線長(zhǎng)應(yīng)為1020mm，若每個(gè)視域直徑為0.5mm,則需測(cè)2040個(gè)視域(當(dāng)顆粒粒徑較大時(shí)，可依次測(cè)量幾塊薄片以滿足精度要求)。（3）顯微鏡下薄片粒度分析法薄片粒度分析前的準(zhǔn)備工作 做粒度分析的薄片大小一般與巖石薄片等大即可，但如果是粗砂巖，為了得到足夠的欲測(cè)顆粒數(shù)則需要磨制大一些的薄片。關(guān)于切片方向問(wèn)題，一般采用垂直層理方向，也有人主張平行層理方向切片，為了得到資料比較客觀，正確、并具有代表性，最好在同一細(xì)層內(nèi)切片，即在薄片中見(jiàn)不到

9、層理，如果在薄片中可見(jiàn)層理，則應(yīng)在不同層內(nèi)分別抽樣，并分別處理成果。選擇抽樣方法也是粒度分析的重要一環(huán)。抽樣方法即是選擇欲測(cè)顆粒時(shí)方法。抽樣方法有點(diǎn)計(jì)法、線計(jì)法和帶計(jì)法(見(jiàn)圖30)。點(diǎn)計(jì)法：使用網(wǎng)格目鏡，凡是網(wǎng)格交點(diǎn)遇到的顆粒均為要測(cè)定的顆粒(見(jiàn)圖30a)。按粒徑分別計(jì)數(shù)?？陕?lián)合使用點(diǎn)計(jì)目鏡和電動(dòng)計(jì)數(shù)器或點(diǎn)計(jì)機(jī)械臺(tái)和自動(dòng)點(diǎn)計(jì)器。網(wǎng)格間距要大于薄片內(nèi)最大顆粒的粒徑(圖30a)。線計(jì)法：使用機(jī)械臺(tái)等距離移動(dòng)薄片，測(cè)定縱絲或橫絲通過(guò)的全部顆粒的粒徑(圖30b)，并分別計(jì)數(shù)。線間距要大于最大顆粒的粒徑。帶計(jì)法：測(cè)定一個(gè)帶內(nèi)的全部顆粒的粒徑(圖30C)。帶的寬度應(yīng)大于薄片內(nèi)最大顆粒的粒徑。選擇包括顆粒較

10、多的薄片中間部分，使之有代表性。然后在垂直目鏡微尺的方向上慢慢移動(dòng)薄片，按粒徑分別計(jì)數(shù)。圖30抽樣方法示意圖對(duì)上述三種抽樣方法各家看法不同，因?yàn)楦鞣N抽樣方法得出的結(jié)果不同，如點(diǎn)計(jì)法、線計(jì)法抽樣的結(jié)果不但與顆粒存在情況有關(guān)，而且與顆粒能否被選上的概率有關(guān)。線計(jì)法能否被選上的概率是與該線垂直的顆粒切面視直徑大小成正比，直徑大時(shí)，遇到的概率就大。點(diǎn)計(jì)法則是點(diǎn)觸到的概率，是與視平面的面積成正比。帶計(jì)法是測(cè)定一定面積內(nèi)的全部顆粒，接近“全面測(cè)定”的抽樣方法。因此測(cè)定結(jié)果是有差別的。范德普拉斯(Vanderplas 1962)認(rèn)為帶計(jì)法最準(zhǔn)確，他通過(guò)石英砂做實(shí)驗(yàn)，對(duì)此各種抽樣方法的結(jié)果，其中以帶計(jì)法最理想

11、，用最大視直徑得出的粒度偏粗，但能看出粒度分布的細(xì)節(jié)情況，測(cè)定最小視直徑時(shí)，方位和形狀影響較小，但只能得出一般情況，細(xì)節(jié)看不清。但也有人認(rèn)為使用點(diǎn)計(jì)法測(cè)定的是面積百分比，能較方便的轉(zhuǎn)換為重量百分比。總之，工作時(shí)只能采用一種抽樣方法，避免抽樣方法之間的誤差。測(cè)定顆粒數(shù)問(wèn)題各家采用標(biāo)準(zhǔn)也不同，利用各種抽樣方法選擇的欲測(cè)顆粒很多，究竟測(cè)多少合適，既有代表性又能節(jié)省時(shí)間，這里有個(gè)優(yōu)選法問(wèn)題，最好在工作前先做一下實(shí)驗(yàn)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)認(rèn)為一般測(cè)300500顆粒即可達(dá)到穩(wěn)定頻率。但測(cè)量時(shí)注意測(cè)線布置要均勻，不能太集中，特別是對(duì)分選差、分布不均勻的巖石。薄片粒度分析步驟a、在巖石薄片鑒定的基礎(chǔ)上，根據(jù)工作需要選擇抽樣

