南海沉积物图解法和矩值法粒度参数计算及对比

粒度参数是海洋沉积物的基本特征,其计算方法的选择导致粒度参数的差异成为制约沉积物粒度数据同化的主要因素之一.基于传统图解法的基本原理,发展了分段低次线性插值方法用于图解法的粒度参数快速计算,使用该方法和矩法分别计算了南海172个表层沉积物粒级参数,并对2种不同方法计算的结果进行相关性验证.结果表明:2种方法得到的平均粒径、分选系数、偏态和峰态分别呈显著相关,且相关性依次降低.通过与前人的研究结果对比,发现2种方法计算的平均粒径和分选系数相关性较为稳定,基本不受沉积物类型的影响;而偏态和峰态值与沉积物物质组成密切相关,物质组成单一稳定,则相关性较高,反之表现为不相关.因此,在资料整合同化处理过程中应充分考虑2种参数计算结果的差异.     

图解法和矩值法估计海岸带沉积物粒度参数的差异

粒度参数的计算方法主要有图解法和矩值法两种,为了比较不同方法计算结果的差异,利用新近在莱州湾南岸获取的LZ908孔岩心,在粒度分析的基础上,综合运用相关分析、回归分析、聚类分析等统计方法,从参数计算过程、沉积物粒度分布形态(多峰态粒度特征)等方面讨论了两种参数估计方法对计算结果的可能影响及其影响因素。结果表明:平均粒径、标准偏差相互替代的程度高,而偏度、峰度相互替代的程度低,或者不可替代;两者的差异是由各自本身的计算过程引起的,是沉积物粒度分布特征的一种反映,并且与沉积水动力条件密切相关。     

图解法和矩法计算泉州湾表层沉积物粒度参数的对比

通过在福建省泉州湾海域采集的70个表层沉积物样品,对粒度参数采用了图解法和矩法2种不同的计算方法,然后将得到的2组数据进行对比。结果表明,2种计算方法得到的2组粒度参数值具有不同的相关性。平均粒径具有高度相关性,可以互换;分选系数具有显著相关性,也在一定程度上可以互相代替;偏度和峰度分别具有微弱相关性,差异较大,不能互相代替。再根据不同参数的等值线图对比,可以看出矩法计算结果在显示沉积物粒度特征横向上的变化时更具有灵敏性。通过对2组粒度参数进行Q型聚类,其结果与沉积物粒度概率曲线分类相当吻合,矩法比图解法划分得更详细。分析结果显示,矩法在计算泉州湾表层沉积物粒度参数上具有更好的效果,并且矩法含有更多的数据信息,建议在数据处理时采用。     

图解法和矩值法粒度参数的定性对比：以琼州海峡岸滩表层沉积物为例

前人已开展了大量的关于图解法和矩值法数值结果的相关性分析和相互转换方程的确定工作,但针对定性结果的对比仍较为罕见。本文选取了琼州海峡两岸15个海滩22条断面105个表层沉积物为典型研究对象,分别采用Folk和Ward图解法和Friedman矩值法获取粒度参数结果,构建定量结果的回归关系和对比定性结果的异同。结合前人的研究成果,本文进一步探讨了两种方法结果的可对比性,并分析两种方法的方法差异对沉积物粒度信息提取及使用造成的可能影响。研究结果表明：（1）就定量结果而言,图解法和矩值法计算的平均粒径和分选系数具有强相关性（R² ≥ 0.951）,而偏态和峰态则表现为中等相关（R² = 0.586）和不相关（R² = 0.011）,表明图解法和矩值法计算粒度参数定量结果之间的相关性并不稳定,这与前人的研究结果基本一致;（2）就定性结果而言,图解法和矩值法的结果之间存在较大偏差,分选系数、偏态和峰态不一致的占比分别达30.48%、55.24%和71.43%,这与定量结果的相关性存在一定程度的偏差,表明定量结果的相关性程度并不能完全用于指示定性术语结果的一致性程度。鉴于最大化地揭示沉积物的差异是粒度参数分析方法追寻的目标,在选择何种方法计算粒度参数时需充分考虑沉积物粒径概率分布曲线的特征。本文提供了一个以海滩沉积物为研究对象的图解法和矩值法粒度参数结果对比的典型案例,研究结果有助于提升对粒度参数分析方法的差异、原因和科学使用等方面的认识。     

