南京下蜀黄土图解法与矩值法粒度参数对比研究

根据图解法和矩值法的计算原理,对南京江北地区下蜀黄土58个样品分别进行定量计算,并对两种方法所得结果进行对比研究.结果表明,两种计算结果的平均粒径具有高度相关性,相关方程为y=0.790 3x 1.512 3,决定系数为0.952 5,计算得到相关系数为0.976 0,表明两种方法得到的平均粒径基本相等,可以互相代替;标准偏差相关方程为y=0.906 2x 0.109 6,决定系数为0.971 2,相关系数为0.985.而偏态和峰态较为离散,不具有相关性.造成这两种结果差异的主要原因在于计算原理不同.图解法统计样品的90%子样,矩值法统计样品粒度分布的总体特征.偏态注重粒度分布的尾部,峰态关注峰的宽窄,且由于古土壤呈明显的双峰分布,因而高阶偏态和峰态差异显著.通过对比研究发现,矩值法计算的粒度参数对下蜀黄土研究具有更高的精确性和可靠性.     

基于MATLAB编程的沉积物粒度计算方法与结果对比研究

以Folk-Ward图解法和Mc Manus矩值法公式为基础,利用MATLAB软件编程编出一套完整的计算粒度参数程序.然后以海州湾潮滩岩芯沉积物为例,分别计算其图解法和矩值法粒度参数并进行粒度含量和参数结果的比较.结果表明,海州湾潮滩岩芯HZ01沉积物样品以粉砂为主,含量平均值为84.7%.其次是黏土,含量为14.6%,砂含量最少,约为0.6%.图解法计算得到平均粒径范围介于7.14Φ~7.71Φ之间,分选系数范围为1.29~1.51,偏态值范围为-0.01~0.11,峰态值介于1.04~1.18之间;矩值法计算得到平均粒径范围为7.24Φ~7.81Φ,分选系数范围为1.29~1.6,偏态值介于0.12~0.98之间,峰态值介于1.71~2.3之间.相关性分析表明两种方法计算的平均粒径与分选系数具有很高的相关性,相关系数分别为0.99和0.94,通过了95%的显著性检验,可以相互替代.而偏态值和峰态值则不具有相关性,相差较大,不可转换.     

大理盆地隐仙溪河道沉积物粒度分布特征

通过单人系统取样,用筛析法对云南大理盆地隐仙溪河道沉积物进行了粒度分析。结果表明,河流上游以砾石沉积为主,平均质量分数(含量)达57.92%以上,砾石粒径以10～50cm为主,在砂质沉积物中以粗砂为主,其含量达28 35%,中细砂含量只有13.76%;河流中游虽然也以砾石沉积为主,但砾石粒径明显变小,以5～10cm为主;河流下游则以砂质沉积物为主,其中中砂、细砂和粉砂总含量高达77.64%,尤其是细砂和粉砂含量显著升高,分别达到27.96%和32.26%,而粗砂和砾石含量明显降低。不同河段沉积物粒度及其含量的变化主要受水动力条件、地形坡度和搬运距离控制,但搬运距离与沉积物粒度之间不存在简单的线性对应关系。     

东海内陆架EC2005孔沉积物磁化率与粒度组分的相关性研究

对位于浙-闽沿岸泥质带的EC2005孔长岩芯(6 020 cm)进行了磁化率和粒度测量,分析了沉积物不同粒级组分和磁化率大小变化的相关关系.通过计算两者的相关系数,认为在整段岩芯上两者呈正相关,且磁性颗粒主要赋存在粗颗粒物质中.磁化率与>63 μm的组分含量的相关系数为0.510,而对<4 μm乃至<16 μm的组分,与磁化率呈反相关,相关系数可达-0.644.在不同沉积相中,磁化率和不同粒度组分含量的相关关系有所不同.前三角洲相和前滨相沉积物的磁化率和粒度组分没有表现出明显的相关性;三角洲前缘相和三角洲平原相沉积物磁化率和粒度的相关性与整段岩芯的相似;浅海相沉积物4～16 μm的组分与磁化率呈较强的反相关.600～2 806 cm的沉积物可能遭受了早期还原成岩作用,导致磁化率与粒度组分的相关程度降低.水动力条件是影响两者相关性的重要因素.水动力条件强,则两者相关性较好;水动力条件较弱,则两者基本不相关.磁化率和粒度组分的相关性还受到物源变化、分选程度的影响.磁化率和粒度的组合特征蕴含了一定的古气候信息.全球性的气候事件如新仙女木事件、8-2 ka冷事件在粒度参数中都有较好的响应,相比之下磁化率数据的变化幅度没有粒度数据强烈,可能与磁化率的多种控制因素有关.     