12、方法和確定線間距，并確定好統(tǒng)計(jì)粒級(jí)間距是1/2或1/4，制粒度分析統(tǒng)計(jì)計(jì)算表(見(jiàn)表30)。b、測(cè)定不同放大倍數(shù)的顯微鏡目鏡微尺的格直。并計(jì)算好各粒級(jí)不同放大倍數(shù)的目鏡格數(shù)填入粒度分析統(tǒng)計(jì)計(jì)算表相應(yīng)格中。c、將機(jī)械臺(tái)裝在顯微鏡的物臺(tái)上，夾好薄片。將機(jī)械臺(tái)的南北軸固定在零點(diǎn)或薄片的最左邊。d、轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械臺(tái)的南北軸，使薄片成南北向移動(dòng)，用目鏡微尺測(cè)量壓線顆粒的長(zhǎng)度方法測(cè)定欲測(cè)顆粒。直至測(cè)完300500顆粒為止。測(cè)顆粒時(shí)注意，對(duì)輪廓不清的顆粒和重礦物、片狀礦物不予計(jì)數(shù)，再生長(zhǎng)大的石英和長(zhǎng)石應(yīng)測(cè)其原粒徑。如有雜基則需測(cè)其百分含量，填入5的粒級(jí)中，予以計(jì)算。e、統(tǒng)計(jì)各粒級(jí)顆粒數(shù)及總數(shù)。并計(jì)算各粒級(jí)頻率及累積

13、含量，最后達(dá)1OO%。將薄片粒算結(jié)果換成篩析結(jié)果薄片粒算結(jié)果換算成篩析結(jié)果方法很多，但還不夠完善，現(xiàn)在常用的是費(fèi)里德曼換算法。回歸方程如下：Q1（篩析）=0.3377+0.9300Q1（薄片）Md（篩析）=0.3724+0.9063Md（薄片）Q3（篩析）=0.4293+0.8807Q3（薄片）Q125%含量的粒級(jí)Md50%含量的粒級(jí)Q375%含且的粒級(jí)薄片號(hào)： 巖石名稱： 剖面位置： 表30粒級(jí)薄片粒度統(tǒng)計(jì)計(jì)算換算成篩析mm目鏡格數(shù)顆粒統(tǒng)計(jì)計(jì) 數(shù)顆粒數(shù)頻率%累積%累積%顆積%4.003.3633.3632.882.882.332.332.002.001.681.681.411.411.181

14、.181.001.000.8410.8410.7070.7070.5950.5950.5000.5000.4210.4210.3540.3540.2970.2970.2500.2500.2100.2100.1770.1770.1490.1490.1250.1250.1050.1050.0880.0880.0740.0740.0630.0630.0530.0530.0440.0440.0.70.0370.031合計(jì)：-2.001.75-1.751.50-1.501.25-1.251.00-1.00-0775-0.750.5-0.50.25-0.25-0.000.000.250.250.500.5

15、00.750.751.001.001.251.251.501.501.751.752.002.002.252.252.502.502.752.753.003.003.253.253.503.503.753.754.004.004.254.254.504.504.754.755.00聯(lián)合方程如下：Q（篩析）=0.3815+0.9027（簿片）為簡(jiǎn)便換算手續(xù)，費(fèi)里德曼以他的回歸方程為基礎(chǔ)，做出一種換算尺圖（見(jiàn)圖300），由A、B兩尺構(gòu)成，A尺代表簿片粒度值，用A尺做出薄片的累積曲線，在B尺上即可讀出換算后的參數(shù)值。B尺上的分格是0.1。圖300薄片粒度分析與篩析粒度分析換算尺圖費(fèi)里德曼的換算是用可

16、解離的38個(gè)以石英砂巖為主的碎屑巖，同時(shí)進(jìn)行篩析和薄片粒算法分析，薄片是用點(diǎn)計(jì)法測(cè)量顆粒的視長(zhǎng)軸，共測(cè)500個(gè)顆粒，得出結(jié)果進(jìn)行比較。薄片粒度分析比篩析的偏粗，二者也不完全平行，但經(jīng)過(guò)換算后的結(jié)果是符合的。薄片粒度測(cè)定現(xiàn)在已有半自動(dòng)和自動(dòng)測(cè)定儀，如有條件可用儀器測(cè)量。（二）利用粒度分析結(jié)果作圖應(yīng)用粒度分析結(jié)果常作的粒度圖有直方圖、頻率曲線圖和累積曲線圖以及概率累積曲線圖和CM圖等。這幾種圖各有優(yōu)缺點(diǎn)和獨(dú)到的意義，因此均應(yīng)作圖。直方圖和頻率曲線圖 (1)直方圖：在標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算紙上作圖，橫坐標(biāo)為顆粒直徑，以為單位或毫米為單位，截取1/2為5毫米的間距，截至5為止，縱坐標(biāo)為頻率(重量百分?jǐn)?shù))，截取1厘米