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。     

图解法与矩值法计算的潮汐沉积粒度参数之差异及其原因解析

采用Folk-Ward图解法(GM)、Friedman-Johnson矩值法(MMFr)和McManus矩值法(MMMc)公式,分别计算了杭州湾顶-钱塘江河口中高潮滩短柱状样395个砂、泥质纹层的粒度参数。比较分析发现,除平均粒径可以完全相互替代外,随着矩值法阶矩数的增加,彼此关系变得越复杂而无法直接相互替代。MMMc矩值法未采用传统统计学法计算偏态和峰度值,目前二者的物理意义尚不清楚,其适用范围有待进一步探讨;由于两种矩值法计算的粒度参数差别较大,鉴于目前MMFr矩值法应用更广泛且物理意义明确,建议统一使用MMFr公式以便于对比研究。砂、泥质(纹)层的粒度参数特征差异明显,沉积物组分分析(反演)进一步表明,二者由各自特征的粗、细组分构成,与各自形成时的水动力条件相符合。由此认为,取样时选相同或单一动力沉积单元进行粒度分析是重要的。运用正态分布函数二组分叠置法(正演)较好地模拟出矩值法与图解法偏态与峰度的复杂关系,其中主次组分的百分含量和众数差值是主要影响因素。随着细组分(次组分)含量的减少,矩值法偏态和峰度值都相应增加,细微地反映了粒度分布的整体变化趋势。但图解法偏态和峰度值发生先增加,到达某一拐点后再减小,这与其只采取有限的若干特征值进行统计和忽略尾部(φ16~φ84)部分的描述,可能是偏态拐点出现的位置在细组分百分含量为35%的原因。图解法与矩值法各具优势,但图解法对于次组分和尾部特征的表述具有不一致性,而矩值法在此方面具有趋同性,更适合于建立统一标准,开展粒度参数的物理意义解释。     

图解法和矩值法所求平均粒径应用对比研究

为了更好的了解图解法和矩值法计算平均粒径的区别,增强历史资料利用率,通过分析两种方法计算原理上的差异,利用某海区沉积物样品粒度测试结果,对两种方法所得平均粒径进行对比,并利用底质参数法分析两种方法所得平均粒径对声波浅海传播影响效果。结果表明,矩值法与图解法所得平均粒径在分析声波浅海传播影响上可以相互替代。     

陇西盆地晚更新世风成堆积物粒度参数的对比

计算了末次冰期旋回陇西盆地的黄土古土壤和风成砂的粒度参数，并对图解法与矩值法粒度参数进行了对比。结果表明，对黄土古土壤来说两种方法所获得的平均粒径基本相同，分选系数、偏度和偏态的相关性逐渐降低，对风成砂和砂黄土来说，除了平均粒径呈较好的线性相关外，其他参数则差别很大。造成这种差异的主要原因是由于它们粒度组分的分布不同所致。图解法主要反映了样品总体中主要粒度组分的粒度特征，而矩值法则反映了样品的总体特征。在沉积环境的分析和比较中，应充分考虑这两种方法的差异，并建立不同的标准。激光粒度仪和吸管法对平行样品测试的图解计算结果表明，粒度参数的变化趋势比较接近。     

沉积物粒度参数和频率曲线对粒级划分的响应

以Φ、Φ/2、Φ/4为粒级间距,分别采用Folk-Ward图解法和Mc Manus矩法计算了粉砂质砂、黏土质粉砂、砂-粉砂-黏土等3类沉积物共136个底质样品的粒度参数,并引用统计学中的单因素方差分析法对每一类沉积物的每一个粒度参数进行分间距计算结果对比。结果表明,各类沉积物在各种计算方法中粒级划分对粒度参数表征粒度分布特征均不构成影响。但粒度频率曲线形态随粒级间距的不同会有变化,同一粒径所对应的频率值在不同粒级间距下有较大差异。因此,在进行动力条件和沉积环境等研究时,必须对粒级间距在粒度分析中的影响给予足够重视。在进行粒度分析时,如果只求粒度参数,采用Φ间距即可,这样可以减小工作量;如果研究沉积环境,建议采用Φ/4间距。     

