Análisis del tamaño de partículas
El tamaño de las partículas está estrechamente relacionado con las propiedades del fluido transportado y sus características mecánicas. Es uno de los indicadores para identificar el medio ambiente. En la actualidad, el estándar de clasificación de tamaño de partículas más utilizado en el mundo es la clasificación de tamaño de partículas de Wooden-Wendwah. Se clasifica con 1 mm como base multiplicado o dividido por 2. Luego, Crombin lo convierte en valor φ. La fórmula de conversión es:
φ=-log2d
Donde: d es el valor del diámetro en milímetros. Forma una serie geométrica con 1 como base y 2 como razón común. Como se muestra en la Tabla 4-3.
Tabla 4-3 Estándar de tamaño de partícula con valor φ hacia la madera
*Algunos puntos de corte se registran como 0,05 mm **Algunos puntos de corte se registran como 0,005 mm;
Los métodos de medición del tamaño de partículas de sedimento incluyen principalmente lupa, análisis fotográfico, análisis de tamiz, análisis de sedimentación, análisis del tamaño de partículas bajo un microscopio, etc. Elija un método apropiado para medir diferentes partículas. Entre ellas, la grava y otras partículas más grandes a menudo se miden directamente con una cinta métrica o un medidor, y se usa un cilindro medidor para medir el volumen de grava. El método de cribado se utiliza a menudo para rocas clásticas finas y medianas que se pueden aflojar o aflojar. Las rocas limosas, arenosas y arcillosas se miden comúnmente mediante el método de sedimentación, el método de agua corriente y otros métodos. Para rocas consolidadas que no se pueden aflojar, a menudo se utiliza el análisis del tamaño de partículas bajo un microscopio. Los resultados medidos por diferentes métodos son ligeramente diferentes y deben corregirse antes de poder usarse indistintamente. Si la desviación entre el tamaño de las partículas de sedimentación y el tamaño de las partículas del tamiz es menor o igual a 0,1φ, se pueden usar directamente de manera intercambiable. Sin embargo, al analizar el tamaño de partícula bajo un microscopio de sección delgada, debido al efecto de corte, se requiere la ecuación de corrección de regresión del tamaño de partícula propuesta por Friedman (1962):
D=0,3815+0,9027d
En la fórmula: D es el tamaño de partícula del tamiz corregido, d es la longitud aparente medida en la rebanada, ambos están en unidades φ. Sólo después de la corrección se puede utilizar con los resultados del método de análisis de tamiz. Generalmente, la desviación máxima del tamaño promedio de partícula después de la corrección no excede 1/4φ de unidad.
Además, la corrección de grupos heterogéneos es una tarea importante en la medición del tamaño de partículas. El método consiste en medir o estimar el contenido de grupos heterogéneos midiendo hasta 7φ con un microscopio. Tome 2/3 a 1/2 como valor de corrección, suponiendo que sea Δ, multiplique cada frecuencia acumulada por (100-Δ) y vuelva a dibujar la curva. Para rocas débilmente consolidadas, se puede utilizar la misma muestra tanto para el análisis de cribado como para el análisis de sección delgada, y el valor del coeficiente de corrección (100-Δ) se puede obtener mediante experimentos.
Los resultados del análisis del tamaño de partículas pueden obtener una gran cantidad de valores medidos. Esta gran cantidad de datos digitales deben procesarse utilizando métodos estadísticos para inferir su relación con las propiedades hidrodinámicas y el entorno deposicional. El método principal es: hacer algunos dibujos basados en los datos y realizar una interpretación y análisis cuantitativos a partir de estos dibujos. O directamente mediante cálculo y parámetros estadísticos. Ambos métodos tienen sus propias ventajas y desventajas y, a menudo, requieren un análisis y una utilización exhaustivos.
