MATLAB CFTool在图解沉积物粒度参数计算中的应用

沉积物粒度参数是用来表征粒度分布特征的数值,包括平均粒径、分选系数、偏态和峰态等。计算沉积物粒度参数的方法主要有矩算法和图解法2种,其中图解法必须通过手工作图求累积曲线,对批量样品粒度参数计算是一项相当繁琐的工作。文中提出的方法将图解求沉积物样品的累积曲线百分位数的过程转化为对概率累计曲线的模拟和插值问题,为了保证数据的单调性和形状,利用MATLAB CFTool中Shape-preserving插值方法快速准确求解批量样品概率累计曲线上第5、16、25、50、75、84、95百分数所对应的值粒径,进而由Folk-Ward图解法公式求得粒度参数,并与传统手工作图方法计算的粒度参数进行比较。结果表明,该方法拟合效果理想,计算结果可靠,明显提高图解粒度参数计算效率。     

鲁南沿海沉积物分布规律的研究

根据１５００多个表层底质样品分析资料，将本区沉积物分为１２种主要类型，并结合其他资料阐述沉积物分布特点。根据重力取样管，钻孔及浅地层资料，分析研究了沉积物厚度和来源。利用计算所得的沉积物结构参数（ＭＤΦ、ＱＤΦ、ＳＫΦ）分析了沉积环境，探讨了沉积物粒度特征和沉积机理。     

现代黄河口南岸海洋沉积环境分析

根据在现代黄河口南岸采集的45个表层沉积物样品与5个柱状沉积物样品的粒度测试结果,研究了现代黄河口南岸沉积物的类型与空间分布特征。通过粒度参数计算和聚类分析方法绘制了粒度概率累积曲线,探讨了沉积物粒度分布特征与物源和沉积动力环境间的关系。现代黄河口至广利河河口的沉积物颗粒呈"粗—细—粗"分布,表层沉积物分为粉砂质砂和砂质粉砂2种类型。通过分析对比柱状沉积物不同深度粒度频率曲线与概率累积曲线,结合对沉积环境和沉积速率的分析,认为黄河河道摆动是影响沉积环境的主导因素。通过对比典型潮滩剖面丰枯季节粒度概率累积曲线发现,广利河在局部区域对沉积环境产生一定的影响。研究表明:黄河改道是影响沉积环境的主导因素,同时,广利河等沿岸河流在河口局部区域对原有沉积环境有一定的改造作用,至莱州湾南岸,沿岸小清河、弥河等河流取代黄河成为影响沉积环境的主导因素。     

长江河口区末次冰期以来沉积物的粒度特征及水动力条件

在岩心观察和沉积相研究基础上,对长江河口区H1孔末次冰期以来沉积物样品进行了粒度分析,讨论了沉积物粒度特征与水动力条件演化关系。分析表明,研究区末次冰期以来先后经历了河床、河漫滩、河口湾、浅海和三角洲等5种沉积环境。其中,河床相砂含量很高,平均粒径和环境敏感粒级最粗,分选变化较大,概率累积曲线主要为跳跃总体为主的两段式,频率分布曲线为单峰式且主峰粒径大;河漫滩沉积物整体粒度较细,以粉砂为主,分选较稳定,累积曲线仍以两段式为主,但悬浮总体比例较河床相高,环境敏感粒级更细;河口湾沉积物明显分异为粗细两类,分选波动较大,累积曲线主要为具过渡段的跳跃总体为主的两段式,双峰式粒度频率分布;浅海相平均粒径最细,分选性差但稳定,具悬浮一段式的累积曲线,粒度频率分布为单峰式且主峰粒径很小,环境敏感细粒组分分布宽泛;三角洲沉积物主要为砂和粉砂,分选性相对较好,累积曲线为跳跃总体为主的两段式,单峰式粒度频率分布但主峰粒径变化较大。总体上,H1孔沉积物的粒度特征能较好地反映研究区末次冰期以来沉积环境水动力条件"强—较弱—较强—弱—较强"的变化过程。     