沉积物粒度参数图解法的电算程序

利用作图法求解海底或海岸沉积物粒度参数可以对粒度资料有总体和直观的认识，易于察觉是否为双众数曲线，并可看出国称重或筛孔不合格而引起的误差，得到沉积物成因的一般认识，因而非常适用于混合的粒度组合。但传统的手工作图法，耗时费力，且有可能产生较大的偶然误差。运用本文所介绍的电算程序，只需将某样品粒度分析资料（值及其所对应的累积百分含量）输入至计算机内，该程序将自动地在屏幕上绘制概率累积曲线，并根据用户要求用福克和沃德（ＦＯｌｋ＆Ｗａｒｄ）公式求出该样品的均值Ｍ２，分选系数δ１，偏度ＳＫＩ，和峰态ＫＧ。…     

应用渔业体长分析方法ELEFAN和SLCA估算鱼类生长参数的研究

本文应用蒙特卡罗模拟方法,通过假设不同的生长参数、样本大小和白噪音水平,模拟出不同假设条件下的鱼类种群时间序列的体长频数分布,再应用体长分析方法ELEFAN(e-lectronic length-frequency analysis)与SLCA(Shepherd's length-composition analysis)估算模拟数据的生长参数K和L∞。用总生长特征φ估算求得生长参数的可靠性。模拟结果表明在大多数情况下ELEFAN比SLCA更能准确稳定地估计生长参数。生长速率和极限体长越大,φ估计值的精确度越高。当体长的白噪音水平小于20%时,估计结果较准确。当样本小于60时,样本越大估计结果越准确;当样本大于60时,样本增大对结果影响不大。应用本文的方法估计西非科特迪瓦的法荷水库的长臂虾(Macrobrachium vollenhovenii)真实渔业数据也得到了较好的结果。     

山东—辽东半岛周边海域沉积物粒度特征对元素化学成分的制约

为研究山东—辽东半岛周边海域沉积物粒度及沉积物类型对地球化学成分的控制作用,分析了该海域135个表层沉积物粒度和常微量元素组成。结果表明,研究区沉积物常微量元素组成与粒度关系密切:SiO2含量与平均粒径大致表现为负相关;Al2O3、Fe2O3、MgO、TiO2、Cr、V、Zn、Co、Ni、Cu与平均粒径大致表现为正相关;而CaO、K2O、MnO、Na2O、P2O5、Ba、Sr、Zr、Pb则与平均粒径没有明显的相关性。砂、粉砂质砂、砂质粉砂及粉砂4种沉积物类型中的元素分布也呈现明显的差异性,常量元素[Mean(s)]/[Mean(t)]值在粉砂质砂沉积物中最接近1;颗粒最粗的砂的变化趋势与粉砂质砂较为一致;较细颗粒的砂质粉砂和粉砂,[Mean(s)]/ [Mean(t)]值变化较大,除了SiO2和K2O之外,多数元素表现为>1。微量元素在较细颗粒的粉砂和砂质粉砂分布较为相似,表现为较大幅度的波动;而较粗颗粒的粉砂质砂和粉砂则变化较小,[Mean(s)]/[Mean(t)]值略2/TiO2和Al2O3/TiO2为指标来研究现代河流入海物质的输运范围,揭示了黄河入海物质可以大范围运移至渤海中部(121.5°E),后沿山东半岛近岸一直输运至南黄海中部,而朝鲜半岛来源物质主要集中在123°E以东区域。     