17、間距為10%，截至100%。將表3-1的各粒級(jí)頻率畫(huà)成矩形柱即稱直方圖或柱狀圖。矩形面積代表頻率分布(圖3-1a)。表3-1 篩析數(shù)據(jù)表顆粒直徑(值)重 量(g)頻 率(%)組頻率(%)累積頻率(%)1.000.050.10.350.11.250.050.10.21.500.0750.150.351.750.1250.250.650.62.000.20.41.02.250.350.71.71.72.500.51.02.72.753.657.335.310.03.0014.028.038.03.2519.038.049.076.03.505.511.087.03.751.93.86.090.84

18、.001.12.2934.251.02.03.5954.500.751.596.54.750.51.01.897.55.000.40.898.3 (2)頻率曲線圖：將直方圖上各矩形上邊中點(diǎn)連成一圓滑曲線則成頻率曲線圖(圖3-1b)。直方圖和頻率曲線圖的優(yōu)點(diǎn)是可以一目了然地了解各種樣品的粒度分布特征及分選性，可以用來(lái)進(jìn)行沉積成因分析，如圖3-3和圖3-4。缺點(diǎn)是當(dāng)需要用大量資料進(jìn)行對(duì)比時(shí)，只應(yīng)用這類圖會(huì)感到不方便。1. 累積曲線圖(稱累積百分含量圖)此圖可以在直方圖和頻率曲線圖上同時(shí)作出，縱坐標(biāo)為累積頻率數(shù)值(注意：累積數(shù)據(jù)是由粗粒級(jí)開(kāi)始計(jì)算的)，然后在橫坐標(biāo)上按各粒級(jí)后位值與縱坐標(biāo)相應(yīng)累積百分

19、含量交點(diǎn)處投點(diǎn)，各交點(diǎn)連成的圓滑曲線即為累積曲線。由于粒度分布一般屬正態(tài)分布或?qū)?shù)正態(tài)分布，因此曲線呈S形(見(jiàn)圖3-1c)。累積曲線圖的優(yōu)點(diǎn)是可以用分組或不分組的資料做圖，而且曲線的形態(tài)不太受分組間隔大小的影響；另一優(yōu)點(diǎn)是可以在曲線上直接讀出粒度參數(shù)計(jì)算所需要的數(shù)值，即不同百分含量的粒徑，如5、16、25、50、75、84、95各值(5是指粒徑單位為值、累積百分比5%處的粒徑，以此類推)。圖3-1 (a)直方圖；(b)頻率曲線；(c)累積曲線圖3-2 粒度概率圖(概率累積曲線)中的幾個(gè)粒度次總體累積曲線總是構(gòu)成“S”形。但不同沉積環(huán)境形成的碎屑沉積物，其累積曲線形態(tài)是有差別的。濱海沉積和風(fēng)成沉

20、積的碎屑物質(zhì)分選好，粒度范圍窄，因而累積曲線很陡；洪流及冰川沉積分選差，粒度分布范圍寬，累積曲線表現(xiàn)得平緩(圖3-5)。2. 概率累積曲線圖 概率累積曲線圖是在正態(tài)概率紙上作圖，其橫坐標(biāo)為自然數(shù)，表示粒級(jí)，以值或毫米值為單位、間距可以是、1/2、1/4及相應(yīng)的毫米值?？v坐標(biāo)為概率值，表示累積百分含量(累積頻率)。作圖時(shí)以各粒級(jí)的累積頻率在圖上投點(diǎn)，然后將相鄰的點(diǎn)連成直線，因而概率曲線圖是由2-4個(gè)直線段組成的(圖3-2)。此圖反映搬運(yùn)方式與粒度分布總體和截點(diǎn)位置的關(guān)系。與“S”形累積曲線相比，概率累積曲線是將碎屑組分中含量較少的粗細(xì)尾部的特點(diǎn)放大了，這對(duì)于沉積成因分析及在圖解法中應(yīng)用都顯得更加