前处理方法对北黄海沉积物粒度的影响

采用不同方法对北黄海底质样品进行了粒度分析前处理，以探讨有机质和碳酸盐对北黄海沉积物粒度的影响。结果表明，去除有机质或碳酸盐后，粗粒沉积物（呈双峰分布）粒度分布的峰态明显变宽，平均粒和戏及粗颗粒（＞32μm）组分含量明显增加；而细粒沉积物的粒度分布发生明显细偏，表现为众数的细化及平均粒径和粗颗粒含量的降低。北黄海底质沉积物的有机碳含量变化与沉积物的平均粒径呈明显的负相关，暗示了浅海沉积物中有机碳的输运和积聚主要是伴随着细颗粒组分发生；而碳酸盐含量同沉积物粒度的关系不甚明确，可能与沉积物物源的关系更为密切。     

厦门胡里山西侧海滩沉积物粒度特征分析

研究区海滩沉积物的粒度分析结果显示，（１）该区海滩中潮位线一带浅表层物质主要由粗砂至细砾级的颗粒组成，平均粒径为－０．１φ。粒度组成上有２－３个次组分，各组分的众数位分别平均为－１．２、０．４和２．５φ。（２）概率值累积曲线的各段呈“陡－缓－陡”的排布模式，与Ｖｉｓｈｅｒ的海滩沉积物的典型模式不同。     

华南沿海若干砂质海滩沉积物粒度特征的分析

根据2003年7月在华南沿海12个砂质海滩所取得的76个沉积物样品（其中次表层样品36个,不计入研究范围）,就该区的沉积物粒度特征展开论述。为了便于分析其沉积物粒度特征,我们把华南沿海12条海滩剖面根据岸滩形态和成因将华南砂质海岸划分为岬湾型砂质海岸、沙坝-渴湖型砂质海岸和夷直型砂质海岸三大类。阐述了不同类型海滩的表层沉积物的粒度特征、类型、分布以及粒度的沿程变化特征。     

激光粒型分析法在砂质沉积物粒度分析中的应用

对辽宁海岸带75个砂质沉积物样品分别采用激光粒型仪与筛分法进行粒度测试,并对两种方法所测样品的各组分含量及粒度参数进行对比分析,探究两种分析方法之间的相关规律,从而将激光粒型仪应用于粒度分析中。结果表明,激光粒型仪所测样品的粗砂及砾石含量比筛分法所测结果偏高,而所测中、细砂含量较低,且前者所测样品的中值粒径及平均粒径均偏高,由此可得出激光粒型仪所测沉积物样品粒度偏粗。通过相关性分析得出,两种测试方法所测样品的各组分含量及粒度参数相关性均较好,其中中值粒径与平均粒径的相关系数均大于0.9。     

湛江海区海岛潮间带表层沉积物特征及对沉积环境的指示

为全面揭示潮滩沉积物粒度数据中蕴含的水动力环境信息以及水搬运方式与粒径的对应关系,采用了C-M图解、粒度累积曲线、R型聚类分析和R型因子分析等方法,对湛江海区海岛136个潮间带表层沉积物粒度样品进行综合分析。结果表明,弱水动力沉积的细粒组分含量稳定,受海水扰动影响,粗粒组分含量不稳定;C-M图解、粒度累积曲线及因子分析反映的水动力环境一致,潮间带主要有三种沉积物搬运方式:悬移、推移和跃移,悬移对应的粒径为5φ~>11φ;推移对应的粒径为<1φ~1φ;跃移对应的粒径为2φ~4φ。因此,潮间带对沉积物粒度特征的综合分析能较好地指示水动力环境。     

埕北海域底质沉积物粒度分布特征及其动力环境意义

通过分析181个埕北海域底质沉积物样品的粒度资料,并应用Flemming三角图示法对研究区进行沉积动力环境分区,结果表明:研究区底质沉积物主要为粉砂质砂、砂质粉砂、粉砂和黏土质粉砂4种类型,整体上由岸向海粒度呈现细-粗-细的分布特征,且呈条带状与岸线平行;粒度相对较粗,粒径频率曲线多以单峰为主,分选中等偏差,多为正偏;沉积动力环境分区表明该海域沉积物多以悬浮和跃移为主;粒度特征和沉积动力强度以6 m和12 m等深线为轴对称分布,12 m水深等值线两侧沉积物的分布类型和运移趋势主要受季节的风浪变化控制,6 m水深等值线两侧沉积物分布和运移趋势主要受波浪破碎的紊流作用控制。     

