碎屑巖粒度分析實(shí)驗(yàn)

1、4.3 4.3 粒度分析粒度分析4.3.1 4.3.1 巖石粒度分析方法巖石粒度分析方法 4.3.2 4.3.2 粒度資料圖解粒度資料圖解4.3.3 4.3.3 粒度參數(shù)粒度參數(shù)4.3.4 4.3.4 粒度分析的應(yīng)用粒度分析的應(yīng)用4.3.14.3.1巖石粒度分析方法巖石粒度分析方法1、篩析法：適用于砂和弱膠結(jié)的巖石、篩析法：適用于砂和弱膠結(jié)的巖石2、沉降分析法、沉降分析法 ：適用于粉砂、粘土分析：適用于粉砂、粘土分析3、薄片分析法：適用于固結(jié)緊密的巖石、薄片分析法：適用于固結(jié)緊密的巖石除了以上的粒度分析方法以外，當(dāng)前生產(chǎn)中除了以上的粒度分析方法以外，當(dāng)前生產(chǎn)中還使用有還使用有顯微鏡上用的自動(dòng)或

2、半自動(dòng)粒度分顯微鏡上用的自動(dòng)或半自動(dòng)粒度分析儀、光電微粒分析儀析儀、光電微粒分析儀等。等。1、篩析法、篩析法研究砂的粒度，基本方法是篩析法。阿頓研究砂的粒度，基本方法是篩析法。阿頓（1894、1914）提出，是砂、礫沉積物最）提出，是砂、礫沉積物最常用的方法。常用的方法。特點(diǎn)：特點(diǎn)：簡(jiǎn)單準(zhǔn)確；簡(jiǎn)單準(zhǔn)確；實(shí)用于分離實(shí)用于分離100.1mm粒度的碎屑物；粒度的碎屑物；采樣一套套篩和振篩器。采樣一套套篩和振篩器。 套篩的規(guī)格有兩種，一種是以網(wǎng)目表示，另一種以篩子控徑的大小表示。網(wǎng)目是指每一吋中的孔數(shù)，如美國(guó)制造的套篩，其相鄰篩子孔徑之比為根號(hào)2：1?？讖酱笮t直接用毫米表示的，孔徑大小為：5，3，2

3、，1，0.5，0.25，及0.1毫米。 缺點(diǎn)：只對(duì)松散的或弱膠結(jié)的巖石適用，不適用膠結(jié)致密的砂巖；軟的或過(guò)脆的顆?？赡茉诤Y析過(guò)程中因破碎而變細(xì)。篩析法操作步驟篩析法操作步驟1、儀器設(shè)備準(zhǔn)備：標(biāo)準(zhǔn)篩及毛刷、天平砝碼、磁皿及橡皮頭研棒、鐵錘及鐵缽等；2、試樣制備：疏松的樣品，在磁研缽中用橡皮頭棒研磨，使其分開，然后可在水中柱數(shù)小時(shí)使其離解更完全；3、檢查標(biāo)準(zhǔn)篩，按孔徑大者在上的順序理好，底加盤，頂加蓋；4、用天平稱準(zhǔn)備好的樣品25克，傾入頂篩，加蓋后振動(dòng)，或在震蕩器上振動(dòng)5分鐘；5、過(guò)篩后的砂，從每層篩中取出，倒在包裝紙上；6、過(guò)篩的試樣分別稱重，按照各級(jí)碎屑重量記入表格，并算出各粒級(jí)重量百分比及

4、累計(jì)百分比含量。篩析記錄表格篩析記錄表格顆粒直徑顆粒直徑（mm）重重 量量（克）（克）重量百分比重量百分比（）（）累積百分比累積百分比（）（）22110.50.50.250.250.12 2、沉降分析法、沉降分析法 常用的方法有移液管法和沉降管法 移液管法根據(jù)斯脫克公式，球體下沉的速度與其半徑平方成正比： 該公式適用于小于0.05mm的粒度。沉降管法：沉降管法：在沉降管內(nèi)放好純水，然在沉降管內(nèi)放好純水，然后將分析樣品從管的上端后將分析樣品從管的上端導(dǎo)人，使之向下端沉降。導(dǎo)人，使之向下端沉降。這時(shí)可這時(shí)可直接觀察顆粒堆積直接觀察顆粒堆積速度速度，或借用差壓計(jì)或壓，或借用差壓計(jì)或壓力計(jì)對(duì)沉積物中不

