一種沉積物粒度光譜分析方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及沉積物分析技術(shù)，特別涉及一種沉積物粒度光譜分析方法及裝置，屬于沉積學(xué)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]沉積物的粒度特征，可以反映沉積環(huán)境、沉積相以及沉積環(huán)境的演變過程。沉積物粒度分析的方法很多，針對(duì)石油、地質(zhì)行業(yè)，應(yīng)用較多的有直接測(cè)量法、篩析法、沉降法、薄片粒度圖像分析法和激光法。其中激光法具有分析速度快、重現(xiàn)性好、測(cè)量范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，目前在沉積物粒度測(cè)量方面應(yīng)用的最為廣泛。上述方法有一個(gè)共同特點(diǎn)，就是必須將沉積物樣品帶回實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)行一系列復(fù)雜的樣品預(yù)處理工作，然后才可以通過測(cè)量?jī)x器得到沉積物粒度信息。上述實(shí)驗(yàn)室測(cè)量方法精度很高，但是缺點(diǎn)是復(fù)雜、費(fèi)時(shí)，無法在野外現(xiàn)場(chǎng)直接獲得，影響研究人員在野外現(xiàn)場(chǎng)對(duì)不同沉積相沉積特征的準(zhǔn)確把握。
[0003]綜上所述，提供一種野外現(xiàn)場(chǎng)沉積物粒度的快速探測(cè)方法是本領(lǐng)域亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種沉積物粒度光譜分析方法及裝置，以實(shí)現(xiàn)基于可見光-近紅外光譜的沉積物粒度的快速預(yù)測(cè)。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種沉積物粒度光譜分析方法，所述沉積物粒度光譜分析方法包括:
[0006]采集各沉積相不同部位、不同深度的沉積物樣品；
[0007]利用激光散射粒度分布分析儀獲取沉積物樣品的粒度分布，根據(jù)設(shè)定的尺寸范圍確定所述沉積物樣品的粒度，所述沉積物樣品的粒度為所述沉積物樣品中黏土、粉砂和砂的百分含量；
[0008]消除所述沉積物樣品在設(shè)定波長(zhǎng)位置的光譜躍迀，生成所述沉積物樣品的反射率光譜，并對(duì)反射率光譜進(jìn)行再處理，生成反射率一階導(dǎo)數(shù)、反射率倒數(shù)的對(duì)數(shù)和反射率吸收深度三個(gè)衍生光譜指標(biāo)；
[0009]應(yīng)用相關(guān)性分析方法計(jì)算所述沉積物樣品的粒度與設(shè)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的反射率、所述反射率一階導(dǎo)數(shù)、反射率倒數(shù)的對(duì)數(shù)及反射率吸收深度的相關(guān)性，確定最佳光譜指標(biāo)及參與建模的波長(zhǎng)；
[0010]利用偏最小二乘方法，建立沉積物粒度與最佳光譜指標(biāo)之間的回歸模型。
[0011 ] 一實(shí)施例中，采集各沉積相不同部位、不同深度的沉積物樣品，包括:
[0012]橫向上采集各沉積相不同部位的沉積物樣品；
[0013]縱向上采集探坑、探槽不同深度的沉積物樣品；
[0014]將同一沉積物樣品分為兩份，一份用于粒度分析，另一份用于光譜測(cè)量。
[0015]—實(shí)施例中，橫向上采集各沉積相不同部位的沉積物樣品，包括:
[0016]在地表選擇設(shè)定邊長(zhǎng)的正方形區(qū)域，分別采集正方形四個(gè)角點(diǎn)和中心點(diǎn)的地表樣，將5個(gè)位置的沉積物樣品進(jìn)行混合。
[0017]—實(shí)施例中，利用激光散射粒度分布分析儀獲取沉積物樣品的粒度分布，根據(jù)設(shè)定的尺寸范圍確定所述沉積物樣品的粒度，包括:
[0018]采用激光散射粒度分布分析儀分析沉積物樣品的粒度分布特征；
[0019]以〈0.0039mm為黏土、0.0039?0.0625mm為粉砂及0.0625?2mm為砂的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)沉積物粒度分布進(jìn)行歸類，確定所述沉積物樣品的粒度；
[0020]根據(jù)謝帕德三角分類法確定所述沉積物樣品的名稱。
[0021]—實(shí)施例中，消除所述沉積物樣品在設(shè)定波長(zhǎng)位置的光譜躍迀，生成所述沉積物樣品的反射率光譜，并對(duì)反射率光譜進(jìn)行再處理，生成反射率一階導(dǎo)數(shù)、反射率倒數(shù)的對(duì)數(shù)和反射率吸收深度三個(gè)衍生光譜指標(biāo)，包括:
[0022]對(duì)所述沉積物樣品進(jìn)行物理粉碎，篩除掉異常顆粒物，然后將所述沉積物樣品放入容器中；
[0023]在暗室環(huán)境下，采用FieldSpeC3光譜儀，應(yīng)用接觸式高密度反射探頭進(jìn)行樣品的光譜測(cè)量，得到所述沉積物樣品的反射率光譜；
[0024]對(duì)獲取的沉積物樣品反射率光譜，進(jìn)行連接點(diǎn)修正，消除100nm和1830nm波段位置的光譜躍迀，得到修正后的所述沉積物樣品的反射率光譜；
[0025]對(duì)修正后的所述沉積物樣品的反射率光譜進(jìn)行再處理，得到反射率一階導(dǎo)數(shù)、反射率倒數(shù)之對(duì)數(shù)和反射率吸收深度三個(gè)衍生光譜指標(biāo)。
[0026]—實(shí)施例中，應(yīng)用相關(guān)性分析方法計(jì)算所述沉積物樣品的粒度與設(shè)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的反射率、所述反射率一階導(dǎo)數(shù)、反射率倒數(shù)的對(duì)數(shù)及反射率吸收深度的相關(guān)性，確定最佳光譜指標(biāo)及參與建模的波長(zhǎng)，包括:
[0027]應(yīng)用相關(guān)性分析方法計(jì)算所述沉積物樣品的粒度與380?2500nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的反射率、所述反射率一階導(dǎo)數(shù)、反射率倒數(shù)的對(duì)數(shù)及反射率吸收深度的相關(guān)系數(shù)；
[0028]根據(jù)所述相關(guān)系數(shù)確定建立所述回歸模型的最佳光譜指標(biāo)；
[0029]根據(jù)所述相關(guān)系數(shù)確定參與回歸模型建模的波長(zhǎng)。
[0030]—實(shí)施例中，利用偏最小二乘方法，建立沉積物粒度與最佳光譜指標(biāo)之間的回歸模型，包括:
[0031]以沉積物粒度作為因變量，以參與回歸模型建模的波長(zhǎng)的最佳光譜指標(biāo)作為自變量，應(yīng)用偏最小二乘法，計(jì)算所述沉積物粒度與所述最佳光譜指標(biāo)之間的回歸系數(shù)，得到所述回歸模型。
[0032]—實(shí)施例中，所述的沉積物粒度光譜分析方法還包括:
[0033]根據(jù)所述沉積物樣品在參與回歸模型建模的波長(zhǎng)位置的吸收特征，判斷所述回歸系數(shù)的合理性。
[0034]一實(shí)施例中，所述的沉積物粒度光譜分析方法還包括:
[0035]應(yīng)用交叉驗(yàn)證方法，確定所述回歸模型的預(yù)測(cè)能力。
[0036]未來實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種沉積物粒度光譜分析裝置，所述沉積物粒度光譜分析裝置包括:
[0037]樣品采集單元，采集各沉積相不同部位、不同深度的沉積物樣品；
[0038]粒度確定單元，用于利用激光散射粒度分布分析儀獲取沉積物樣品的粒度分布，根據(jù)設(shè)定的尺寸范圍確定所述沉積物樣品的粒度，所述沉積物樣品的粒度為所述沉積物樣品中黏土、粉砂和砂的百分含量；