Los gráficos de análisis del tamaño de partículas incluyen principalmente histogramas, curvas de frecuencia y curvas acumuladas (gráfico de contenido porcentual acumulado). El más comúnmente utilizado es el diagrama de contenido porcentual acumulado, que se basa en los datos del tamaño de partículas medidos por Vishel (1969) en 1500 muestras recolectadas de diferentes entornos modernos y antiguos. El tamaño de partículas (valor φ) se utiliza como abscisa. y El valor de probabilidad acumulada es la ordenada, que se utiliza para mostrar el gráfico estadístico del contenido porcentual mayor que un determinado tamaño de partícula. A través del análisis, obtuvo la relación entre los métodos de transporte de sedimentos y la distribución del tamaño de las partículas, así como patrones de mapas de probabilidad de algunos ambientes (Figura 4-1).
Figura 4-1 La relación entre el modo de transporte y la distribución del tamaño de las partículas
(Según Visher, 1969)
El tamaño de las partículas de los sedimentos generalmente no se expresa como un logaritmo único. Por lo tanto, la distribución normal siempre aparece como varios segmentos de línea recta que se cruzan en un gráfico de distribución de probabilidad. Cada segmento de recta es la respuesta producida por diferentes métodos de manipulación. Hay tres tipos principales: carga de tracción, carga de salto y carga suspendida. Entre ellas, las partículas de la carga suspendida son generalmente muy finas, con un tamaño de partícula de aproximadamente 0,1 mm. El espesor de las partículas cargadas cambia según la intensidad de la perturbación del medio, formando una subpoblación suspendida en la esquina superior derecha. del diagrama de probabilidad; la carga de salto se refiere a la capa cerca del fondo del lecho del río. Al clasificar partículas en agua turbulenta o agua corriente, el tamaño de partícula generalmente está entre 0,15 y 1,0 mm, que suele ser el componente mejor clasificado. la muestra sedimentaria, que forma una subpoblación saltarina en el medio del mapa de probabilidad, en la que no es una población de tamaño de partículas, sino que consta de dos partes, como la arena de la playa, la carga de tracción del fondo es el componente de grano grueso, que rueda; en el suelo debido a las partículas gruesas, formando una subpoblación rodante ubicada en la parte inferior izquierda de la figura. Debido a los diferentes tamaños de partículas y propiedades de clasificación, los sedimentos han experimentado diferentes métodos de transporte, formando diferentes líneas rectas de subpoblaciones en el mapa de probabilidad acumulativa.
Las diferentes pendientes de la línea recta representan diferentes propiedades de clasificación. Cuanto mayor es la pendiente, mejor es la clasificación. Un cierto intervalo de distribución del tamaño de partículas y una pendiente indican que diferentes subpoblaciones tienen ciertos tamaños de partículas promedio y desviaciones estándar. La intersección de cada segmento de línea recta se llama punto de intersección. Algunas muestras tienen una zona mixta entre las dos subpoblaciones de tamaño de partículas, que aparece como un contacto suave entre los dos segmentos de línea en el gráfico.
Después de calcular una gran cantidad de datos de tamaño de partículas para obtener varios parámetros de análisis, el análisis cuantitativo a menudo se realiza mediante dibujo. El método más utilizado es el de Friedman (1961, 1967) a través de océanos y ríos modernos. El análisis del tamaño de grano de los sedimentos de las playas del lago utiliza mapas discretos de parámetros de tamaño de grano (utilizando 10 tipos de parámetros de tamaño de grano para hacer 19 tipos de mapas) para distinguir los sedimentos de las playas de ríos y de mar (lagos). El diagrama discreto puede distinguir arenas de diferentes orígenes porque las arenas de diferentes orígenes tienen diferentes parámetros estructurales.
Además, el gráfico C-M también es otro gráfico de uso común (Figura 4-2). Es un gráfico elaborado utilizando el valor C y el valor M de cada muestra. Fue desarrollado por Passega (1957). 1964) proponen. Entre ellos, el valor C es el tamaño de partícula correspondiente al 1% del contenido de partículas en la curva acumulativa y el valor M es el tamaño de partícula correspondiente al 50% de la curva acumulativa. El valor C es equivalente al tamaño de partícula de las partículas más gruesas de la muestra y representa la energía máxima que la agitación hidrodinámica comienza a transportar; el valor M es el valor mediano y representa la energía promedio de las fuerzas hidrodinámicas; Para cada muestra, este gráfico puede usar su valor C y su valor M para trazar un punto en el papel de coordenadas logarítmicas con el valor C como ordenada y el valor M como abscisa para estudiar los estratos sedimentarios desde la estructura de grano grueso hasta fino. Las muestras tipográficas generarán un grupo de puntos en el dibujo. De acuerdo con las características de la forma del gráfico, el rango de distribución y la relación entre el gráfico y la línea base C-M dibujada en función de la distribución del grupo de puntos, compárelo con el gráfico C-M típico del entorno deposicional conocido y luego combínelo con sus características litológicas para determinar la deposición de esta capa de roca sedimentaria. Realizar juicios sobre el medio ambiente.