大理盆地隐仙溪河道沉积物粒度分布特征

通过单人系统取样,用筛析法对云南大理盆地隐仙溪河道沉积物进行了粒度分析。结果表明,河流上游以砾石沉积为主,平均质量分数(含量)达57．92％以上,砾石粒径以10～50cm为主,在砂质沉积物中以粗砂为主,其含量达28．35％,中细砂含量只有13．76％;河流中游虽然也以砾石沉积为主,但砾石粒径明显变小,以5～10cm为主;河流下游则以砂质沉积物为主,其中中砂、细砂和粉砂总含量高达77．64％,尤其是细砂和粉砂含量显著升高,分别达到27．96％和32．26％,而粗砂和砾石含量明显降低。不同河段沉积物粒度及其含量的变化主要受水动力条件、地形坡度和搬运距离控制,但搬运距离与沉积物粒度之间不存在简单的线性对应关系。     

云南抚仙湖沉积物粒度分维特征及环境意义

通过对抚仙湖沉积物粒度特征的研究,分析了湖泊沉积物粒度指标与分维值的变化特征及其相关性,探讨了深水湖泊沉积物粒度分维特征指示的环境意义。结果表明:抚仙湖沉积物主要由粉砂和黏土质粉砂组成,分别约占14.71%和85.29%;湖泊沉积物分选性较差,呈极负偏态,峰态从很窄到极窄,平均粒径变幅较小,在7.10～8.45μm之间波动,均值为7.76μm;其分维值的变化范围为1.81～2.76,较其它粒度参数显著,均值为2.36,所对应的相关系数为0.94～0.99,指示了抚仙湖沉积物粒度分布具有显著分形特征。同时,抚仙湖沉积物分维值与平均粒径、分选系数、峰态间存在显著的正相关关系,说明湖泊搬运营力与区域沉积环境的变化、粒度分维值均具有较好的响应。通过对比抚仙湖流域自1700年来人类活动的记录发现,频繁的人类活动导致流域变化均与湖泊沉积物中记录的分维值极值具有较好的对应。因此,分形研究在深水湖泊中的应用,将为进一步研究区域沉积环境特征提供科学依据。     

用EXCEL计算沉积物粒度分布参数

介绍了用ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＥｘｃｅｌ软件对平均值、标准差、偏度和尖度等沉积物粒度分布参数进行统计计算（矩法计算）的方法,包括函数的调用和具体操作过程。该方法操作简单、快捷,使过去完全无法对大量样品进行的粒度参数统计计算变得极其容易。在计算速度、可靠性、适用性以及绘图功能等方面,用Ｅｘｃｅｌ对沉积物进行粒度分布参数的统计计算都显著优于图解法粒度计算和各种用于粒度分析的图像分析系统。此外,该方法也可用于油层物理研究中的孔隙和喉道分布参数的计算。     

中国主要红树林区沉积物粒度分布特征

沉积物粒度分布是物质来源、沉积区水动力环境、输移能力和输移路线的综合反映,也是影响物质分布的重要因素.本文结合各种环境因素对中国主要红树林区表层沉积物的粒度分布特征进行了分析.结果表明,中国红树林区表层沉积物中粒度分布呈现砂粒>粉粒>粘粒和粉粒>砂粒>粘粒两种趋势.砂粒与pH值、盐度显著负相关,粉粒和粘粒与pH值、盐度显著正相关.     