5、同粒度力計(jì)對(duì)沉積物中不同粒度的沉降速度和過(guò)程進(jìn)行測(cè)的沉降速度和過(guò)程進(jìn)行測(cè)量和記錄，從而得到樣品量和記錄，從而得到樣品的粒度分布資料。的粒度分布資料。3 3、薄片法、薄片法 對(duì)于固結(jié)的巖石，薄片法是粒度分析常用的方法。主要是因?yàn)楦ダ锏侣?958，1962）解決了薄片和篩析粒度對(duì)比換算之后。現(xiàn)在在薄片中進(jìn)行直接量測(cè)十分廣泛。（1）關(guān)于切面效應(yīng)問(wèn)題：同普通巖石切片相同，但粒度分析薄片相對(duì)要稍大些，特別是粗砂巖；或者平行層面或者垂直層面，但最好是垂直層面。（2）對(duì)分析的巖石選擇：最好具有70或更多的碎屑顆粒，分選較好，球度較高的中粗粒石英砂巖或復(fù)礦物砂巖。對(duì)于那些分選差含有大量雜基的砂巖或粉砂巖不適

6、合用于薄片粒度分析研究。（3）幾種抽樣方法：點(diǎn)計(jì)法、線計(jì)法和條帶法。點(diǎn)計(jì)法點(diǎn)計(jì)法：用帶有網(wǎng)格目鏡的巖石顯微鏡，每一方格的邊長(zhǎng)應(yīng)大于薄片中顆粒用帶有網(wǎng)格目鏡的巖石顯微鏡，每一方格的邊長(zhǎng)應(yīng)大于薄片中顆粒的最大直徑，應(yīng)用機(jī)械臺(tái)使薄片通過(guò)顯微鏡視域，測(cè)量的最大直徑，應(yīng)用機(jī)械臺(tái)使薄片通過(guò)顯微鏡視域，測(cè)量網(wǎng)格結(jié)點(diǎn)網(wǎng)格結(jié)點(diǎn)上所遇到的上所遇到的顆粒粒徑。顆粒粒徑。線計(jì)法：線計(jì)法：用具有十字絲及測(cè)微尺目鏡的巖石顯微鏡，在機(jī)械臺(tái)上垂直目鏡微用具有十字絲及測(cè)微尺目鏡的巖石顯微鏡，在機(jī)械臺(tái)上垂直目鏡微尺的方向移動(dòng)薄片，所有與十字絲豎絲相遇的顆粒都要測(cè)量，測(cè)完一行，平尺的方向移動(dòng)薄片，所有與十字絲豎絲相遇的顆粒都要測(cè)量

7、，測(cè)完一行，平行微尺移動(dòng)一定距離（測(cè)線的間隔要大于薄片內(nèi)顆粒的行微尺移動(dòng)一定距離（測(cè)線的間隔要大于薄片內(nèi)顆粒的最大視直徑最大視直徑），然后），然后再測(cè)量另一直線，直到測(cè)量得足夠的顆粒。再測(cè)量另一直線，直到測(cè)量得足夠的顆粒。條帶法：條帶法：將薄片放在機(jī)械臺(tái)上，固定橫坐標(biāo)，使薄片垂直目鏡微尺慢慢移動(dòng)將薄片放在機(jī)械臺(tái)上，固定橫坐標(biāo)，使薄片垂直目鏡微尺慢慢移動(dòng)計(jì)算凡是計(jì)算凡是顆粒中心顆粒中心在目鏡微尺在目鏡微尺一定讀數(shù)之間一定讀數(shù)之間的顆粒，這個(gè)帶的寬度要大于或的顆粒，這個(gè)帶的寬度要大于或等于樣品內(nèi)最大顆粒的最大視直徑等于樣品內(nèi)最大顆粒的最大視直徑（4）單個(gè)礦物顆粒的測(cè)定和薄片內(nèi)應(yīng)計(jì)的足夠顆粒數(shù)：主要

