碎屑岩粒度分析实验

1、4.3 4.3 粒度分析粒度分析4.3.1 4.3.1 岩石粒度分析方法岩石粒度分析方法 4.3.2 4.3.2 粒度资料图解粒度资料图解4.3.3 4.3.3 粒度参数粒度参数4.3.4 4.3.4 粒度分析的应用粒度分析的应用4.3.14.3.1岩石粒度分析方法岩石粒度分析方法1、筛析法：适用于砂和弱胶结的岩石、筛析法：适用于砂和弱胶结的岩石2、沉降分析法、沉降分析法 ：适用于粉砂、粘土分析：适用于粉砂、粘土分析3、薄片分析法：适用于固结紧密的岩石、薄片分析法：适用于固结紧密的岩石除了以上的粒度分析方法以外，当前生产中除了以上的粒度分析方法以外，当前生产中还使用有还使用有显微镜上用的自动或

2、半自动粒度分显微镜上用的自动或半自动粒度分析仪、光电微粒分析仪析仪、光电微粒分析仪等。等。1、筛析法、筛析法研究砂的粒度，基本方法是筛析法。阿顿研究砂的粒度，基本方法是筛析法。阿顿（1894、1914）提出，是砂、砾沉积物最）提出，是砂、砾沉积物最常用的方法。常用的方法。特点：特点：简单准确；简单准确；实用于分离实用于分离100.1mm粒度的碎屑物；粒度的碎屑物；采样一套套筛和振筛器。采样一套套筛和振筛器。 套筛的规格有两种，一种是以网目表示，另一种以筛子控径的大小表示。网目是指每一吋中的孔数，如美国制造的套筛，其相邻筛子孔径之比为根号2：1。孔径大小则直接用毫米表示的，孔径大小为：5，3，2

3、，1，0.5，0.25，及0.1毫米。 缺点：只对松散的或弱胶结的岩石适用，不适用胶结致密的砂岩；软的或过脆的颗粒可能在筛析过程中因破碎而变细。筛析法操作步骤筛析法操作步骤1、仪器设备准备：标准筛及毛刷、天平砝码、磁皿及橡皮头研棒、铁锤及铁钵等；2、试样制备：疏松的样品，在磁研钵中用橡皮头棒研磨，使其分开，然后可在水中柱数小时使其离解更完全；3、检查标准筛，按孔径大者在上的顺序理好，底加盘，顶加盖；4、用天平称准备好的样品25克，倾入顶筛，加盖后振动，或在震荡器上振动5分钟；5、过筛后的砂，从每层筛中取出，倒在包装纸上；6、过筛的试样分别称重，按照各级碎屑重量记入表格，并算出各粒级重量百分比及

4、累计百分比含量。筛析记录表格筛析记录表格颗粒直径颗粒直径（mm）重重 量量（克）（克）重量百分比重量百分比（）（）累积百分比累积百分比（）（）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 移液管法根据斯脱克公式，球体下沉的速度与其半径平方成正比： 该公式适用于小于0.05mm的粒度。沉降管法：沉降管法：在沉降管内放好纯水，然在沉降管内放好纯水，然后将分析样品从管的上端后将分析样品从管的上端导人，使之向下端沉降。导人，使之向下端沉降。这时可这时可直接观察颗粒堆积直接观察颗粒堆积速度速度，或借用差压计或压，或借用差压计或压力计对沉积物中不

5、同粒度力计对沉积物中不同粒度的沉降速度和过程进行测的沉降速度和过程进行测量和记录，从而得到样品量和记录，从而得到样品的粒度分布资料。的粒度分布资料。3 3、薄片法、薄片法 对于固结的岩石，薄片法是粒度分析常用的方法。主要是因为弗里德曼（1958，1962）解决了薄片和筛析粒度对比换算之后。现在在薄片中进行直接量测十分广泛。（1）关于切面效应问题：同普通岩石切片相同，但粒度分析薄片相对要稍大些，特别是粗砂岩；或者平行层面或者垂直层面，但最好是垂直层面。（2）对分析的岩石选择：最好具有70或更多的碎屑颗粒，分选较好，球度较高的中粗粒石英砂岩或复矿物砂岩。对于那些分选差含有大量杂基的砂岩或粉砂岩不适

6、合用于薄片粒度分析研究。（3）几种抽样方法：点计法、线计法和条带法。点计法点计法：用带有网格目镜的岩石显微镜，每一方格的边长应大于薄片中颗粒用带有网格目镜的岩石显微镜，每一方格的边长应大于薄片中颗粒的最大直径，应用机械台使薄片通过显微镜视域，测量的最大直径，应用机械台使薄片通过显微镜视域，测量网格结点网格结点上所遇到的上所遇到的颗粒粒径。颗粒粒径。线计法：线计法：用具有十字丝及测微尺目镜的岩石显微镜，在机械台上垂直目镜微用具有十字丝及测微尺目镜的岩石显微镜，在机械台上垂直目镜微尺的方向移动薄片，所有与十字丝竖丝相遇的颗粒都要测量，测完一行，平尺的方向移动薄片，所有与十字丝竖丝相遇的颗粒都要测量

