图解法与矩法沉积物粒度参数的对比

采用Folk Ward图解法公式和McManus矩法公式 ,分别计算了山东半岛月湖地区 2 70个底质样品的粒度参数 (粒度分析用Cilas 940L型激光粒度仪与筛析法相结合 )并进行了比较。分析结果显示 ,两种方法所获的平均粒径和分选系数基本相同 ,偏态值相差较大 (但仍存在显著相关性 ) ,而峰态值不能相互转换。偏态值差异的原因在于 ,图解法的偏态指示了主要粒度组分的尾部特征 ,而矩法的偏态反映了样品总体的尾部特征。峰态值的差异是由于图解法所反映的往往只是样品的某一组分的粒度特征 ,计算方法比较粗略 ,而矩法反映了样品的总体特征 ,计算方法比较精确。在沉积环境分析、粒径趋势分析、历史数据解译时 ,应充分考虑这两种方法的差异。     

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。     

黄河河口段与海河河口段沉积物碳酸盐对比分析

利用筛析-沉降法对黄河系及海河系沉积物进行了粒度特征分析,黄河系沉积物以极细砂-粗粉砂为主,分选性中等,粒度分布正偏,峰态曲线尖窄;海河系沉积物以细粉砂为主,分选性较差,粒度分布正偏,峰态曲线较平缓。测定黄河系及海河系沉积物碳酸盐的粒度百分含量及碳酸盐加权粒度百分含量,结果表明:黄河系沉积物碳酸盐粒度百分含量加权平均值为11.36%,细砂碳酸盐粒度百分含量较高(15.24%),随粒度越细波动式降低后逐步增加,并在黏土富集,达20.67%;海河系沉积物中碳酸盐粒度百分含量加权平均值为15.05%,比黄河系略高,呈两端高中间低不对称鞍形粒度分布。黄河系与海河系碳酸盐粒度百分含量受粒度控制,对全样碳酸盐贡献最大的粒度黄河系为粗粉砂,海河系为细粉砂。黄河系全岩碳酸盐平均粒度百分含量与马兰黄土相近,与黄渤海泥质区相当,表明黄河沉积物的主要来源是马兰黄土,黄河在沉积物搬运过程中对黄土碳酸盐没有明显改造,黄河沉积物黏土组分是黄渤海泥质区沉积物高碳酸盐的主要影响因素。     

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...     

盘锦港海底表层沉积物粒度特征及沉积环境分析

以盘锦港荣兴港区海底表层沉积物为主要研究对象,通过对不同位置表层沉积物样品的粒度特征进行对比,探讨该区的沉积环境。利用贝克曼库尔特激光粒度仪对其粒度进行了检测,并计算了粒度参数,结果表明:本区7个沉积物样品以粉砂、砂为主,样品平均粒径值介于3.19~5.46Φ。分选性为较差-很差。样品偏度表现为正态-极正偏。峰度的等级为平坦-尖锐。借助Weibull函数计算出了样品2个组分的众数值和百分含量,粒度像图显示样品的初始水动能普遍较大,只是平均水动能存在差异。说明:沉积区的物源距离较近,物质来源比较稳定,以陆源沉积为主,沉积主要受辽河和大辽河控制;在河流沉积作用为主的大背景下,研究区东北部的沉积环境受潮流的影响比较大,中西部则受剥蚀作用影响较大。     

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.     

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。     

粒度分析中偏度系数的影响因素及其意义

利用粒度分析中的偏度系数对区分不同搬运动力和不同沉积环境下的沉积物具有重要的鉴定意义,通过对偏度系数内涵的深入分析和粒度分析不同方法的比较,研究表明:偏度是非正态粒度分布下的偏斜程度,可敏感地反映粒度分布两端的微量变化,正偏是沉积物粒度分布的细偏,负偏则是粗偏,偏度正负大小与多种因素有关,它主要受沉积物属性控制,既与沉积环境类型密切相关,又与环境能量是否对应平衡有关;偏度还受计算方法和测试方法等人为因素影响。筛析法结合图解法计算较适用于粒度粗、跨度大的沉积物粒度分析,激光粒度法结合矩法计算更适用于粉砂—黏土粒级沉积物的粒度分析。     