8、測(cè)量石英和長(zhǎng)石顆粒，而不會(huì)測(cè)量片狀礦物和重礦物。測(cè)量顆粒的最大視直徑。測(cè)量的顆粒通常都是用mm或m表示，然后換算成單位。以1/4 為間隔分組，分別計(jì)算各組內(nèi)顆粒百分比（頻率）及累積百分比，并填入統(tǒng)計(jì)表中。（5）確定薄片內(nèi)需要測(cè)量的顆粒數(shù)。認(rèn)為測(cè)量300個(gè)顆粒就能達(dá)到穩(wěn)定的最小計(jì)數(shù)。一般測(cè)量300500個(gè)顆粒。（6）薄片測(cè)量值與篩析測(cè)定值的換算。即顆粒數(shù)目百分比與顆粒重量百分比。利用弗里德曼的圖解可以解決。SYT 5434-1999 碎屑巖粒度分析方法SYT 5434-2009 碎屑巖粒度分析方法4.3.2 4.3.2 粒度資料圖解方法粒度資料圖解方法1、直方圖（、直方圖（histogram）2

9、、頻率曲線（、頻率曲線（frequency curves）3、累積曲線（、累積曲線（cumulative frequence curves）4、概率值累積曲線（、概率值累積曲線（log probability scale） 直方圖是粒度分布的一種直方圖是粒度分布的一種廣泛使用的圖解形式，以廣泛使用的圖解形式，以橫坐標(biāo)表示顆粒的大小橫坐標(biāo)表示顆粒的大?。╩m或或值值），），縱坐標(biāo)縱坐標(biāo)表示粒級(jí)的百分含量表示粒級(jí)的百分含量。 表示表示樣品粒度的分布情況，樣品粒度的分布情況，特別是分選程度特別是分選程度。1、直方圖（、直方圖（histogram） 將直方圖上各方塊的頂邊將直方圖上各方塊的頂邊中點(diǎn)連接

10、起來(lái)，繪制成一中點(diǎn)連接起來(lái)，繪制成一條條圓滑曲線圓滑曲線，這就是頻率，這就是頻率曲線圖。曲線圖。 與直方圖類似，頻率曲線與直方圖類似，頻率曲線也表示了樣品的也表示了樣品的粒度分布粒度分布。 頻率曲線圖形簡(jiǎn)單、直觀，頻率曲線圖形簡(jiǎn)單、直觀，因此應(yīng)用更廣。因此應(yīng)用更廣。2、頻率曲線、頻率曲線峰峰(亦稱眾數(shù)亦稱眾數(shù))：直方圖中突出于直方圖中突出于周圍方塊之上的周圍方塊之上的高方塊或頻率曲高方塊或頻率曲線中的高點(diǎn)。線中的高點(diǎn)。單峰單峰雙峰雙峰多峰多峰分選好分選好分選差分選差 用粒度分析成果中的用粒度分析成果中的累積重累積重量百分比數(shù)量百分比數(shù)作成的圖。作成的圖。 橫坐標(biāo)仍然表示粒徑，而縱橫坐標(biāo)仍然表示

11、粒徑，而縱坐標(biāo)表示的是各粒級(jí)的累積坐標(biāo)表示的是各粒級(jí)的累積含量。含量。 累積曲線總是構(gòu)成累積曲線總是構(gòu)成“S”形形。但不同沉積環(huán)境形成的碎屑但不同沉積環(huán)境形成的碎屑沉積物，其累積曲線形態(tài)是沉積物，其累積曲線形態(tài)是有差別的。有差別的。3、累積曲線、累積曲線曲線曲線陡陡平緩平緩分選分選好好分選差分選差 仍然用仍然用累積重量百分比作圖累積重量百分比作圖。 橫坐標(biāo)仍為粒徑（橫坐標(biāo)仍為粒徑（）值，）值，縱坐標(biāo)改用概率百分?jǐn)?shù)標(biāo)度。縱坐標(biāo)改用概率百分?jǐn)?shù)標(biāo)度。 一般碎屑沉積物的概率累積一般碎屑沉積物的概率累積曲線總是表現(xiàn)為曲線總是表現(xiàn)為相交的幾個(gè)相交的幾個(gè)直線段直線段，這反映了在沉積物，這反映了在沉積物中包含