7、，测完一行，平行微尺移动一定距离（测线的间隔要大于薄片内颗粒的行微尺移动一定距离（测线的间隔要大于薄片内颗粒的最大视直径最大视直径），然后），然后再测量另一直线，直到测量得足够的颗粒。再测量另一直线，直到测量得足够的颗粒。条带法：条带法：将薄片放在机械台上，固定横坐标，使薄片垂直目镜微尺慢慢移动将薄片放在机械台上，固定横坐标，使薄片垂直目镜微尺慢慢移动计算凡是计算凡是颗粒中心颗粒中心在目镜微尺在目镜微尺一定读数之间一定读数之间的颗粒，这个带的宽度要大于或的颗粒，这个带的宽度要大于或等于样品内最大颗粒的最大视直径等于样品内最大颗粒的最大视直径（4）单个矿物颗粒的测定和薄片内应计的足够颗粒数：主要

8、测量石英和长石颗粒，而不会测量片状矿物和重矿物。测量颗粒的最大视直径。测量的颗粒通常都是用mm或m表示，然后换算成单位。以1/4 为间隔分组，分别计算各组内颗粒百分比（频率）及累积百分比，并填入统计表中。（5）确定薄片内需要测量的颗粒数。认为测量300个颗粒就能达到稳定的最小计数。一般测量300500个颗粒。（6）薄片测量值与筛析测定值的换算。即颗粒数目百分比与颗粒重量百分比。利用弗里德曼的图解可以解决。SYT 5434-1999 碎屑岩粒度分析方法SYT 5434-2009 碎屑岩粒度分析方法4.3.2 4.3.2 粒度资料图解方法粒度资料图解方法1、直方图（、直方图（histogram）2

9、、频率曲线（、频率曲线（frequency curves）3、累积曲线（、累积曲线（cumulative frequence curves）4、概率值累积曲线（、概率值累积曲线（log probability scale） 直方图是粒度分布的一种直方图是粒度分布的一种广泛使用的图解形式，以广泛使用的图解形式，以横坐标表示颗粒的大小横坐标表示颗粒的大小（mm或或值值），），纵坐标纵坐标表示粒级的百分含量表示粒级的百分含量。 表示表示样品粒度的分布情况，样品粒度的分布情况，特别是分选程度特别是分选程度。1、直方图（、直方图（histogram） 将直方图上各方块的顶边将直方图上各方块的顶边中点连接

10、起来，绘制成一中点连接起来，绘制成一条条圆滑曲线圆滑曲线，这就是频率，这就是频率曲线图。曲线图。 与直方图类似，频率曲线与直方图类似，频率曲线也表示了样品的也表示了样品的粒度分布粒度分布。 频率曲线图形简单、直观，频率曲线图形简单、直观，因此应用更广。因此应用更广。2、频率曲线、频率曲线峰峰(亦称众数亦称众数)：直方图中突出于直方图中突出于周围方块之上的周围方块之上的高方块或频率曲高方块或频率曲线中的高点。线中的高点。单峰单峰双峰双峰多峰多峰分选好分选好分选差分选差 用粒度分析成果中的用粒度分析成果中的累积重累积重量百分比数量百分比数作成的图。作成的图。 横坐标仍然表示粒径，而纵横坐标仍然表示

11、粒径，而纵坐标表示的是各粒级的累积坐标表示的是各粒级的累积含量。含量。 累积曲线总是构成累积曲线总是构成“S”形形。但不同沉积环境形成的碎屑但不同沉积环境形成的碎屑沉积物，其累积曲线形态是沉积物，其累积曲线形态是有差别的。有差别的。3、累积曲线、累积曲线曲线曲线陡陡平缓平缓分选分选好好分选差分选差 仍然用仍然用累积重量百分比作图累积重量百分比作图。 横坐标仍为粒径（横坐标仍为粒径（）值，）值，纵坐标改用概率百分数标度。纵坐标改用概率百分数标度。 一般碎屑沉积物的概率累积一般碎屑沉积物的概率累积曲线总是表现为曲线总是表现为相交的几个相交的几个直线段直线段，这反映了在沉积物，这反映了在沉积物中包含

12、着几个正态次总体。中包含着几个正态次总体。4、概率累积曲线、概率累积曲线概率累积曲线概率累积曲线 沉积物粒度资料图解之一。如果以粒径值(值)为横坐标，以累积频率值为纵坐标作图，称为“累积频率图”。而如果纵坐标是概率值，则称为“概率累积曲线图”。后者是使用正态概率纸或对数正态概率纸作图。由于沉积物主要有滚动、跳跃和悬浮三种搬运方式，每一种搬运方式代表了沉积物粒度的一个次总体，而每一个次总体的粒径值分布多符合正态分布或对数正态分布，故沉积物样品的概率累积曲线多由几个直线段组成，每一个直线段表示一个次总体。一个样品中，次总体的数目(直线段数)、量值、粒度范围、混合情况以及分选性都随物源区、沉积作用过

