Základní vzorek - Core sample

Vzorky horninového jádra, produkt diamantové plošiny . Poblíž se posadí strakatý řezník .

Vzorek jádra je válcovitý řez (obvykle) přirozeně se vyskytující látky. Většina vzorků jádra se získává vrtáním pomocí speciálních vrtáků do látky, jako je sediment nebo hornina, pomocí duté ocelové trubky nazývané vrtačka jádra . Otvor vytvořený pro vzorek jádra se nazývá „otvor jádra“. Existuje řada vzorkovačů pro vzorkování různých médií za různých podmínek. Pravidelně se stále objevují další. Při procesu odebírání jádra je vzorek tlačen víceméně neporušený do zkumavky. Vyjmutý z trubice v laboratoři je zkontrolován a analyzován různými technikami a zařízeními v závislosti na požadovaném typu dat.

Lze odebrat vzorky jádra k testování vlastností umělých materiálů, jako je beton , keramika , některé kovy a slitiny, zejména měkčí. Mohou být také odebrány základní vzorky živých věcí, včetně lidských bytostí, zejména kostí člověka, pro mikroskopické vyšetření, které pomůže diagnostikovat nemoci.

Metody

Granitické skalní jádro z magmatického komplexu Stillwater v Montaně (z hromady kořisti).

Složení předmětných materiálů se může lišit od téměř kapalných po nejsilnější materiály nalezené v přírodě nebo technologii a umístění předmětných materiálů se může lišit od laboratorní lavice po více než 10 km od povrchu Země ve vrtu. Rozsah vybavení a technik použitých při plnění úkolu je odpovídajícím způsobem velký. Vzorky jádra jsou nejčastěji odebírány s jejich dlouhou osou orientovanou zhruba rovnoběžně s osou vrtu nebo rovnoběžně s gravitačním polem u gravitačních nástrojů. Je však také možné odebrat vzorky jádra ze stěny stávajícího vrtu. Odebírat vzorky z expozice, i když převislé skalní stěny nebo na jiné planetě, je téměř triviální. (Mars Exploration Rovers nesou nástroj Rock Abrasion Tool , který je logicky ekvivalentní s nástrojem „rotační jádro boční stěny“ popsaným níže.)

Některé běžné techniky zahrnují:

  • gravitační jádro, ve kterém je jádrový vzorkovač upuštěn do vzorku, obvykle lože vodního útvaru, ale v podstatě stejná technika může být také provedena na měkkých materiálech na souši. Síly penetrace, jsou-li zaznamenány, poskytují informace o síle různých hloubek v materiálu, což může být jediná požadovaná informace, se vzorky jako vedlejší výhodou. Tato technika je běžná jak při průzkumech pozemních staveb (kde tyto techniky směřují k hromadě ), tak při geologických studiích nedávných vodních ložisek. Nízká pevnost proniknutých materiálů znamená, že jádra musí být relativně malá.
  • vibrační , ve kterém je vzorkovač vibrován, aby umožnil průnik do tixotropního média. Fyzická síla předmětného materiálu opět omezuje velikost jádra, které lze získat.
  • vrtání průzkumné diamantové vrtání, kde je rotující prstencový nástroj zálohovaný válcovým jádrovým ukládacím zařízením vzorku přitlačován proti předmětným materiálům, aby vyřízl válec předmětného materiálu. Normálně je potřebný mechanismus k udržení válcového vzorku v nástroji pro odběr jádra. V závislosti na okolnostech, zejména na konzistenci a složení předmětných materiálů, mohou být v jádrových nástrojích potřebná různá uspořádání pro podporu a ochranu vzorku na jeho cestě k povrchu; často je také nutné kontrolovat nebo omezovat kontakt mezi vrtnou kapalinou a vzorkem jádra, aby se zmenšily změny v procesu odebírání jader. Mechanické síly působící na vzorek jádra nástrojem často vedou k zlomení jádra a ztrátě méně kompetentních intervalů, což může velmi komplikovat interpretaci jádra. Jádra lze běžně řezat o průměru několika milimetrů (dřevo, pro dendrochronologii ) až do průměru více než 150 milimetrů (rutina při průzkumu ropy ). Délky vzorků se mohou pohybovat od méně než metru (opět u dřeva, pro dendrochronologii) až po přibližně 200 metrů v jednom běhu, ačkoli 27 až 54 metrů je obvyklejší (při průzkumu ropy ) a mnoho běhů lze provést v posloupnost, pokud analýza „rychlého pohledu“ v terénu naznačuje, že oblast zájmu pokračuje.
  • perkuse sidewall coring využívá robustní válcové "kulky" výbušně poháněné do stěny vrtu k získání (relativně) malého, krátkého vzorku jádra. Ty mají tendenci být silně rozbité, takže měření pórovitosti / propustnosti jsou pochybná, ale často postačují pro litologické a mikropaleontologické studie. Lze vyzkoušet mnoho vzorků v jednom běhu nástrojů, které jsou obvykle konfigurovány s 20 až 30 „kulkami“ a hnacími náboji po celé délce nástroje. Několik nástrojů lze často spojit dohromady pro jeden běh. Míra úspěšnosti střelby konkrétní střely, jejího pronikání do stěny vrtu, zádržného systému obnovujícího střelu ze stěny vrtu a uchování vzorku v kulce jsou relativně nízké, takže není neobvyklé, že se pokusila pouze polovina vzorků být úspěšný. To je důležité při plánování ukázkových programů.
  • rotační jádro bočních stěn, kde je na stranu vrtu aplikován miniaturizovaný automatizovaný rotační vrtací nástroj pro odříznutí vzorku podobné velikosti jako jádro boční příklepu (popsané výše). Ty mají tendenci trpět menší deformací než perkusní jádra. Proces řezání jádra však trvá déle a v pomocném zařízení, které získává vzorek z vrtáku a ukládá ho do těla nástroje, je běžné uvíznutí.