21、方便。概率累積曲線圖的優(yōu)點(diǎn)是可以說(shuō)明粒度搬運(yùn)的狀態(tài)?？梢越忉屝纬森h(huán)境。碎屑沉積物的粒度分布特征，一般并不符合一個(gè)簡(jiǎn)單的對(duì)數(shù)正態(tài)律，而是由幾個(gè)對(duì)數(shù)正態(tài)次總體組成。每個(gè)次總體具有不同的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。碎屑粒度成分由于搬運(yùn)方式圖3-3 不同成因碎屑沉積物的粒度組分直方圖(轉(zhuǎn)引自H.B.瓦索也維奇，1958)(a) 砂質(zhì)卵石礫石，克拉代克的河流沖積；(b)海岸細(xì)卵石層，朗格比格；(c)含碎石的冰川砂，依利諾斯；(d)雨水沖刷斜坡上的堆積物，梅格蘭達(dá)概率累積曲線圖的優(yōu)點(diǎn)是可以說(shuō)明粒度搬運(yùn)的狀態(tài)?？梢越忉屝纬森h(huán)境。碎屑沉積物的粒度分布特征，一般并不符合一個(gè)簡(jiǎn)單的對(duì)數(shù)正態(tài)律，而是由幾個(gè)對(duì)數(shù)正態(tài)次總體組成。

22、每個(gè)次總體具有不同的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。碎屑粒度成分由于搬運(yùn)方式不同由粗至細(xì)可分為牽引(沿底部滾動(dòng)、滑動(dòng))次總體、跳躍次總體、懸浮次總體。 每一種搬運(yùn)方式內(nèi)的碎屑粒度分布都成對(duì)數(shù)正態(tài)分布，以自己的平均粒度和分選性區(qū)別于其它搬運(yùn)方式。因此，在概率坐標(biāo)紙上每個(gè)次總體都單獨(dú)形成一條直線（每條直線段至少有四個(gè)點(diǎn)控制)。各直線斜率不同，表示分選性不同，斜率大分選性好,相反則差。直線段的交點(diǎn)稱截點(diǎn)(粗截點(diǎn)CT，細(xì)截點(diǎn)FT)。有的直線在截點(diǎn)附近，有些點(diǎn)并不位于直線上，而是以相鄰的點(diǎn)構(gòu)成一弧線，由截點(diǎn)至該弧線的距離稱為混合度，用來(lái)度量?jī)蓪?duì)數(shù)正態(tài)分布之間的混合程度。 維謝爾（Visher）認(rèn)為不同的線段是不同的搬

23、運(yùn)方式的次總體。米德而頓(Middleton·G·V·1976)據(jù)水力學(xué)試驗(yàn)的資料，從水力學(xué)的觀點(diǎn)，論證了由直線段確定的截點(diǎn)和次總體的出現(xiàn)，可能與物質(zhì)來(lái)源、機(jī)械搬運(yùn)作用或水力學(xué)的分選有關(guān)。希斯(Sheas，1974)曾把11000個(gè)粒度分析數(shù)據(jù)畫(huà)在概率紙上，它們都是一些直線段，截點(diǎn)為4(0.062毫米)、0(1毫米)、3(0.125毫米)。他指出，這種情況證明斜率及截點(diǎn)是圖3-4 松遼盆地白堊系中部含油層組頻率曲線舉例受母巖物質(zhì)的粒度分布以及物質(zhì)總的經(jīng)受長(zhǎng)期磨損效應(yīng)的方式所控制。所以兩相鄰線段間的截點(diǎn)，被看成是某種搬運(yùn)機(jī)理變?yōu)榱硪环N搬運(yùn)機(jī)理的粒度大小。懸浮搬運(yùn)的粒

24、度一般小于0.125毫米(>3)，分選差，但懸浮的粒度大小取決于水流的擾動(dòng)強(qiáng)度，擾動(dòng)強(qiáng)度大，粒度可大于0.1毫米。跳躍搬運(yùn)的顆粒大小一般在0.11.0毫米，分選好。牽引搬運(yùn)顆粒最粗，分選差。一個(gè)沉積樣品可以由一種、二種或三種搬運(yùn)方式中沉積下來(lái)的混合物構(gòu)成。所以概率累積曲線可由1-3個(gè)直線段構(gòu)成。搬運(yùn)介質(zhì)水動(dòng)力條件的不同，沉積時(shí)流體的性質(zhì)以及自然地理?xiàng)l件的不同，造成砂質(zhì)沉積物被搬運(yùn)和沉積方式上的差別，這些在粒度概率圖上會(huì)有所反映。具體表現(xiàn)為直線段數(shù)目、線段分布區(qū)間、含量百分比、線段坡度、混合度、線段間交切點(diǎn)以及粗細(xì)尾端切割點(diǎn)位置上的差異。因此，仔細(xì)分析概率圖的形態(tài)，對(duì)于判斷沉積環(huán)境是很有幫