13、程和沉积动力而有系统的变化。 4.3.3 4.3.3 粒度参数粒度参数1、平均粒径和中值、平均粒径和中值粒度的集中趋势粒度的集中趋势2、分选系数和标准偏差、分选系数和标准偏差分选程度分选程度3、偏度、偏度(Skewness)判别粒度分布的不对称程度判别粒度分布的不对称程度4、尖度、尖度(Kurtosis)判别曲线尖锐程度判别曲线尖锐程度过去多用过去多用特拉斯克（特拉斯克（TrasK）公式）公式计算，当前应用更广的是计算，当前应用更广的是用用福克和沃德（福克和沃德（Folk and Ward）公式）公式来计算相关粒度参数。来计算相关粒度参数。4.3.4 4.3.4 粒度分析的应用粒度分析的应用1

14、、粒度判别函数及成因图解、粒度判别函数及成因图解2、用概率累积曲线区分沉积环境、用概率累积曲线区分沉积环境3、 C-M图解图解4、粒度参数散点图直方图、粒度参数散点图直方图沉积岩的粒度是受搬运介质、搬运方式及沉积环境等因素控沉积岩的粒度是受搬运介质、搬运方式及沉积环境等因素控制的，反过来这些成因特点必然会在沉积岩的粒度性质中得制的，反过来这些成因特点必然会在沉积岩的粒度性质中得到反映，这正是应用到反映，这正是应用粒度资料确定沉积环境粒度资料确定沉积环境的依据。的依据。1、粒度判别函数及成因图解、粒度判别函数及成因图解萨胡（萨胡（Sahu，1964）判别分析）判别分析兰迪姆（兰迪姆（Landim

15、，1968）等求出的冰碛物与冰水沉积、冰）等求出的冰碛物与冰水沉积、冰碛物与冲积扇沉积的判别方程：碛物与冲积扇沉积的判别方程：2、用概率累积曲线区分沉积环境、用概率累积曲线区分沉积环境u一个理想的粒度概率曲线包含一个理想的粒度概率曲线包含三个次总体，它们分别代表着三个次总体，它们分别代表着样品中的样品中的悬浮搬运组分、跳跃悬浮搬运组分、跳跃搬运组分和滚动搬运组分。搬运组分和滚动搬运组分。u多数砂质沉积物都包括上述三多数砂质沉积物都包括上述三种搬运方式所形成的组分，因种搬运方式所形成的组分，因此多数概率图包括此多数概率图包括三个直线段三个直线段。u直线段的直线段的斜率代表着分选性斜率代表着分选性

16、，线段越陡说明分选程度越好。线段越陡说明分选程度越好。3、CM图解图解uC-M图是应用每个样品的图是应用每个样品的C值和值和M值值绘成的图形。绘成的图形。uC值值是累积曲线上是累积曲线上1%处对应的粒径，处对应的粒径，C值与样品中最粗颗值与样品中最粗颗粒的粒径相当，代表了水动力粒的粒径相当，代表了水动力搅动开始搬运的最大能量搅动开始搬运的最大能量。uM值值是累积曲线上是累积曲线上50%处对应的粒径，处对应的粒径，M值是中值，代表了值是中值，代表了水动力的平均能量水动力的平均能量。u几十个样品各按其几十个样品各按其C值、值、M值在图纸上投得一群点，按点群值在图纸上投得一群点，按点群的分布绘出相应

17、的图形，这就是的分布绘出相应的图形，这就是CM图。根据所得图形的图。根据所得图形的形态、分布范围以及图形与形态、分布范围以及图形与CM基线的关系等特点，基线的关系等特点，与已与已知沉积环境的典型知沉积环境的典型CM图进行对比图进行对比，再结合其他岩性特征，再结合其他岩性特征，从而可以对该层沉积岩的沉积环境作出判断。从而可以对该层沉积岩的沉积环境作出判断。1牵引流沉积牵引流沉积2浊流沉积浊流沉积3静水沉积静水沉积QR递变悬浮沉积递变悬浮沉积RS均匀悬浮沉积均匀悬浮沉积PQ悬浮沉积为主悬浮沉积为主OP滚动搬运为主滚动搬运为主NO滚动组分滚动组分帕塞加（帕塞加（Passega，l957，1964）的）的C-M图图4、结构参数散点图解结构参数散点图解费里德曼（费里德曼（FriedmanFriedman，19611961，19671967）近年来有不少人应近年来有不少人应用已知环境的现代用已知环境的现代沉积物粒度参数作沉积物粒度参数作散点图，在散点图，在图上划图上划分出不同的环境范分出不同的环