Správa jader a dat

Vyřízněte vzorky Bakken Core

I když jsou často zanedbávány, vzorky jádra se vždy do určité míry degradují v procesu řezání jádra, manipulace s ním a jeho studia. Nedestruktivní techniky jsou stále běžnější, např. Použití MRI skenování k charakterizaci zrn, tekutin pórů, pórů ( pórovitost ) a jejich interakcí (tvořících součást propustnosti ), ale taková drahá jemnost je pravděpodobně zbytečná na jádru, které bylo otřeseno na neodpruženém nákladním voze na 300 km polní cesty. Co se stane s jádry mezi vyhledávacím zařízením a konečnou laboratoří (nebo archivem), je často opomíjenou součástí vedení záznamů a správy jádra.

Coring se stal uznávaným důležitým zdrojem dat a věnuje se větší pozornost a pozornost prevenci poškození jádra během různých fází jeho přepravy a analýzy. Obvyklým způsobem je úplné zmrazení jádra pomocí kapalného dusíku, který je levně získáván. V některých případech se také používají speciální polymery k uchování a usazení / polstrování jádra před poškozením.

Goniometry se používají k měření úhlů zlomenin a dalších prvků ve vzorku jádra vzhledem k jeho standardní orientaci.
Vytažení Bakken Core z hlavně jádra

Stejně tak hlavní vzorek, který nelze spojit s jeho kontextem (kde byl předtím, než se stal základním vzorkem), ztratil velkou část své výhody. Identifikace vrtu a poloha a orientace („nahoru“) jádra ve vrtu je kritická, i když je vrt v kmeni stromu - dendrochronologové se vždy snaží zahrnout do svých vzorků povrch kůry, aby datum posledního růstu stromu lze jednoznačně určit.

Pokud se tato data oddělí od základních vzorků, je obecně nemožné tato data znovu získat. Náklady na operaci odběru jader se mohou pohybovat od několika měnových jednotek (pro ručně zachycené jádro z měkké půdy) až po desítky milionů měnových jednotek (pro jádra bočnice ze vzdáleného vrtného otvoru vzdáleného mnoho kilometrů). Nedostatečné zaznamenávání těchto základních údajů zničilo užitečnost obou typů jádra.

Různé disciplíny mají různé místní konvence zaznamenávání těchto dat a uživatel by se měl seznámit s konvencemi své oblasti. Například v ropném průmyslu se orientace jádra obvykle zaznamenává značením jádra dvěma podélnými barevnými pruhy, přičemž červený je napravo, když se jádro získává a označuje na povrchu. Jádra řezaná pro těžbu nerostů mohou mít své vlastní, odlišné konvence. Inženýrské nebo půdní studie mohou mít své vlastní, odlišné konvence, protože jejich materiály často nejsou dostatečně kompetentní na to, aby na nich byly trvalé stopy.