25、助的。 維謝爾(1969)研究了1500個(gè)已知環(huán)境的樣品，得出了各典型環(huán)境的粒度概率圖。下面介紹其中幾個(gè)主要成因類型。 (1)海灘沙丘砂：樣品取自海灘附近沙丘背上，在沙丘砂中跳躍組分的含量較海灘砂更高(一般占90%)，分選更好，在圖上表現(xiàn)為一個(gè)很陡的直線段。滾動(dòng)組分含量很少，這是因?yàn)轱L(fēng)的攜帶能力有限，很粗的砂粒不能搬至沙丘。懸浮組分的含量也少，形成細(xì)的尾部(圖3-6)。 (2)古濁流沉積：濁流沉積的粒度概率圖特點(diǎn)很突出，懸浮總體含量大，但是分選很差。懸浮總體與跳躍總體的交截點(diǎn)在1.5以下。屬跳躍搬運(yùn)的粗組分，分選較好(圖3-7)。圖3-5 不同成因碎屑沉積的累積曲線A海濱礫石；B海濱砂；C冰川

26、沉積物；D頁(yè)巖；E黃土圖3-6 海灘沙丘砂的粒度概率圖 (3)河流砂：河流沉積物粒度概率圖的主要特點(diǎn)是懸浮體比較發(fā)育，其含量可達(dá)30%，懸浮總體與跳躍總體之間的交截點(diǎn)在2.753.5區(qū)間內(nèi),跳躍總體的傾斜多在60°65°范圍內(nèi)。一般不存在滾動(dòng)組分(圖3-8)。3. CM圖CM圖是用C值和M值兩個(gè)粒度參數(shù)在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上分別為縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)所作的一種圖。其C值為累積曲線上1%處的粒徑，相當(dāng)于樣品中最粗粒徑；M值相當(dāng)于累積曲線上50%處的粒徑，即相當(dāng)于中值Md。因此CM圖是表示沉積物的最粗粒徑與中值的關(guān)系圖。此圖能反映沉積物粒度與搬運(yùn)方式的關(guān)系，從而判斷沉積環(huán)境(圖3-9)。圖

27、3-7 濁流沉積的粒度概率圖圖3-8 現(xiàn)代河道砂的粒度概率圖圖3-9 帕塞加的牽引流沉積CM模式圖圖3-10 濁流沉積的CM圖雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙，橫坐標(biāo)為M值，由細(xì)至粗?？v坐標(biāo)為C值，下細(xì)上粗。粒徑單位均為微米(=1/1000毫米)。給出C=M斜線(圖3-9)。將各樣品的C值與M值的交點(diǎn)投在圖上，同一層的數(shù)個(gè)樣品的C、M值均投點(diǎn)到一張圖紙上，觀察所有點(diǎn)在圖上分布的范圍和構(gòu)成的圖形，注意點(diǎn)的分布與C=M線方向是否平行，距離的遠(yuǎn)近；與C軸、M軸的關(guān)系等。因?yàn)椴煌徇\(yùn)方式的沉積物，點(diǎn)群分布的范圍不一樣?？梢耘c已知沉積環(huán)境的典型CM圖(圖3-9、3-10)比較，分析判斷該層沉積巖的沉積環(huán)境。CM圖是帕塞加于

28、1957年提出的，1964年他又分析了上萬(wàn)個(gè)從古代到現(xiàn)代的沉積物樣品，發(fā)現(xiàn)CM圖與沉積方式和沉積環(huán)境有密切關(guān)系，他用已知環(huán)境樣品的數(shù)據(jù)在圖上圈出有完整的牽引流CM圖(圖3-9)和濁流CM圖(圖3-10)。圖上點(diǎn)群的分布特點(diǎn)反映了搬運(yùn) 方式的不同。牽引流是以床沙載荷形式搬運(yùn)沉積物的流體，如河流、海流和?；蚝牟ɡ肆鞫际菭恳?，沉積物部分沿底部拖曳滾動(dòng)，另一部分呈懸浮搬運(yùn)。(1) 牽引流沉積的CM圖 在CM圖中，牽引流沉積的典型圖形可劃分為NOPQRS各段(圖3-9)。圖中彎曲的S型圖是以河流沉積為例的完整CM圖。圖中1示牽引流沉積；2為濁流沉積；3為靜水懸浮沉積。帕塞加和布爾姆杰還在CM圖上，用

