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中国沙漠  2020, Vol. 40 Issue (4): 95-102    DOI: 10.7522/j.issn.1000-694X.2020.00028
    
风成沉积物3种粒度参数计算方法比较
马茜茜1,2(), 肖建华1, 姚正毅1()
1.中国科学院西北生态环境资源研究院 沙漠与沙漠化重点实验室,甘肃 兰州 730000
2.中国科学院大学 资源与环境学院,北京 100049
A comparative study on the three calculation methods of grain-size parameters for aeolian sediments
Xixi Ma1,2(), Jianhua Xiao1, Zhengyi Yao1()
1.Key Laboratory of Desert and Desertification, Northwest Institute of Eco-Environment and Resources, Chinese Academy of Sciences, Lanzhou 730000, China
2.College of Natural Resources and Environment, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
 全文: PDF(2602 KB)   HTML
摘要:

沙物质粒度特征是反映物源、沉积环境等的关键指标。粒度解析方法的多样性制约了多源数据的系统整合和分析。采集3组风成沉积物样本(总计222个),分别用Folk-Word图解法、Friedman矩法、McManus矩法计算平均粒径(Mz)、分选系数(σ)、偏度(SK)、峰度(Kg)。结果表明:3组样品中使用图解法和矩法计算的Mzσ均呈显著正相关,与沉积环境无关;SKKg基本不具相关性,与沉积环境和粒度频率曲线的形态关系密切。从统计学上看,Kg应当与σ的数值意义相反,即二者负相关,故Friedman矩法适用性强。在粒度分析过程中,应充分考虑不同计算方法的差异,建立不同的定性分级标准。

关键词: 风成沉积物粒度参数矩法相关性沉积环境    
Abstract:

The grain-size characteristics of sediments are the key indicators that reflect the sediment sources and the sedimentary environment. The diversity of granular analysis methods restricts the systematic integration and analysis of multi-source data. Based on three groups of aeolian sediment samples (a total of 222), the grain-size parameters including Average Grain-Size (Mz), Sorting-Coefficient (σ), Skewness (SK), and Kurtosis(Kg) are calculated by Folk-Word Graphical-Method, McManus Moment and Friedman Moment Methods. The results show that the linear correlativity of Mz and σ,respectively obtained by the Graphical-Method and the Moment-Method, is prominent in the three groups of samples,which is not related to the sedimentary environment. SK and Kg obtained by the three calculation methods are basically not correlated and non-interchangeable, which is closely related to the differences of sedimentary environment and the morphology of frequency curve of grain-size. Statistically, the numerical significance of Kg should be contrary to that of σ, i.e. negative correlation. Therefore, the Friedman Moment-Method is more applicable. In the process of granularity analysis, we should fully consider the differences in different calculation methods and establish corresponding qualitative grading standards.

Key words: aeolian sediments    grain-size parameters    moment method    correlativity    sedimentary environment
收稿日期: 2020-03-02 出版日期: 2020-09-01
:  P931.3  
基金资助: 内蒙古自治区交通运输厅建设科技项目(NJ-2018-29);中国科学院西北生态环境资源研究院青年基金项目
通讯作者: 姚正毅     E-mail: maxx@lzb.ac.cn;yaozy@lzb.ac.cn
作者简介: 姚正毅(E-mail: yaozy@lzb.ac.cn
马茜茜(1995—),女,山西长治人,硕士研究生,研究方向为防沙工程。E-mail: maxx@lzb.ac.cn
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马茜茜
肖建华
姚正毅

引用本文:

马茜茜, 肖建华, 姚正毅. 风成沉积物3种粒度参数计算方法比较[J]. 中国沙漠, 2020, 40(4): 95-102.

Xixi Ma, Jianhua Xiao, Zhengyi Yao. A comparative study on the three calculation methods of grain-size parameters for aeolian sediments. Journal of Desert Research, 2020, 40(4): 95-102.

链接本文:

http://www.desert.ac.cn/CN/10.7522/j.issn.1000-694X.2020.00028        http://www.desert.ac.cn/CN/Y2020/V40/I4/95

粒度参数Folk-Word图解法[10]McManus矩法[11]Friedman矩法[13]
平均粒径Mz=Φ16+Φ50+Φ843Mz=i=1nXifi100Mz=i=1nXifi100
分选系数σ=Φ84-Φ164+Φ95-Φ56.6σ=i=1nXi-Xˉ2?fi100σ=i=1nXi-Xˉ2?fi100
偏度SK=Φ16+Φ84-2Φ502Φ84-Φ16+Φ5+Φ95-2Φ502Φ95-Φ5SK=i=1nXi-Xˉ3fi1003SK=i=1nXi-Xˉ3fi100σ3
峰度Kg=Φ95-Φ52.44Φ75-Φ25Kg=i=1nXi-Xˉ4fi1004Kg=i=1nXi-Xˉ4fi100σ4
表1  图解法和矩法粒度参数计算方式
粒度参数E55样品组M98样品组R69样品组
最小值最大值平均值标准差最小值最大值平均值标准差最小值最大值平均值标准差
Mz19571.953.412.710.382.105.103.070.571.383.762.770.45
Mz1982(Mz1988)2.073.662.910.432.114.953.220.530.623.823.020.40
σ19570.702.061.220.260.522.301.200.350.492.281.280.31
σ1982(σ1988)1.181.981.460.180.992.121.370.210.982.110.520.21
SK1957-0.470.16-0.190.17-0.500.10-0.290.12-0.66-0.06-0.410.10
SK19820.732.741.890.480.523.661.890.580.983.712.160.53
SK19881.422.171.780.140.922.191.650.161.512.291.930.16
Kg19570.922.871.890.651.002.661.650.351.023.282.290.51
Kg19823.6512.017.621.992.0218.657.573.082.6019.187.553.00
Kg19882.202.782.390.131.732.802.210.162.052.812.450.18
表2  3组沉积样粒度参数统计值
图1  图解法和矩法计算的平均粒径(Mz)和分选系数(σ)回归分析(A、B:E55;C、D:M98;E、F:R69)
样品组编号Mz1957Mz1988σ1957σ1988Mz1988 - Mz1957σ1988 - σ1957
E55263.413.372.061.96-0.05-0.10
M98MS1-84.404.371.801.64-0.03-0.16
MS1-114.794.741.821.60-0.05-0.22
MS1-125.004.891.951.66-0.11-0.29
MS1-135.104.952.141.78-0.16-0.35
MS874.204.162.051.85-0.03-0.20
MS1-14.074.181.601.57-0.04-0.09
MS1-34.084.121.761.670.11-0.03
MS1-73.974.081.641.610.10-0.02
MS1-103.974.091.681.630.12-0.04
R69R3-23.693.602.282.11-0.09-0.17
R16-33.383.371.831.83-0.01-0.004
R3-33.133.151.941.930.02-0.01
R45-23.323.372.021.980.05-0.04
表3  典型样品粒度参数(Mz、σ)统计值
图2  典型样品粒度频率分布曲线
图3  σ相对于Kg的散点图(A、B、C:E55;D、E、F:M98;G、H、I:R69)
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