Figura 4-2 Imagen C-M y tipo de granularidad del flujo de tracción
(Según Passega, 1964)
En la imagen C-M, Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ , La sección Ⅸ significa C＞1000μm, la sección Ⅳ, Ⅴ, Ⅵ, Ⅶ, Ⅷ significa C<1000μm. 1 representa la deposición de flujo de tracción, 2 representa la deposición de corriente de turbidez y "T" representa la sedimentación hidrostática en suspensión. El diagrama en forma de "S" es un diagrama C-M completo que toma como ejemplo la sedimentación de los ríos y se puede dividir en segmentos N-O-P-Q-R-S. De izquierda a derecha:
La sección de N-O está compuesta básicamente por partículas rodantes, con un valor de C generalmente superior a 1 mm (1000 μm), lo que muchas veces constituye la acumulación de grava en los bancos de arena de los ríos.
La sección O-P es la mezcla de materiales rodantes y materiales suspendidos intermitentes (salto), y se mezclan los componentes rodantes y los componentes suspendidos de los componentes del material. El valor C es generalmente superior a 800 µm, pero debido a la adición de materia en suspensión en el componente rodante, el valor M cambia significativamente. Un ligero cambio en el valor C provocará un cambio importante en el valor M, es decir, la distribución del tamaño de las partículas es extremadamente asimétrica y el espesor es desigual desde la cabeza hasta la cola.
La sección P-Q está dominada por materia en suspensión intermitente y la materia rodante de grano grueso disminuye. El valor C cambia de aguas arriba a aguas abajo mientras que el valor M permanece sin cambios, lo que indica que a medida que se debilita la capacidad de transporte de fluidos, las partículas de los componentes rodantes se vuelven más pequeñas a medida que se mueven aguas abajo. Sin embargo, dado que el número de partículas rodantes no es grande, el valor de M permanece básicamente sin cambios. El valor de C cerca del punto P está representado por Cr, que representa el diámetro de partícula que se transporta más fácilmente mediante laminación.
La sección Q-R es una sección de suspensión graduada. La característica de los sedimentos es que el valor C y el valor M cambian en consecuencia, mostrando un resultado paralelo a la línea C=M. El principal método de transporte es el transporte en suspensión graduada. El tamaño de las partículas de los componentes de la materia suspendida se vuelve gradualmente más fino de abajo hacia arriba en el fluido y la densidad disminuye gradualmente. Generalmente se sitúa en el fondo del flujo y suele estar provocado por el desarrollo de remolinos. El valor máximo de C en este segmento está representado por Cs.
La sección R-S es una sección de suspensión uniforme, que es una suspensión completa en la que el tamaño y la densidad de las partículas no cambian con la profundidad. A medida que el valor M disminuye gradualmente hacia el extremo S, el valor C básicamente. permanece sin cambios, y el valor máximo de C es Cu, que representa el tamaño de partícula más grande para un transporte uniforme en suspensión. El método de transporte suele ser el transporte de flujo superior por encima de la suspensión graduada, que no está sujeto a transporte ni clasificación por debajo del flujo. La composición del material es principalmente una mezcla de arena limosa y lodo, y el tamaño de partícula más grueso es arena fina. Esto significa que la composición del tamaño de las partículas de los sedimentos no cambia mucho desde aguas arriba hasta aguas abajo en el río, pero el contenido de grano grueso es relativamente reducido.
El diagrama C-M también se puede utilizar para estudiar la profundidad del agua, la clasificación, la velocidad de la paleocorriente, la clasificación de rocas clásticas, etc. Es un diagrama integral multifuncional.