29、C=1000m，M=200、100、15m幾條線，將圖象分為九個(gè)區(qū)。、區(qū)的沉積物C>1000m，以滾動(dòng)顆粒為主，缺乏懸浮沉積。、區(qū)的沉積物以懸浮和跳躍沉積為主。、通常是跳躍沉積物，是高湍流沉積，是中等湍流沉積。也是跳躍沉積，區(qū)懸浮沉積明顯增加。區(qū)主要為海洋懸浮沉積。、段表示C<1000m，各段界限的劃分如表3-2所示。表3-2 各段界線劃分表 M值C值M<1515<M<10015<M<100100<M<200200<M懸浮沉積物C<1000滾動(dòng)沉積物C>1000 NO段基本上由滾動(dòng)顆粒組成，C值一般大于1mm(1000m)

30、。常構(gòu)成河流的砂壩礫石堆積物。OP段以滾動(dòng)搬運(yùn)為主，滾動(dòng)組分與懸浮組分相混合。C值一般大于800m，但由于滾動(dòng)組分中有懸浮物質(zhì)的參加，從而使M值有明顯的變化。 PQ段仍以懸浮搬運(yùn)為主，但含有少量滾動(dòng)搬運(yùn)組分。由上游至下游C值變化而M值不變，說(shuō)明隨著地質(zhì)營(yíng)力的減弱愈向下游滾動(dòng)組分的顆粒愈小。但由于滾動(dòng)顆粒的數(shù)量并不多，因此M值基本不變。 QR段代表遞變懸浮沉積。遞變懸浮搬運(yùn)是指在流體中懸浮物質(zhì)由下向上粒度逐漸變細(xì)，密度逐漸變低。它一般位于水流底部，常是由于渦流發(fā)育造成的。當(dāng)渦流流速降低時(shí)，迅速發(fā)生滾動(dòng)。遞變懸浮沉積物的一個(gè)最大特點(diǎn)是C與M成比例地增加，即C值與M值相應(yīng)變化，從而使這段圖形與C=M

31、基線平行。 RS段為均勻懸浮，是粒徑和密度不隨深度變化的完全懸浮。均勻懸浮常是遞變懸浮之上的上層水流搬運(yùn)方式。在弱水流中可能不存在遞變懸浮，而是由均勻懸浮直接與底床接觸。均勻懸浮的物質(zhì)主要為粉砂和泥質(zhì)的混合物，最粗粒度為細(xì)砂。由于均勻懸浮搬運(yùn)常不受底流分選，在河流中自上游至下游沉積物的粒度成分變化不大，只是粗粒級(jí)含量相對(duì)減少。因此在RS段中C值往往基本不變，而M值向S端減小。故此段圖形在大致平行M軸。 除河流沉積外，還有一些其它類型的牽引流沉積。 在海灘地帶，由于環(huán)境動(dòng)蕩，細(xì)的懸浮物質(zhì)不沉降，因此粗顆粒不能被埋藏，滾動(dòng)顆粒可以搬運(yùn)很長(zhǎng)距離后再沉積。所以在海灘沉積物中滾動(dòng)組分很多。海灘沉積物的C

32、M圖表現(xiàn)為分散的圖形，一般C>200m、M>100m，樣品點(diǎn)在、區(qū)中散布。遠(yuǎn)洋區(qū)集中了最細(xì)的懸浮沉積物，其顆粒均十分細(xì)小，在CM圖上構(gòu)成了3區(qū)。除深海外，深湖、瀉湖、海灣、礁湖等靜水盆地沉積也屬于這一類型。CM圖中NOPQRS各段位置和大小是可變的，而一個(gè)成因單位的CM圖象，常只包括少數(shù)幾個(gè)段，甚至只有一段，代表著特定的沉積環(huán)境。在牽引流沉積中，C值常指示最大的地質(zhì)營(yíng)力。圖中有三條平行M軸的直線Cr、Cs、Cu，表示C值大小，其代表的意義是：Cr：位于PQ段P點(diǎn)附近，它代表著最易作滾動(dòng)搬運(yùn)的顆粒直徑。Cs：位于QR段Q點(diǎn)附近，是該段C的最大值，代表遞變懸浮中最粗顆粒的粒徑。一般認(rèn)為