基于粒度分布曲线的邻近传播聚类算法在沉积环境识别中的应用——以白洋淀地区为例

以白洋淀地区出露的22个沉积剖面中沉积物的粒度数据为研究对象,利用邻近传播聚类算法(AP聚类算法)进行聚类分析,并与已知典型沉积环境形成的沉积物粒度频率分布曲线进行对比,探讨了基于沉积物粒度特征的邻近传播聚类算法在沉积环境识别中应用的可行性以及白洋淀地区不同沉积环境的粒度特征。结果表明:邻近传播聚类算法能够将相同或者相近动力条件下形成的沉积物聚为一类,挖掘沉积物粒度数据中蕴含的沉积动力信息;所有样品的沉积物粒度频率分布曲线划分为11类簇;考虑到同一沉积环境中动力条件的变化,将聚类结果得到的分布范围、形状相近的11簇曲线进一步合并为4组曲线,并与已知典型沉积环境粒度曲线进行对比,识别出湖沼相、湖相、河流相、洪积相等4种主要的沉积相。其中,湖沼相与湖心相沉积环境、湖滨相与河漫滩相沉积环境形成的沉积物粒度组分相近。湖沼相与湖心相、湖滨相与漫滩相、河床相的沉积物粒度主要组分分别为细粉砂、粗粉砂、细砂或粗砂,洪积物中粗粉砂、中砂、粗砂含量相近,呈多峰态。邻近聚类传播算法可为沉积环境动力条件反演、分区等提供潜在的新手段。     

不同的前处理方法对南黄海沉积物粒度测试的影响

选取多个南黄海表层和浅表层的沉积物样品,分别以两种方法做前处理并采用激光粒度仪测试后,通过测试结果的对比,来探讨不同前处理方法对南黄海沉积物粒度测试的影响。南黄海的样品经过有机质和碳酸盐去除处理与未经过处理所测得的粒度概率分布曲线和粒度参数进行比较,结果显示,粒度概率分布曲线其峰值数、峰态及粒径分布范围发生明显变化,对水动力条件分析具有一定的影响作用;而粒度参数则具有平均粒径增粗、分选变差、偏度更为正偏、峰度更宽等特征,但多数没有改变参数的描述等级。这些粒度特征与南黄海沉积物中碳酸盐和有机质含量较低有关。因此,对不同海域沉积物进行粒度分析时,应首先通过对比实验优选合适的前处理方法,以得到符合调查研究要求的粒度参数结果。     

东海沉积物粒度概率曲线的成因类型划分

本文以东海97个站位的粒度概率资料的因子分析和群分析为主要手段,结合单个样品概率曲线的成因特征判别,将东海表层沉积物初划为九个成因类别。为进一步研究沉积物的成因环境和建立东海陆架沉积模式提供素材。图13,表2,参考文献7。     

东太平洋海隆（EPR）13°N热液区附近沉积物粒度特征

2003年中国海底热泷硫化物调查航段在EPR西侧取得了E271与E272站住的小箱体柱状样品，通过对这些样品采用酸化和未酸化两种前处理方法的粒度分析，结果表明样品受热液活动影响不强烈；粒度分布曲线表现为多峰分布，为多种物源共同叠加沉积的结果，其中以生物源与火山源为主．因此谈地区的沉积物源虽然有热液活动的贡献，但是较其它来源的沉积物所占的比例较小。     

海洋沉积物粒度参数3种计算方法的对比研究

海洋沉积物粒度参数是反映沉积物物质来源及水动力条件的敏感性指标。目前国内对海洋沉积物粒度参数计算方法并不完全统一,制约了粒度数据的整合和使用。利用长江口外近海348个表层沉积物粒度数据,分别使用Folk和Ward的图解法公式、Collias等的矩法公式和McManus的矩法公式进行了粒度参数的计算。运用相关分析和基本统计分析等方法,讨论了不同方法计算结果间的差异和影响因素。结果显示:图解法与矩法计算的平均粒径和分选系数分别呈显著线性相关,且不受沉积物物质来源的影响。对于偏态和峰态,3种不同方法计算结果的相关性较低,甚至表现为不相关。不同方法计算的沉积物粒度参数的差异性均与沉积物类型和频率曲线分布形态有关。当物质组成均匀、频率曲线近正态分布时,不同方法计算的粒度参数的相关性显著提高。当沉积物较粗或较细时,粒度分布偏离正态且具有明显尾部特征,用不同方法计算结果的差异会随之增大。对3种不同公式综合对比认为Collias等的矩法公式反映沉积物粒度分布特征更加灵敏、可靠,建议在进行资料整合时采用。     