12、著幾個(gè)正態(tài)次總體。中包含著幾個(gè)正態(tài)次總體。4、概率累積曲線、概率累積曲線概率累積曲線概率累積曲線 沉積物粒度資料圖解之一。如果以粒徑值(值)為橫坐標(biāo)，以累積頻率值為縱坐標(biāo)作圖，稱為“累積頻率圖”。而如果縱坐標(biāo)是概率值，則稱為“概率累積曲線圖”。后者是使用正態(tài)概率紙或?qū)?shù)正態(tài)概率紙作圖。由于沉積物主要有滾動(dòng)、跳躍和懸浮三種搬運(yùn)方式，每一種搬運(yùn)方式代表了沉積物粒度的一個(gè)次總體，而每一個(gè)次總體的粒徑值分布多符合正態(tài)分布或?qū)?shù)正態(tài)分布，故沉積物樣品的概率累積曲線多由幾個(gè)直線段組成，每一個(gè)直線段表示一個(gè)次總體。一個(gè)樣品中，次總體的數(shù)目(直線段數(shù))、量值、粒度范圍、混合情況以及分選性都隨物源區(qū)、沉積作用過(guò)

13、程和沉積動(dòng)力而有系統(tǒng)的變化。 4.3.3 4.3.3 粒度參數(shù)粒度參數(shù)1、平均粒徑和中值、平均粒徑和中值粒度的集中趨勢(shì)粒度的集中趨勢(shì)2、分選系數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)偏差、分選系數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)偏差分選程度分選程度3、偏度、偏度(Skewness)判別粒度分布的不對(duì)稱程度判別粒度分布的不對(duì)稱程度4、尖度、尖度(Kurtosis)判別曲線尖銳程度判別曲線尖銳程度過(guò)去多用過(guò)去多用特拉斯克（特拉斯克（TrasK）公式）公式計(jì)算，當(dāng)前應(yīng)用更廣的是計(jì)算，當(dāng)前應(yīng)用更廣的是用用福克和沃德（福克和沃德（Folk and Ward）公式）公式來(lái)計(jì)算相關(guān)粒度參數(shù)。來(lái)計(jì)算相關(guān)粒度參數(shù)。4.3.4 4.3.4 粒度分析的應(yīng)用粒度分析的應(yīng)用1

14、、粒度判別函數(shù)及成因圖解、粒度判別函數(shù)及成因圖解2、用概率累積曲線區(qū)分沉積環(huán)境、用概率累積曲線區(qū)分沉積環(huán)境3、 C-M圖解圖解4、粒度參數(shù)散點(diǎn)圖直方圖、粒度參數(shù)散點(diǎn)圖直方圖沉積巖的粒度是受搬運(yùn)介質(zhì)、搬運(yùn)方式及沉積環(huán)境等因素控沉積巖的粒度是受搬運(yùn)介質(zhì)、搬運(yùn)方式及沉積環(huán)境等因素控制的，反過(guò)來(lái)這些成因特點(diǎn)必然會(huì)在沉積巖的粒度性質(zhì)中得制的，反過(guò)來(lái)這些成因特點(diǎn)必然會(huì)在沉積巖的粒度性質(zhì)中得到反映，這正是應(yīng)用到反映，這正是應(yīng)用粒度資料確定沉積環(huán)境粒度資料確定沉積環(huán)境的依據(jù)。的依據(jù)。1、粒度判別函數(shù)及成因圖解、粒度判別函數(shù)及成因圖解薩胡（薩胡（Sahu，1964）判別分析）判別分析蘭迪姆（蘭迪姆（Landim

