一种野外页岩硅质含量快速评价方法与流程

1.本发明属于地质工程领域，具体涉及一种野外页岩硅质含量快速评价方法。


背景技术：

2.野外地质勘探中，页岩、板岩等岩石的硅质含量和泥质含量是野外露头矿物成分分析的重要参数，也是储层沉积演化分析的基础数据，具有重要意义。
3.由于页岩、板岩等岩石硅质含量较高时岩石较硬，出露地表时不会产生强风化，往往节理明显，棱角分明。而泥质含量较高时，露头岩样普遍产生较强风化，棱角不分明，多发育微裂缝、易碎。目前，许多室内实验设备能够精确测量岩石硅质、泥质含量，然而在野外踏勘时不便携带大型、重型设备。在粗略判断目的岩层露头硅质含量时，往往使用地质锤敲击岩石，听岩石发出的声音清脆程度。声音比较清脆说明硅质含量高，而声音比较闷时往往泥质含量高。这种凭地质工作者经验的简易判别方法虽然有效，但受主观判断较大，多存于定性判断，而在量化判断上存在不足。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是提供一种野外页岩硅质含量快速评价方法，该实验方法能够快速定量评估野外岩样露头的硅质含量。
5.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：
6.一种野外页岩硅质含量快速评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.(1)水平放置测量装置外筒，将电磁体固定在轴上指定刻度处，对电磁体通电，使永磁体吸附在电磁体上；
8.(2)选取已知硅质含量的第一标定岩块，外筒左端接触第一标定岩块的表面，改变电磁体内电流方向，使冲击锤弹出，撞击岩壁，探头测得冲击第一标定岩块的冲击声频率；
9.(3)选取已知硅质含量的第二标定岩块，外筒左端接触第二标定岩块的表面，改变电磁体内电流方向，使冲击锤弹出，撞击岩壁，探头测得冲击第二标定岩块的冲击声频率；
10.(4)将第一标定岩块与第二标定岩块的硅质含量以及对应的冲击声频率输入通过显示与计算系统；
11.(5)显示与计算系统通过线性插值，得到硅质含量与冲击声频率的关联方程，完成装置初始化；
12.(6)在野外勘探时，选取目标岩块的垂直面，水平放置测量装置外筒，将电磁体固定在轴上与步骤(1)相同的刻度处，对电磁体通以与步骤(1)相同的电压，使永磁体吸附在电磁体上；
13.(7)外筒左端接触目标岩块的表面，改变电磁体内电流方向，使冲击锤弹出，撞击岩壁，探头测得冲击目标岩块的冲击声频率；
14.(8)显示与计算系统记录探头测得的目标岩块冲击声频率，利用硅质含量与冲击声频率的关联方程计算，得到目标岩块的硅质含量并显示在显示与计算系统上。
15.选取研究区标定岩块数目为多个，当标定岩块为多个时，得到多个硅质含量与冲击声频率的数据。在步骤(5)中，需要将得到的数据点按硅质含量从低到高排序，然后在显示与计算系统中对每相邻两点间进行分段线性插值。硅质含量与冲击声频率的关联方程的获取方法有多种，除了分段线性插值方法以外，一种优选的数据处理方式是最小二乘拟合法。
16.上述测量装置为野外页岩硅质含量快速评价装置，上述一种野外页岩硅质含量快速评价方法是由野外页岩硅质含量快速评价装置实现的。
17.一种野外页岩硅质含量快速评价装置包含冲击头，冲击锤，探头，减震环，永磁体，外筒，轴，电磁体，显示与计算系统，端盖，动力和控制系统，其特征在于，所述的冲击锤左端固定冲击头，右端固定永磁体，所述的冲击头外端部为平面，所述的冲击头，冲击锤与永磁体组成的组合体套在轴上，组合体能够沿轴轴向滑动，所述的外筒壁面设有的显示与计算系统能控制右端的动力和控制系统，外筒右端设有端盖，外筒左端设有探头，探头能够测量声音频率，所述的外筒内壁左端台阶处设有减震环，减震环能够减缓永磁体的冲击，外筒的中心设有轴，所述的轴上有刻度尺，轴右端固定在端盖中心，轴中部固定有电磁体，电磁体的通电状态受动力和控制系统控制，所述的外筒、轴和端盖由非铁磁材料制成，将电磁体固定在轴上指定刻度处后，通过显示与计算系统控制动力和控制系统使电磁体通电，通过改变电磁体磁极使永磁体弹出，冲击头冲击岩石表面，探头记录声音频率并传递给显示与计算系统，显示与计算系统通过冲击产生的声音频率分析页岩硅质含量并显示结果，最终实现页岩硅质含量快速评价。