澧水下游漫滩沉积物粒度特征及其环境指示意义

通过对澧水下游野外考察、河漫滩沉积物取样和沉积物粒度分析,以期探讨澧水下游漫滩沉积物的粒度特征及其与环境的相互关系.结果表明,澧水下游漫滩21个站点沉积物中黏土-粉砂-砂含量的百分比平均值分别是13.4%、58.15%、28.36%;平均粒径(M_Z)的范围在3.18~6.28Φ、标准偏差(σ_I)的范围在2.72~1.69、偏度(Sk_I)的范围在-0.21~0.57、峰态(K_G)的范围在0.80~1.27、中值粒径(D_(50))的范围在2.24~6.24Φ.澧水下游漫滩沉积物的粒度分布与河水动力条件呈正比关系,河水动能越强,沉积物粒度越大,反之沉积物粒度越小.这与河流系统的自身行为和人类活动等因素有关,河流拐弯和汇合等使河流流速变大,沉积物的颗粒也相对变大,砂组分比重增加;人类活动如农业灌溉使河流径流量显著减少,河流水动能减弱,沉积物颗粒随之变小.     

杭州湾庵东浅滩潮坪层序粒度特征及应用

庵东浅滩位于潮差和流速急剧变化的杭州湾南岸,不同断面潮坪沉积物粒度特征明显不同,但粒度参数的垂向变化却是有规律的,并可相互对比.依据粒度参数可进行潮坪沉积亚相的划分,其中砂和粘土的体积分数是主要依据,分选系数是重要依据,偏态和峰态变化比较复杂,只具参考价值.由沉积物粒度特征确定的高、中、低潮坪界线与仅依潮位划分的界线相似,仅位置有所区别,但前者能更好地反映沉积与动力之间的关系,而且更便于古代潮坪沉积的对比研究.采用粒径趋势分析方法推断钻孔岩芯中沉积物的净搬运方向,其结果与已知潮流向基本一致,说明趋势分析方法在钻孔沉积物输运方向的研究中也有一定的适用性,可用于古流向研究.     

剥谱方法解析海洋沉积物粒径谱

建立了剥谱解析沉积物粒径谱方法，该方法用高斯函数表示每个组分的粒径谱，由总谱数据确定高斯函数参数．应用该方法对胶州湾沉积物粒径谱进行了分析．分析结果显示：胶州湾不同站点沉积物的细粒径组分比较相似．显示其来源一致性；粗粒径组分则随着采样站点的不同存在显著的差异．     

鄂西七姊妹山泥炭藓湿地沉积物粒度特征及其环境意义探讨

以鄂西七姊妹山泥炭藓湿地QZMS钻孔沉积物为研究对象,通过AMS14C测年、岩性特征与沉积物粒度综合分析,探讨了鄂西南山地13 000 cal. a BP以来的沉积环境变迁.研究结果显示：QZMS钻孔沉积物粒度组成主要以细粉砂和中粉砂为主,频率分布曲线均为单峰分布,由下至上,峰度由宽到窄,偏度从近于对称到正偏,揭示了搬运动力和沉积环境的演变过程;综合分析结果表明研究区沉积环境演化可分为4个阶段：1) 12.9～11.6 cal. ka BP,气候波动频率高,但幅度较小,水动力条件相对较弱;2) 11.6～10.2 cal. ka BP为晚更新世向全新世的过渡阶段,水动力条件持续较弱,环境相对稳定;3) 10.2～7.7 cal. ka BP早全新世,气候变得暖湿,水动力条件较前一阶段有所增强,泥炭藓湿地开始形成;4) 7.7～2.0 cal. ka BP气候暖湿,水动力条件达到最强,峰度和偏度波动频率低,但幅度增大,为沼泽湿地环境.研究表明七姊妹山泥炭藓湿地沉积物的粒度粗细与区域内水文条件和物源的变化密切相关,借助粒度组成和参数特征,可反演该区域的沉积环境演变,揭示泥炭藓湿地发育形成的过程,为该地区泥炭藓湿地的保护和气候环境变化研究提供科学参考.     