Je stále běžnější uchovávat vzorky jádra ve válcových obalech, které jsou součástí zařízení na řezání jader, a dělat si záznamy o těchto „vnitřních sudech“ v poli před dalším zpracováním a analýzou v laboratoři. Někdy je jádro dodáváno z pole do laboratoře v tak dlouhé délce, jaká vychází ze země; jindy je pro přepravu rozřezána na standardní délky (5 m nebo 1 m nebo 3 stopy) a poté znovu sestavena v laboratoři. Některé ze systémů s „vnitřním válcem“ lze na vzorku jádra převrátit, takže v laboratoři se vzorek při opětovné montáži jádra „posune špatně“. To může komplikovat interpretaci.

Pokud má vrt petrofyzikální měření ze skalních zdí a tato měření se opakují po délce jádra, pak tyto dvě datové sady korelovaly, jeden téměř všeobecně zjistí, že hloubka „záznamu“ pro konkrétní část jádra se liší mezi dvě metody měření. Který soubor měření, kterému se má věřit, se pak stává pro klienta (v průmyslovém prostředí) záležitostí politiky nebo velké kontroverze (v kontextu bez převažující autority. Záznam, že z jakéhokoli důvodu existují nesrovnalosti, si ponechává možnost korekce nesprávné rozhodnutí k pozdějšímu datu; zničení „nesprávných“ hloubkových údajů znemožňuje pozdější opravu chyby. Je třeba navrhnout jakýkoli systém pro uchovávání a archivaci dat a základních vzorků, aby bylo možné zachovat nesouhlasný názor.

Pokud jsou základní vzorky z kampaně způsobilé, je běžnou praxí je „rozřezat“ - rozříznout vzorek na dva nebo více vzorků v podélném směru - poměrně brzy v laboratorním zpracování, aby bylo možné jednu sadu vzorků archivovat na začátku analytické sekvence jako ochrana před chybami při zpracování. "Slabbing" jádra do sady 2/3 a 1/3 je běžné. Je také běžné, že jednu sadu si ponechá hlavní zákazník, zatímco druhá sada jde vládě (která často stanoví podmínku pro takové darování jako podmínku pro průzkum / licenční licenci). Výhodou metody „Slabbing“ je příprava rovného a hladkého povrchu pro zkoumání a testování propustnosti profilu, se kterým je mnohem snazší pracovat, než s typicky drsným, zakřiveným povrchem vzorků jádra, když jsou čerstvé z jádrového zařízení. Fotografie surových a „deskových“ povrchů jádra jsou běžné, často v přirozeném i ultrafialovém světle.

Jednotkou délky, která se v literatuře o jádrech mořského dna občas používá, je cmbsf , zkratka pro centimetry pod mořským dnem.

Historie jádrování

Bakken Core

Technika odebírání jader dlouho předchází pokusy vrtat do Země s pláštěm ze strany hluboké mořské vrty programu . Hodnota oceánské a jiné geologické historie získání jader na široké ploše mořských dna se brzy stala zřejmou. Základní vzorkování mnoha vědeckých a průzkumných organizací se rychle rozšířilo. Doposud byly shromážděny stovky tisíc vzorků jádra z podlah všech oceánů planety a mnoha jejích vnitrozemských vod .

Přístup k mnoha z těchto vzorků usnadňuje Index mořských a lacustrinových geologických vzorků , „spolupráce mezi dvaceti institucemi a agenturami, které provozují geologická úložiště“.

Index uchovává záznamy o vzorcích uchovávaných v úložištích jejích členských organizací. Data zahrnují

Litografie , struktura , věk, hlavní řešitel, provincie , zvětrávání / metamorfóza , skleněné poznámky a popisné komentáře

Informační hodnota základních vzorků

Coring začal jako metoda vzorkování okolí ložisek rud a průzkumu ropy. Brzy se rozšířila do oceánů , jezer , ledu , bahna , půdy a dřeva . Jádra na velmi starých stromech poskytují informace o jejich růstových prstencích, aniž by strom zničily.

Jádra označují variace podnebí , druhů a sedimentárního složení během geologické historie. Dynamické jevy zemského povrchu jsou z velké části cyklické mnoha způsoby, zejména teplotou a srážkami .

Existuje mnoho způsobů, jak určit jádro. Jakmile je datován, poskytuje cenné informace o změnách klimatu a terénu . Například jádra v oceánském dně, půdě a ledu úplně změnila pohled na geologickou historii pleistocénu .

Viz také

Reference

externí odkazy