天津海域实例研究证实的碎屑沉积物分类法的比较与优选

Shepard(1954)和Folk等(1970)的碎屑沉积物分类方法是2种较为常用的分类方法,尽管都是基于沉积物粒度组成的三元分类,但二者的出发点和思路有很大的不同。用2种分类方法研究了天津海域的表层沉积物,结果表明:相对Shepard分类方法而言,Folk分类图解更简洁、更实用,沉积物类型分布与本地区的水动力格局一致,具有明显的动力学意义,在一定程度上反映了沉积环境的变化、沉积物的物源和输运方向。通过2种方法对比进行实例研究,显示出Folk分类方法的优点,建议在我国海洋沉积学研究中推广Folk分类方法,以便更好地表述并研究沉积物特征及其分布规律。     

河流相储层研究方法对油田开发的影响——以渤海海域BZ油田储层A研究为例

河道砂体是渤海湾海域主力储层类型,储层分布和连通性的刻画对油藏管理和挖潜有重要的指导作用。从渤海BZ油田动态资料入手,发现主力储层A的先前地质认识无法解释生产井的动态差异,通过进一步开展精细等时地层对比,识别出储层A发育三期叠置河道,具有两套油水系统;采用等时地层切片方法,进一步证实储层A具有非均质性,发育两种典型的河道砂体叠置关系：“孤立型”和“桥接型”。综合应用精细地层对比、地层切片技术和动态资料,能够获取储层展布和连通性、油水分布规律的新认识,为河流相储层开发提供可靠的地质依据,有效地指导油藏生产和井网方案的调整。     

中、东太平洋沉积岩样低成熟烃组成与演化及其受控因子对比

定量分析了赤道中、东太平洋MP2001-01和ES0103沉积岩样中有机碳、可溶有机质(氯仿抽提物)及其族组成(总烃、饱和烃、芳烃、非烃、沥青质)、生物标志物(正构烷烃、类异戊二烯、萜类化合物),在对两站区沉积岩样低熟烃的认定基础上,进行物源和源性的地球化学对比,研究它们的共性与差异性。研究发现,无论是在含量、族组成、演化程度、物质来源、沉积环境以及受控因子等方面都有明显的区别,这些差异主要是环境因素造成。两站柱样分别位于太平洋中心开阔深海盆地,它们之间被莱恩火山链隔开,它们的地理位置不同,两站区物质来源和沉积环境(氧化或还原)具有明显的差异,而南极底层流的影响是两站区低成熟烃组成特征、演化程度的主要环境受控因子。     

古近系油气初次运移有效性的主控因素——以珠江口盆地西江A和西江B构造圈闭油气勘探效果对比为例

通过珠江口盆地西江主洼地区古近系油气勘探实例,提出了油气初次运移有效性与初次运移有效区的概念。初次运移是否有效取决于烃源岩排出之油气进入邻近砂体后能否顺利二次分配。初次运移有效性的主控因素取决于2点：一是发育与烃源岩接触面积较大的规模性砂体;二是砂体中粗孔喉相对发育。前者可为初次运移有效性、提高运聚充注效率奠定基础;后者则决定了油气优先充注的运聚方向,其是决定初次运移最终有效的直接条件。据此,对比分析了西江A构造圈闭与西江B构造圈闭的钻探结果,并对西江A构造钻探失利进行了深入解剖,进而深化了该区古近系油气成藏规律的认识,且为进一步勘探寻找类似油气藏提供了参考和借鉴。     

地球物理技术在识别海(咸)水入侵界线中的应用——以莱州湾冲洪积扇区为例

海(咸)水入侵是我国沿海地区的主要地质灾害之一,在一定程度上制约了沿海经济发展和生态文明建设,因此,识别海(咸)水入侵前缘界线对查明灾害发育现状和防治对策的制定具有重要意义。地球物理方法因施工方便、获取数据连续等优点成为海(咸)水入侵界线识别的重要技术手段。阐述了高密度电阻率法和EH-4法2种地球物理探测技术识别海(咸)水入侵界线的原理、依据,并以莱州湾南岸冲洪积扇区为实例进行了探讨。结果表明:这2种方法能够有效的识别海(咸)水入侵界线,并较好地与水质检测结果相吻合;高密度三维探测试验证明地球物理技术可以识别海(咸)水入侵界面的空间分布。