东太平洋海隆(EPR)13°N热液区附近沉积物粒度特征

2003年中国海底热液硫化物调查航段在EPR西侧取得了E271与E272站位的小箱体柱状样品,通过对这些样品采用酸化和未酸化两种前处理方法的粒度分析,结果表明样品受热液活动影响不强烈;粒度分布曲线表现为多峰分布,为多种物源共同叠加沉积的结果,其中以生物源与火山源为主。因此该地区的沉积物源虽然有热液活动的贡献,但是较其它来源的沉积物所占的比例较小。     

长兴、横沙两岛潮滩沉积物的粒度概率及其分析

通过对长兴、横沙两岛潮滩沉积物粒度概率曲线的分析，揭示了潮滩沉积物的以下特点：１．以跃移组分为主，悬移组分次之，滚动组分极少；２．随着沉积物的变细，跃移组分含量呈减少趋势，悬移组分相反；３．跃移和悬移组分具有显著的双段式特征，反映了潮流的双向搬运和沉积作用；４．跃移－悬移组分的临界粒径（ψ）与样品的平均粒径Ｍ（ψ）之间呈抛物线型正相关。     

广东川山-阳江海区海岛潮间带表层沉积物粒度特征与沉积环境的关系

为探讨沉积物粒度与沉积环境的关系,通过粒度累积曲线、R型聚类分析和R型因子分析等手段对川山-阳江海区海岛126个潮间带表层沉积物样品沉积物粒度进行综合分析。结果表明弱水动力沉积的细粒组分含量稳定,受海水扰动影响,粗粒组分含量不稳定。沉积作用与粒径存在较好的对应关系：悬移沉积对应的粒径为5φ->11φ;推移沉积对应的粒径为<-1φ-1φ;跃移沉积对应的粒径为2φ-4φ。     

杭州湾地区末次冰盛期第一硬质黏土层粒度特征及其环境意义

对于沉积物粒度分布特征的研究是衡量沉积介质能量,判别沉积地理环境和水动力条件的最基本方法之一。对杭州湾地区河姆渡钻孔的末次冰盛期第一硬质黏土层样品进行系统的粒度分析,并与典型黄土、古土壤、下蜀土及河流相、湖相样品进行对比后发现,该层位样品所显示的粒度分布特征与湖相沉积物极为相似,而与下蜀土及河流相沉积物有所差别。从粒度分布的角度推断,该区第一硬质黏土层的沉积环境为河湖相。     

金州湾表层沉积物粒度特征及沉积环境

通过对金州湾海域72个表层沉积物样品进行粒度分析,探讨了金州湾表层沉积物物质组成和粒度参数的分布特征,根据粒度参数特征,利用Q型聚类分析将研究区划分为3组沉积区,结合粒度频率分布曲线、粒度概率累积曲线和C-M图阐述沉积物的粒径组成、沉积动力条件和沉积物的搬运沉积条件。结果表明：研究区沉积物类型为粘土质粉砂、粉砂质砂、砂质粉砂、砂和砂 粉砂 粘土。研究区可划分为3种沉积环境,Ⅰ组沉积环境：沉积物类型以砂质粉砂和粘土质粉砂为主,粒径较小,含部分粗组分颗粒物,分选差,粒度频率分布曲线呈双峰,形成较为封闭静稳的海湾环境;Ⅱ组沉积环境：沉积物类型以粘土质粉砂为主,粒径小、分选较差 差,沉积环境较为复杂,为受潮流和沿岸流作用的沉积环境;Ⅲ组沉积环境：沉积物类型以粉砂质砂和砂为主,粒径较大、分选较差,为受潮流和海流影响的沉积环境。整体上由东向西,沉积物呈现出细 较粗 粗的变化趋势。其原因在于机场人工岛的建设阻挡了潮流和海流的作用,导致东部的I、Ⅱ组沉积环境形成较为封闭的环境;Ⅲ组沉积环境为离岸较远的海洋环境,水动力较强,海洋性特征明显。因此机场人工岛的建设对金州湾海域沉积物的分布产生了显著影响。