33、Cs代表著底部的最大攪動(dòng)指數(shù)。Cu：位于R點(diǎn)附近，既是RS段的最大值，它代表均勻懸浮搬運(yùn)的最大粒級(jí)，又是QR段的最小值，代表底部的最小攪動(dòng)指數(shù)。由此可見(jiàn)，Cr、Cs、Cu可指示水流強(qiáng)度和水深。(2)濁流沉積的-圖濁流沉積的CM圖(圖3-10)。其點(diǎn)群分布和形態(tài)呈與C=M線平行的長(zhǎng)條形。濁流的流速很快，當(dāng)流速降低時(shí)，懸浮物質(zhì)移向底部，使底部密度不斷增加，最終形成整體的沉降作用，形成未分選的沉積。濁流沉積所特有的遞變層理，正是遞變懸浮和整體沉降作用的反映。濁流為高密度流，沉積作用進(jìn)行很快，粗顆粒沉積后隨即被埋藏，因而組分中缺乏滾動(dòng)顆粒。其結(jié)果是，在CM圖上濁流沉積物的C值與M值密切相關(guān)變化，形成與

34、C=M基線平行的圖形。這一特點(diǎn)與牽引流的遞變懸浮沉積(QR段)相似。但C值與M值的變化幅度均較大，這一點(diǎn)卻是濁流沉積CM圖的獨(dú)有特征。如在濁流沉積CM圖點(diǎn)群中畫(huà)一條平均線(圖3-10)，平均線與C=M基線的水平距離Im能代表濁流沉積的分選性。Im值愈小，說(shuō)明沉積物的分選性愈好。因?yàn)?，在一般情況下 C值與M值靠近是分選好的標(biāo)志。這一道理在牽引流遞變懸浮沉積物的分選性中也適用。由于沉積物點(diǎn)群在CM圖上的位置取決于沉積物的搬運(yùn)沉積方式，并且各沉積環(huán)境都有其特征的CM圖模式，所以利用CM圖可以判斷碎屑物質(zhì)的搬運(yùn)沉積條件，從而為沉積環(huán)境解釋提供參考依據(jù)。(三)粒度參數(shù)的計(jì)算利用粒度分析的數(shù)據(jù)進(jìn)一步計(jì)算粒

35、度參數(shù)，來(lái)分析沉積物粒度特征、分布、分選程度等，因?yàn)樗鼈兣c水動(dòng)力條件有密切關(guān)系，因此可以幫助判斷沉積環(huán)境。1. 粒度參數(shù)的計(jì)算方法：有圖算法和數(shù)理統(tǒng)計(jì)法。 (1)圖算法：即是從累積曲線圖上讀出某些累積百分?jǐn)?shù)相應(yīng)的顆粒直徑(毫米或值)再經(jīng)簡(jiǎn)單的算術(shù)公式計(jì)算就行了，此法簡(jiǎn)便，可從圖上一目了然地讀出所需要的數(shù)值，如50即指粒徑以值為單位，累積百分比在50%處的粒徑等。(2)數(shù)理統(tǒng)計(jì)法：可直接用粒度分析記錄表中各粒度百分比例表計(jì)算，常用計(jì)算方法為距法，此法優(yōu)點(diǎn)是可以概括全部粒級(jí)，但是計(jì)算繁雜些，而且是一種近似的定量計(jì)算。圖解法和距法計(jì)算出粒度參數(shù)值有一定出入。目前多采用圖算法。下面介紹圖算法。粒度參數(shù)

36、的種類很多，目前廣泛采用的 是?？撕臀值?Filk and Ward ，1957)提出的粒度參數(shù)。其計(jì)算公式如表3-3，過(guò)去常用的計(jì)算公式也介紹在該表中。每一個(gè)粒度參數(shù)都以一定的數(shù)值定量地表示碎屑物質(zhì)的粒度特征，這對(duì)于判斷沉積物質(zhì)搬運(yùn)時(shí)的水動(dòng)力條件很有用處，即粒度參數(shù)被用做鑒別沉積環(huán)境的依據(jù)。2. 粒度參數(shù)的應(yīng)用(1)偏準(zhǔn)偏差： ?？恕⑽值?1957)及費(fèi)里德曼(Freidman.G.M1962)對(duì)于大量的不同環(huán)境產(chǎn)出的樣品進(jìn)行分析之后，提出了分選性等級(jí)和相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)偏差值以及與沉積環(huán)境的關(guān)系，見(jiàn)表 3-4，3-5。表3-3 常用的粒度參數(shù) 名稱?？撕臀值?現(xiàn)在常用)名稱特拉斯克意 義中值中值表