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。     

长江口悬浮体粒度特征及其季节性差异

1998年11月和1999年5月长江口悬浮体样品的激光粒度仪分析结果表明，长江口悬浮体粒度较细，分选较差，偏态和峰态偏小，粒度组成以粉砂为主；粘土含量次之，基本不含砂或砂含量很小，由陆向海平均粒径有由粗到细的变化趋势。粒度分布呈典型的非正态分布，存在“双峰”和“三峰”两种形式，表层样品以“双峰”分布为主，底层“三峰”或“双峰”并存。标准偏差-粒度曲线上多峰出现，反映了长江口悬浮体组成的复杂性。长江口悬浮体粒度特征有较大的季节变化。悬浮体粒度变化的影响因素包括泥沙来源、底质再悬浮、生物作用和絮凝作用，粒度特征的季节差异是这些因素综合作用的结果。     

苏鲁交界海域表层沉积物类型和分布特征

对2002年采自苏鲁交界海域的466个表层沉积物样品作了粒度分析和粒度参数计算,并进行了沉积物分类和分布特征的研究,结果表明:(1)研究海域的表层沉积物类型主要为砂、粉砂质砂、砂质粉砂、粘土质粉砂和砂-粉砂-粘土5种。(2)研究海域的表层沉积物主体是砂,随着离岸距离的增大,砂含量将逐渐增加然后又逐渐减少。砂含量的经、纬向分带性不明显。粉砂与砂的平面分布特征正好相反,粘土含量的平面分布特征与粉砂相似。(3)研究海域表层沉积物的平均粒径为0.34~7.30,平均为4.09,沉积物颗粒的直径总体上为细砂粒径;分选系数为0.34~4.26,平均为2.10,分选差;偏态为-0.41~0.75,平均为0.29;峰态为0.66~3.69,平均为1.34。(4)根据沉积物中各组分含量、粒度参数、水深、沉积物类型的平面变化特征等,由西向东将研究区分成西部、中部和东部3个分区。由岸向海,西部分区沉积物由粗到细地变化,平均粒径等值线呈NE向与岸线平行分布;东部和中部分区,沉积物粒度变化的规律不明显。     

南黄海中西部表层沉积物粒度特征分析

对南黄海中西部海域316个表层沉积物进行了粒度分析、粒度参数计算和多元统计分析,探讨了沉积物的粒度分布特征、搬运方式和沉积环境。结果表明,粉砂是南黄海中西部海域表层沉积物的优势粒级,含量高达47%,主要粒级范围是1.14~10.13Ф,核心粒级范围是3.92~7.44Ф,底质类型主要是砂质粉砂、粉砂质砂、砂质泥和粉砂。粒度R型聚类分析得出4类,第1类由5.5~10.5Ф粒级组成,第2类由-0.84~-3.2Ф粒级组成,即粗、细两端元粒级组分,第3类是3.5~4.5Ф,第4类为1.5~2.5Ф,分别对应于粉砂质砂(或泥质砂)和砂;Q型聚类分析根据不同的阈值可分为4类、6类或8类,各类归类良好,图形清晰。典型站位的分析表明,研究区的主控因素是黄海沿岸流、潮流沙脊区往复流及苏北沿岸流,各粒级组分的分布、粒度参数特征、搬运方式与海流的强弱和方向有着密切的相关性。     

动态图像仪与激光粒度仪的测试对比及其应用

分别采用Camsizer XT型动态图像仪和LS 13 320型激光粒度仪进行长江口沉积物粒度测试,并对测试结果进行分析比对。动态数字图像仪的测量结果重复性比激光粒度仪好,其测得的等效球径(X_(area))和激光法测量值更接近,且比投影宽度(X_(c min))和激光法测量值更稳定。两种方法粒度测量结果基本一致,粒度参数相关性好;动态图像法在大颗粒测量上更准确,而激光法在亚微米颗粒测量上更具优势;动态图像法的测量结果具有更丰富准确的粒度和粒形数据,并且测量时间短、效率高。以崇明东滩南北近岸为例,将动态数字图像法应用于沉积物分析,结果表明:北部以细粉砂和极细粉砂为主,滩地略淤积,南部则以细砂和粗粉砂为主,滩地微侵蚀;北部沉积物分选性比南部好,峰度值比南部大,偏度值差别不大,大多表现为极正偏;向外沉积物颗粒变粗,球形度和宽长比变好,且南部的球形度和宽长比的变幅比北部大。     

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。     

现代滦河口表层沉积物特征对水动力环境的指示

基于2014年10月采集的滦河口近岸106个表层沉积物样品,进行了粒度分析测试,结果表明,研究区沉积物类型主要有砂、粉砂质砂、泥质砂、砂质粉砂和砂质泥五种类型,粒度组分以砂组分为主,平均粒径整体呈现从滦河口门向外逐渐变细的趋势,分选性在滦河口门为较好-中等,其余区域呈离口门越远分选性越差的趋势,峰态在大部分区域>1.1...     