15、，1968）等求出的冰磧物與冰水沉積、冰）等求出的冰磧物與冰水沉積、冰磧物與沖積扇沉積的判別方程：磧物與沖積扇沉積的判別方程：2、用概率累積曲線區(qū)分沉積環(huán)境、用概率累積曲線區(qū)分沉積環(huán)境u一個(gè)理想的粒度概率曲線包含一個(gè)理想的粒度概率曲線包含三個(gè)次總體，它們分別代表著三個(gè)次總體，它們分別代表著樣品中的樣品中的懸浮搬運(yùn)組分、跳躍懸浮搬運(yùn)組分、跳躍搬運(yùn)組分和滾動(dòng)搬運(yùn)組分。搬運(yùn)組分和滾動(dòng)搬運(yùn)組分。u多數(shù)砂質(zhì)沉積物都包括上述三多數(shù)砂質(zhì)沉積物都包括上述三種搬運(yùn)方式所形成的組分，因種搬運(yùn)方式所形成的組分，因此多數(shù)概率圖包括此多數(shù)概率圖包括三個(gè)直線段三個(gè)直線段。u直線段的直線段的斜率代表著分選性斜率代表著分選性

16、，線段越陡說(shuō)明分選程度越好。線段越陡說(shuō)明分選程度越好。3、CM圖解圖解uC-M圖是應(yīng)用每個(gè)樣品的圖是應(yīng)用每個(gè)樣品的C值和值和M值值繪成的圖形。繪成的圖形。uC值值是累積曲線上是累積曲線上1%處對(duì)應(yīng)的粒徑，處對(duì)應(yīng)的粒徑，C值與樣品中最粗顆值與樣品中最粗顆粒的粒徑相當(dāng)，代表了水動(dòng)力粒的粒徑相當(dāng)，代表了水動(dòng)力攪動(dòng)開始搬運(yùn)的最大能量攪動(dòng)開始搬運(yùn)的最大能量。uM值值是累積曲線上是累積曲線上50%處對(duì)應(yīng)的粒徑，處對(duì)應(yīng)的粒徑，M值是中值，代表了值是中值，代表了水動(dòng)力的平均能量水動(dòng)力的平均能量。u幾十個(gè)樣品各按其幾十個(gè)樣品各按其C值、值、M值在圖紙上投得一群點(diǎn)，按點(diǎn)群值在圖紙上投得一群點(diǎn)，按點(diǎn)群的分布繪出相應(yīng)

17、的圖形，這就是的分布繪出相應(yīng)的圖形，這就是CM圖。根據(jù)所得圖形的圖。根據(jù)所得圖形的形態(tài)、分布范圍以及圖形與形態(tài)、分布范圍以及圖形與CM基線的關(guān)系等特點(diǎn)，基線的關(guān)系等特點(diǎn)，與已與已知沉積環(huán)境的典型知沉積環(huán)境的典型CM圖進(jìn)行對(duì)比圖進(jìn)行對(duì)比，再結(jié)合其他巖性特征，再結(jié)合其他巖性特征，從而可以對(duì)該層沉積巖的沉積環(huán)境作出判斷。從而可以對(duì)該層沉積巖的沉積環(huán)境作出判斷。1牽引流沉積牽引流沉積2濁流沉積濁流沉積3靜水沉積靜水沉積QR遞變懸浮沉積遞變懸浮沉積RS均勻懸浮沉積均勻懸浮沉積PQ懸浮沉積為主懸浮沉積為主OP滾動(dòng)搬運(yùn)為主滾動(dòng)搬運(yùn)為主NO滾動(dòng)組分滾動(dòng)組分帕塞加（帕塞加（Passega，l957，1964）的）的C-M圖圖4、結(jié)構(gòu)參數(shù)散點(diǎn)圖解結(jié)構(gòu)參數(shù)散點(diǎn)圖解費(fèi)里德曼（費(fèi)里德曼（FriedmanFriedman，19611961，19671967）近年來(lái)有不少人應(yīng)近年來(lái)有不少人應(yīng)用已知環(huán)境的現(xiàn)代用已知環(huán)境的現(xiàn)代沉積物粒度參數(shù)作沉積物粒度參數(shù)作散點(diǎn)圖，在散點(diǎn)圖，在圖上劃圖上劃分出不同的環(huán)境范分出不同的環(huán)