18.本发明的设计原理：
19.由于岩样露头暴露在自然环境中，会受到不同程度的风化。页岩、板岩中硅质含量较高时，岩石较硬，风化程度较小，而硅质含量较低，泥质含量较高时，由于粘土矿物吸水膨胀，岩石样品容易产生微裂缝，风化程度较高。当冲击头冲击露头表面时，硅质含量高的岩样内部裂缝较少，岩石质地较硬，发出的敲击声频率较高，声音较脆；而硅质含量低的岩样内部裂缝多，在被敲击时裂缝会减弱和缓冲振击能量，进而造成敲击发出的声音频率较低，声音发闷。在本装置中，将装置水平放置后，首先用装置敲击两块或以上已知硅质含量的标定岩块，探头收集敲击声频率作为标定，以标定岩块的敲击声频率-硅质含量作线性插值得到该套地层页岩或板岩的线性关系。然后在同一刻度尺处固定电磁体，控制电磁体吸引永磁体后，采用同一电压反转电磁体磁极，使冲击头-冲击锤-永磁体组成的组合体以相同速度冲击岩样表面，得到目标岩块的敲击声频率后，在线性关系上找到对应的硅质含量，即可迅速得到该岩块的硅质含量，最终显示在显示与计算系统上。有多个标定岩块时，硅质含量与冲击声频率获取方法有多种，如分段线性插值，最小二乘拟合。
20.本发明的有益效果：
21.由上述的原理设计可看出，本发明提供的一种野外页岩硅质含量快速评价方法操作简便，可行性好，具备新颖性，能够在野外简便、快速、定量地初步评价野外岩石露头硅质含量。
附图说明
22.图1为按照本发明一种野外页岩硅质含量快速评价方法的流程图；
23.图2为按照本发明一种野外页岩硅质含量快速评价方法的一种野外页岩硅质含量快速评价装置的示意图。图中：1冲击头，2冲击锤，3探头，4减震环，5永磁体，6外筒，7轴，8电磁体，9显示与计算系统，10端盖，11动力和控制系统。
具体实施方式
24.实施例1：
25.一种野外页岩硅质含量快速评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
26.(1)水平放置测量装置外筒，将电磁体固定在轴上指定刻度处，对电磁体通电，使永磁体吸附在电磁体上；
27.(2)选取已知硅质含量的第一标定岩块，外筒左端接触第一标定岩块的表面，改变电磁体内电流方向，使冲击锤弹出，撞击岩壁，探头测得冲击第一标定岩块的冲击声频率；
28.(3)选取已知硅质含量的第二标定岩块，外筒左端接触第二标定岩块的表面，改变电磁体内电流方向，使冲击锤弹出，撞击岩壁，探头测得冲击第二标定岩块的冲击声频率；
29.(4)将第一标定岩块与第二标定岩块的硅质含量以及对应的冲击声频率输入通过显示与计算系统；
30.(5)显示与计算系统通过线性插值，得到硅质含量与冲击声频率的关联方程，完成装置初始化；
31.(6)在野外勘探时，选取目标岩块的垂直面，水平放置测量装置外筒，将电磁体固定在轴上与步骤(1)相同的刻度处，对电磁体通以与步骤(1)相同的电压，使永磁体吸附在电磁体上；
32.(7)外筒左端接触目标岩块的表面，改变电磁体内电流方向，使冲击锤弹出，撞击岩壁，探头测得冲击目标岩块的冲击声频率；
33.(8)显示与计算系统记录探头测得的目标岩块冲击声频率，利用硅质含量与冲击声频率的关联方程计算，得到目标岩块的硅质含量并显示在显示与计算系统上。
34.本发明中涉及的未说明部分与现有技术相同或采用现有技术加以实现。