[0039]指標(biāo)生成單元，用于消除所述沉積物樣品在設(shè)定波長(zhǎng)位置的光譜躍迀，生成所述沉積物樣品的反射率光譜，并對(duì)反射率光譜進(jìn)行再處理，生成反射率一階導(dǎo)數(shù)、反射率倒數(shù)的對(duì)數(shù)和反射率吸收深度三個(gè)衍生光譜指標(biāo)；
[0040]相關(guān)性計(jì)算單元，用于應(yīng)用相關(guān)性分析方法計(jì)算所述沉積物樣品的粒度與設(shè)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的反射率、所述反射率一階導(dǎo)數(shù)、反射率倒數(shù)的對(duì)數(shù)及反射率吸收深度的相關(guān)性，確定最佳光譜指標(biāo)及參與建模的波長(zhǎng)；
[0041]回歸模型建立單元，用于利用偏最小二乘方法，建立沉積物粒度與最佳光譜指標(biāo)之間的回歸模型。
[0042]—實(shí)施例中，所述樣品采集單元包括:
[0043]橫向采集模塊，用于橫向上采集各沉積相不同部位的沉積物樣品；
[0044]縱向采集模塊，用于縱向上采集探坑、探槽不同深度的沉積物樣品；
[0045]劃分模塊，用于將同一沉積物樣品分為兩份，一份用于粒度分析，另一份用于光譜測(cè)量。
[0046]一實(shí)施例中，所述橫向采集模塊具體用于:在地表選擇設(shè)定邊長(zhǎng)的正方形區(qū)域，分別采集正方形四個(gè)角點(diǎn)和中心點(diǎn)的地表樣，將5個(gè)位置的沉積物樣品進(jìn)行混合。
[0047]—實(shí)施例中，所述粒度確定單元包括:
[0048]粒度分布分析模塊，用于米用激光散射粒度分布分析儀分析沉積物樣品的粒度分布特征；
[0049]粒度確定模塊，用于以〈0.0039mm為黏土、0.0039?0.0625mm為粉砂及0.0625?2mm為砂的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)沉積物粒度分布進(jìn)行歸類，確定所述沉積物樣品的粒度；
[0050]命名模塊，用于根據(jù)謝帕德三角分類法確定所述沉積物樣品的名稱。
[0051 ] 一實(shí)施例中，所述指標(biāo)生成單元包括:
[0052]異物篩除模塊，用于對(duì)所述沉積物樣品進(jìn)行物理粉碎，篩除掉異常顆粒物，然后將所述沉積物樣品放入容器中；
[0053]反射率光譜生成模塊，用于在暗室環(huán)境下，采用FieldSpeC3光譜儀，應(yīng)用接觸式高密度反射探頭進(jìn)行樣品的光譜測(cè)量，得到所述沉積物樣品的反射率光譜；
[0054]反射率光譜修正模塊，用于對(duì)獲取的沉積物樣品反射率光譜，進(jìn)行連接點(diǎn)修正，消除100nm和1830nm波段位置的光譜躍迀，得到修正后的所述沉積物樣品的反射率光譜；
[0055]再處理模塊，用于對(duì)修正后的所述沉積物樣品的反射率光譜進(jìn)行再處理，得到反射率一階導(dǎo)數(shù)、反射率倒數(shù)之對(duì)數(shù)和反射率吸收深度三個(gè)衍生光譜指標(biāo)。
[0056]—實(shí)施例中，所述相關(guān)性計(jì)算單元包括:
[0057]系數(shù)計(jì)算模塊，用于應(yīng)用相關(guān)性分析方法計(jì)算所述沉積物樣品的粒度與380?2500nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的反射率、所述反射率一階導(dǎo)數(shù)、反射率倒數(shù)的對(duì)數(shù)及反射率吸收深度的相關(guān)系數(shù)；
[0058]最佳光譜指標(biāo)確定模塊，用于根據(jù)所述相關(guān)系數(shù)確定建立所述回歸模型的最佳光譜指標(biāo)；
[0059]波長(zhǎng)確定模塊，用于根據(jù)所述相關(guān)系數(shù)確定參與回歸模型建模的波長(zhǎng)。