4.6 Анализ гранулометрического состава донных отложений

Морские донные осадки представляют собой дисперсионные системы, состоящие из минеральных частиц различной крупности – гранулометрические элементы. Цель механического анализа - определение содержания в осадках частиц тех или иных размеров – гранулометрических фракций (пример; фр. 0,1-0,05; 0,005-0.01 мм и т.д.). Содержание таких фракций выражают в % от веса сухого вещества осадков и определяют их гранулометрический состав, характеризующий степень дисперсности морских донных осадков, является одной из наиболее важных характеристик. Гранулометрический, как и вещественный, состав отражает условия их образования и поэтому является основой для генетической классификации типов донных осадков мирового океана.

Обработку проб осуществляют по ГОСТ 12536-79 – Грунты. «Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава», раздел «Определение гранулометрического (зернового) состава песчаных грунтов ситовым методом» [6; 11]. При этом для разделения грунта на фракции применяют сита с размером отверстий 10; 7; 5; 3,75; 3; 2; 1; 0,25 мм.

1. Ситовому анализу подвергают сухие пробы песчаных, песчано-гравийных и других крупных осадков, без промывки водой. Испытание проводят с использованием набора сит ТУ 5149-001-56476476-02, вибропривода и лабораторных весов с точностью измерения до 0,01 г.

2. Для более полного представления о мелкодисперсной части осадка, которая может представлять значительный или менее значительный наилок, применяют водно-ситовой метод (комбинированный). Метод проводят путем измерения плотности суспензии ареометром в процессе отстаивания.

Этот метод используют для осадков, при визуальном осмотре которых, присутствуют агрегаты, образующиеся в море в условиях соленой воды, в результате коагуляции мелких частиц (алевритово-пелитовых осадков) и отлагающихся на дне в виде таких агрегатов (фр. менее 0,1 мм).

Испытание таких осадков проводят с использованием ареометра (со шкалой 0,095-1-1,03 и ценой деления 0,001), набора сит, весов аналитических, лабораторной посуды и оборудования.

Предварительно определяют влажность: естественную, гигроскопическую и удельный вес испытуемого грунта.

Ход анализа

Для анализа применяют следующее оборудование:

- набор сит с размером отверстий: 10; 5;2; 1,0; 0,5; 0,25; 0,1 мм;

- ареометр со шкалой 0,995 - 1 - 1,030 и ценой деления 0,001;

- лабораторные весы;

- вспомогательное оборудование (эксикатор, сушильный шкаф, химпосуда и т.п.).

Предварительно следует определить влажность (W) и удельный вес 1/5 пробы грунта. Затем пробы грунта следует высушить и просеить через набор сит с размерами отверстий 10; 7; 5; 3,75; 3; 2; 1; 0,25 мм.

Далее осуществляют взвешивание фракций грунта, оставшихся на ситах и прошедших через сито с отверстиями 1 мм.

Грунт, прошедший через сито с размером отверстий 1 мм, пересыпают в заранее взвешенную фарфоровую чашку и взвешивают. Пробу грунта пересыпают в колбу емкостью 1000 см³, доливают дистиллированную воду (около 300 мл). Грунт, залитый водой, следует выдержать 1 сутки. После суточной выдержки в пробу необходимо добавить 1 см³ 25 % раствора аммиака, колбу с пробой прокипятить в течение 1 часа и затем охлаждить до комнатной температуры. Полученную суспензию слить в стеклянный цилиндр емкостью 1 л сквозь сито с размером отверстий 0,1 мм. Частицы грунта, оставшиеся на сите с размером отверстий 0,1 мм, высушить, просеить через набор сит с размерами отверстий 0,5; 0,25; 0,1 мм и затем взвесить по отдельности.

Суспензию взболать в течение 1 минуты до полного взмучивания осадка со дна цилиндра. Через 1 минуту после окончания перемешивания опустить ареометр, и определить его показания для фракции менее 0,05 мм, через 30 мин. - для фракции менее 0,01 мм, через 3 часа - для фракции менее 0,005 мм.

Долю фракций грунта размером более 10, 10 - 5, 5 - 2, 2 - 1 мм (в процентах) вычисляют по формуле (1), при этом вес средней пробы грунта определяют с поправкой на его влажность (2).

(1),

где:

A - доля фракции, %;

- вес фракции;

- общий вес пробы.

(2),

где;

- вес абсолютно сухой пробы грунта;

- вес пробы при естественной влажности;

W - естественная (природная) влажность, %.

Долю фракций размером более 0,5, 0,25 и 0,1 мм (L, %) вычисляли по формуле (3).

(3),

где:

- вес данной фракции грунта, высушенной до постоянного веса;

k - суммарное содержание фракции грунта размером более 1,0 мм, %;

По результатам каждого замера ареометром вычисляли суммарное содержание всех фракций грунта менее данного диаметра по формуле (4).

(4),

где:

- суммарное содержание всех фракции грунта менее данного диаметра, %;

- удельный вес грунта;

- удельный вес воды, равный 1,0 г/см;

- результаты измерений по ареометру.

Определив суммарное содержание фракций грунта с помощью ареометра, долю каждой фракции определяют вычитанием. Оценку доли каждой фракции представляют либо непосредственно в долях, либо в процентах.

Типизация донных осадков проведена в таблице в соответствии с классификацией морских отложений, принятой в Институте океанологии РАН для обломочных осадков.

Таблица - Классификация морских обломочных осадков по гранулометрическому составу

Группа осадков	Наименование осадков	Размеры преобладающих частиц, мм
ГРУБООБЛОМОЧНЫЕ	ГАЛЕЧНИКИ
	Крупные	100-50
	Средние	50-25
	Мелкие	25-10
	ГРАВИЙ
	Крупный	10-5
	Средний	5-2.5
	Мелкий	2.5-1
ПЕСЧАНЫЕ	ПЕСКИ
	Крупные	1-0.5
	Средние	0.5-0.25
	Мелкие	0.25-0.1
АЛЕВРИТОВЫЕ	АЛЕВРИТЫ
	Крупные	0.1-0.05
	Мелкоалевритовые илы	0.05-0.01
ГЛИНИСТЫЕ	ИЛЫ
(ПЕЛИТЫ)	Алевритово-глинистые илы	< 0.01 (50-70 %)
		< 0.01 (>70 %)