High-precision uranium-series dating of lacustrine carbonates from Daihai Lake

Ages of small aragonite samples retrieved from sediments from the Daihai Lake are determined by using the Thermal Ionization Mass Spectrometry (TIMS) technique. The ages of the samples range from (8740±601) to (10446 ±489) a, with a precision of 2%–3% for non-corrected dating ages and 4.7%-9.8% for corrected ages respectively, and are consistent within the deviation range. At about 10.5 ka BP, the grain-size of the sediments coarsens sharply, the frequency curves of grain-size distribution show coarse grain dominated single-double kurtosis, indicating cooling, decreased hydrodynamic conditions and increased wind influence procedure. This is in good agreement with previous results obtained from the Daihai Lake, which suggests that the climate was cold and the lake surface was shrinking. The TIMS ages of the sediments are therefore believed to be credible.     

粗粒土类别的分形图解

基于分形理论,同时考虑粗粒土的随机性、非规则性,应用随机模糊方法研究了粗粒土的粒度分布分维,讨论了粒度分布分维与粗粒土的均一性、粗度和级配的相互关系。研究发现粗粒土是分形粒子,具有分形效应,细粒土是以分形分布的方式充填到粗粒土之间的,粗粒土组成的结构为分形结构,据此给出了5种粗粒土的典型分形图形并揭示了其特有的性质。结果表明,粒度分布分维是刻画粗粒土特征的有效参数,应用该参数可以控制集料颗粒粒径,达到优化级配、增大集料密度的目的。最后给出了应用粒度分布分维控制颗粒粒径的理想分形级配图形。     

新月形沙丘表面粒度特征对沙丘发育规模及风向变化的响应——以塔克拉玛干沙漠东南缘新月形沙丘为例

以塔克拉玛干沙漠东南缘新月形沙丘为研究对象,分析3个不同发育规模和相反风向作用后沙丘表面沉积物粒度参数,得出以下结论:1）新月形沙丘表面沉积物以砾石和极粗沙为主,二者总占比79.09%,与之对应的,沉积物概率累积曲线多以蠕移质为主,其次为跃移质．沙丘形态及其表面微地貌变化,使得沉积物粒度特征在沿风向的不同断面呈现3种模式:迎风坡脚最粗、沿迎风坡经丘顶/脊线至背风坡脚逐渐变细,分选丘顶/脊线最好、由此分别至迎/背风坡脚变差;迎风坡上/下部最粗、由此至迎/背风坡脚变细,分选丘顶/脊线最好、由此至迎/背风坡脚变差;迎风坡上/下部最粗、由此至迎/背风坡脚变细,分选迎风坡脚最好、沿迎风坡经丘顶/脊线至背风坡脚变差．2）随沙丘高度增加,迎风坡和背风坡沉积物先变细后变粗,丘顶/脊线逐渐变粗,但分选性均变好;两翼角沉积物粒径差值增大,粒径粗、分选好的短翼角变为长翼角．3）相对于区域主风向（NE）,反风向（SW）作用后,迎风坡沉积物变细、分选变差,丘顶变粗、分选变好,背风坡脚变细、分选无明显变化．迎风坡表面和背风坡脚细沙、极细沙和粉沙总占比增加,砾石和极粗沙总占比减少;丘顶正相反．      

Mathematical approach to sedimentary component partitioning of polymodal sediments and its applications

Most continental sediments are composed of overlapped components, whose grain-size follows a type of distribution function. The components and the function type of a sample are determined on frequency and cumulative curves of grain-size distribution so as to designate the function formula. The function parameters can be estimated by fit ting designated function to measured grain-sized data of the sample, which simultaneously achieves numerical partitioning of the components. Genetic analysis of hydraulic and aeolian sediments demonstrates the following environmental impli cations. Fluvial sediment is composed of isolated saltation and suspension component. The sediment in drainage closed lakes is dominated by suspension silt-clay component, with little portion of saltatory sand. Fine sand conponent makes up a majority of desert sand overlapped with small portion of fine dust. Loess is composed of overlapped short-suspending silt component and long-suspension fine component. Long-suspension fine dust is the unique component of deep-sea aeo lian sediment. The fine component shows constant grain-size distribution and genetic connection from desert sand, loess of Northern China to Northern Pacific Ocean, which is transported mainly by westerly stream and dispersed in whole stratosphere to form the background dust.     