37、示粒度分布的集中趨勢(shì)平均粒徑平均粒徑標(biāo)準(zhǔn)偏差分選系數(shù)表示分選程度偏度對(duì)稱系數(shù)表示粒度分布的不對(duì)稱程度峰度(尖度)峰度系數(shù)表示頻率曲線的尖銳程度注：P為百分位粒徑，以mm為單位；為百分位粒徑，以值為單位。表3-4 分選性等級(jí)和相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)偏差值 標(biāo)準(zhǔn)偏差()分選等級(jí)?？?、沃德(1957)費(fèi)里德曼(1962)分選極好分選好分選較好分選中等分選差分選很差分選極差<0. 350.350.500.500.710.711.001.002.002.004.00>4.00<0. 350.350.500.500.800.801.401.402.002.002.60>2.60 (2)偏度SK

38、1 偏度SK1按頻率曲線的對(duì)稱性分為三類：正偏態(tài)、對(duì)稱及負(fù)偏態(tài)(圖3-11)。?？思拔值聦?duì)偏度劃分如表3-6。表3-5 標(biāo)準(zhǔn)偏差與沉積環(huán)境(據(jù)費(fèi)里德曼，1962)分選性間隔分選性沉積環(huán)境中至細(xì)和極細(xì)砂<0.35分選很好多數(shù)海岸，河口砂壩和湖灘沙丘，很多海濱砂。浪基面以上的海砂，很多瀉湖砂。0.350.05分選好海濱砂最多，較多為浪基面以上的海砂，許多瀉湖砂，許多內(nèi)陸沙丘砂，某些河流砂。0.500.80分選較好河流砂最多，很多海濱砂(0.08是濱海砂的近似上限)，受限制的瀉湖中的瀉湖砂，浪基面以下的陸棚砂，多數(shù)內(nèi)陸河流砂。0.801.40分選中等許多河流砂(1.4是河流砂的近似上限)，某些

39、受限制瀉湖中的砂，某些浪基面以下的陸棚砂。1.402.003.002.60>2.60分選差分選很差分選特差很多冰川砂很多冰川砂某些冰川砂粗粒砂0.500.800.801.401.402.00分選較好分選中等分選差很多海濱砂河流砂最多，較多的海濱砂，多數(shù)的陸棚沙。2.002.60>2.60分選很差分選特差很多冰川砂很多冰川砂表3-6 偏度劃分表(?？耍?966)偏度很負(fù)偏態(tài)負(fù)偏態(tài)近對(duì)稱正偏態(tài)很正偏態(tài)SK1值-1.00-0.3-0.3-0.1-0.1+0.1+0.1+0.3+0.3+1圖3-11 不同偏度的頻率曲線形態(tài)(據(jù)費(fèi)里德曼，1961)圖3-12 不同峰度的頻率曲線形態(tài)(3)峰度

40、(尖度) 峰度是用來(lái)衡量粒度頻率曲線尖銳程度的。也就是度量粒度分布的中部與兩尾端的展形之比。頻率曲線的峰態(tài)示意，見(jiàn)圖3-12。福克等的峰度等級(jí)劃分如表3-7。 各種沉積環(huán)境的粒度特點(diǎn)不同，其粒度參數(shù)值也不同，因此可依據(jù)粒度參數(shù)值幫助判別沉積環(huán)境(表3-8，3-9)。表3-7 峰(尖)度劃分表(?？说?尖度KG值很平坦<0.67平坦0.670.90中等尖銳(近常態(tài))0.901.11尖銳1.111.56很尖銳1.563.00非常尖銳>3.00表3-9 幾種沉積類型的粒度特點(diǎn) 特點(diǎn)類型頻率曲線形 態(tài)偏度峰度分選粒度河流砂常見(jiàn)單峰或雙峰不對(duì)稱曲線變化大，正偏為主，也有負(fù)偏數(shù)值多低差中粗細(xì)海灘砂單峰對(duì)稱正態(tài)曲線多對(duì)稱，偶有負(fù)偏中等至微尖好沙丘砂單峰曲線，微不對(duì)稱正偏中等極好風(fēng)成坪地砂雙峰曲線，不對(duì)稱正偏尖銳好表3-8 不同環(huán)境沉積物的粒度統(tǒng)計(jì)參數(shù)(據(jù)夫克鮑爾和摩勒，1970經(jīng)補(bǔ)充)1.河流環(huán)境 a)河床和點(diǎn)沙壩： 分選系數(shù)(Q3/Q1)大多數(shù)>1.2。在不規(guī)則河流內(nèi)大多數(shù)>1.3。偏態(tài)<1。偶爾>1。典型的是粒度向上變細(xì)序列。沉積物主要為砂和礫。 b)河漫灘： 分選系數(shù)大多數(shù)>2，偏度系數(shù)常