渤海海峡BHS01孔海陆交互相沉积物粒度特征及沉积环境分析

通过对渤海海峡BHS01孔上部40m沉积物样品进行粒度测试分析,探讨渤海海峡地区的沉积环境变化。结果表明,渤海海峡BHS01孔上部沉积物平均粒径(X珡)介于3.2Φ～7.5Φ,以粉砂质砂、砂质粉砂为主;分选系数(δ)介于1.3～2.5,分选较差—差;偏度(Sk)为-0.4～3.0,以正偏、极正偏为主;峰度(Ku)1.9～12.4,表现为尖锐—正态。通过对沉积物粒级组成、粒度结构以及粒度参数随深度变化等特征进行分析,揭示了渤海海峡地区水动力条件较强,波动频繁的环境变化信息,据此将BHS01孔上部沉积物自下而上划分为7个沉积层段,反映渤海海峡地区中更新世以来经历了从浅海相—河流相—浅海相的沉积变化过程。     

中国东部陆架表层沉积物粒度特征及其沉积环境浅析

对取自中国东部陆架海的209个表层沉积物样品进行了粒度分析及沉积物类型划分,探讨细颗粒沉积区分布格局与物源和环流体系的关系。结果表明,研究区底质类型主要有砂、粉砂质砂、泥质砂、砂质粉砂、砂质泥、粉砂和泥,个别站位含砾石。表层沉积物以粗颗粒砂质沉积为主,其主要分布在东海中北部、苏北浅滩、北黄海北部,其粒度特征主要为:平均粒径2～4Φ,分选差(分选系数>2),偏态极正偏(2～2.80),峰态很宽至宽(1.60～3.50);细颗粒泥质沉积主要分布在浙江沿岸至长江口外、苏北老黄河口外、南黄海中部、北黄海西南部及黄河口外的渤海海域,其粒度特征主要为:平均粒径6～7Φ,分选差至较差(分选系数1～2.5),偏态负偏(-1.50～-0.33)至近于对称(-0.33～+0.33),峰态很宽(>2.75)。从环流的流向与路径及邻近的河流物源角度,初步探讨了河流输入物质及环流体系对细颗粒沉积物沉积分布格局的影响,并初步推断了细颗粒沉积物的物源及基本输移路径。     

长江口泥质区24Z孔沉积物粒度特征及对洪水事件的沉积响应

对长江口泥质区24Z孔的沉积物柱状样进行了粒度和元素分析,根据沉积物的粒度特征可将岩芯从下到上分为3个阶段:A阶段(1931—1964年)粒度参数的波动较小,各层位平均粒度Φ在5.58~7.65;B阶段(1964—1983年)粒度参数波动范围比A阶段更小,整个阶段没有出现明显峰值,Φ在6.51~7.37;C阶段(1983—2003年)粒度参数波动范围明显增大,出现多个峰值,Φ在5.59~7.46。元素Zr和Rb质量比(m_Zr/m_Rb)的大小实际上反映了粗粒级矿物与黏土粒级矿物的相对含量的高低,24Z孔的沉积物中m_Zr/m_Rb波动范围在1.02~3.59,出现了多个明显的峰值。利用24Z孔沉积物平均粒度和m_Zr/m_Rb识别出多个突变层位,结合长江中下游洪水水文记录,发现突变层位年代与20世纪80年代后的水文洪水年份有着较好的对应,这可能与长江主泓的变化有关。对比突变层位与正常层位的粒度特征,突变层位沉积物的粒度频率曲线呈负偏态且峰高而尖,正常层位粒度频率曲线呈正偏态且峰低而宽,同时,概率累积曲线也指示突变层位沉积物在沉积过程中受到了更强的水动力作用。研究长江口泥质区南部24Z孔的沉积物粒度特征和对洪水事件的沉积响应,可以更好地了解长江洪水所携带的粗颗粒物质在长江口泥质区的分布范围,有助于重建长江流域古洪水从而更好的认识长江流域洪水发生的规律。