表土粒度特征对风蚀荒漠化的响应

 为了阐明风蚀对表土粒度特征的影响,采用时空替代法选择毛乌素沙地5 种不同利用类型的土地（草地、新垦耕地、7~8 年耕地、>20 年耕地、沙丘）,以其表层土壤（0~1、1~2、2~3、3~4、4~5 cm）为研究对象,通过野外实地采样和室内实验相结合的方法进行土壤机械组成与土壤颗粒分形分析。结果表明：1）5 个样地表层土壤机械组成均以细沙质量分数最高,为62.52%~80.40%,粗沙质量分数最低,仅为0.16%~0.43%,不同粒级土壤颗粒的质量分数高低排序为：细沙>中沙>极细沙+粉沙>粗沙,说明研究区土壤基质组成以细沙为主,沙物质分选好;2）5 个样地不同采样深度上的粗沙和中沙质量分数从大到小为0~1 cm>1~2 cm>2~3 cm>3~4 cm>4~5 cm;细沙质量分数各层次之间差异不显著（P=0.4558）,以0~1 cm 层的质量分数最低;极细沙+粉沙的质量分数0~1 cm和1~2 cm层显著低于其他3层（P=0.0126）,表明从草地到沙丘的演化是一个主要以极细沙+粉沙质量分数减少的风蚀荒漠化过程;3）土壤颗粒分形维数与极细沙+粉沙的质量分数呈极显著正相关关系,D=0.3661lnx+1.3409（P<0.0001）。5个样地的土壤颗粒分形维数存在极显著差异（P<0.0001）,从大到小依次为：草地（2.579）、新垦耕地（2.479）、7~8年耕地（2.361）、>20年耕地（2.100）、沙丘（1.716）。因此认为土壤颗粒分形维数可替代土壤机械组成来表征土地风蚀荒漠化的程度。     

浙江省内不同成土母质红土粒度特征比较

浙江省内7个典型红土剖面红土粒度测试表明：（1）浙江省内红土发育母质多样,沉积环境和母岩性状对红土粒度特征的控制意义较为显著,粒度组成能够有效区分不同成因的红土类型．（2）金华汤溪（TX）、浦江上山西南（SSSW）、安吉（AJ）、金华湖海塘（HHT）剖面红土以粉砂粒组占优势,粘粒含量次之,但TX、SSSW、AJ剖面砂含量很小,均值0．13％～1．18％;HHT剖面125～2000μm之间粗粒组分明显．前者显示风成特性,后者受风动力以外其他近源动力改造．风成特性加积型红土的存在对于认识第四纪期间风尘沉积物在长江以南地区的分布和季风演化信息具有重要意义．（3）基岩风化壳型红土的粒度组成因母岩性质而不同．相比较,众数峰值以砂岩红土最粗（30—63μm）,花岗岩红土次之（15—30μm）,玄武岩红土最细（4—6μm）．此外,花岗岩红土在125～2000μm之间有明显的中粗砂组分;玄武岩红土在0．2—1．0μm之间有明显的粘粒组分;砂岩红土除众数粒度峰外,在2—4μm以及0．2—1．0μm之间还存在多个分量．玄武岩红土比砂岩和花岗岩红土更均化．     

土石分形检测中的数字图像处理方法研究

土木工程人员经常用粗料颗粒分布分维、粗料轮廓分维这些结构指标作为土石混合体定量化研究的依据,用以解释土石混合体的力学特性,并以这些参数作为土石混合体工程分类的依据。目前技术人员以手工筛分实验来计算粒度分维数。展开对土石混合体微结构研究,劳动强度大,操作不便,极大地制约了对土石混合体微结构的研究。提出了利用数字图像处理技术来测量土石混合体分形维数的方法。实验验证结果表明,该方法减轻了工程技术人员手工检测的劳动强度,实用有效。