粒度分析方法
1.砾岩的粒度分析方法
砾岩的粒度分析主要在野外进行，一般采用筛析和直接测量两种方法。对于胶结较弱的砾石和松散砾石层，首先进行10 mm和1 mm孔径的筛分，小于1 mm的基质和胶结物可带回室内进一步细分；若10 ~ 1 mm中细砾石含量较大且差异较大，则应采用筛析法进行细分；10 mm以上的碎石一般在场外用直尺直接测量，然后将各粒径的碎石称重，记录在粒径分析表中。在取样过程中，要选择有代表性的取样地点，样品质量不低于25 ~ 30公斤，否则误差会相当大。对于胶结砾岩，可在风化带上进行粒度测量；或者把样品带回房间，先水泥化，分离砾石，再测粒径。
2.砂岩和粉砂岩的粒度分析方法
砂岩和粉砂岩的粒度分析常采用筛析法、沉积速率法和薄片法，常用的沉积速率法有Azni法、Sabanin法和Robinson法。筛析法和沉降速率法适用于未固结的松散岩石，如粗碎屑岩，一般只采用筛析法；而中细碎屑岩往往含有较多的粉粒和粘粒，所以沉积速率法往往与筛析法结合使用。薄片法主要用于加固坚硬岩石。一般来说，筛析法适用于大于0.25 mm的颗粒，也可用于大于0.1 mm的颗粒，沉降速率法适用于小于0.25 mm的颗粒。
3.粒度分类
一般采用木质迎风标准，这是一种以毫米为单位的分级方案。后来，Querubin (1934)提出了对数转换(表3-1)，称之为φ值:
沉积学原理
其中d是颗粒直径。
表3-1分类标准对照表
4.切片粒度分析
筛析法只适用于现代沉积砂和古代固结疏松砂岩，对不能疏松的砂岩不再适用。固结岩石，特别是硅质胶结岩石的粒度分析只能在薄片上进行。薄片粒度分析的准确度比筛析法差，因为薄片中计算的颗粒比筛析法少得多，分析速度慢，分析结果不能直接与筛析法对比。下面简单介绍一下薄片粒度分析的方法。薄片的制备与普通岩石薄片相同。松散砂岩用胶水浸泡煮沸后研磨。用于粒度分析的切片略大(3.0 cm×2.0 cm)，尤其是粗粒砂岩，以便能在切片中测出足够的颗粒。用于研磨薄片的标本必须在采集的岩层中具有代表性。
(1)薄片上颗粒尺寸的测定方法
用什么方法选取薄片上的待测颗粒，称为取样法。一般常用的系统抽样方法有点计数法和线计数法。此外，还有一种方法叫做磁带录音法。
计数法通常用带网格的目镜测量，每个网格的边长应大于切片中颗粒的最大表观直径。切片应通过带有机械平台的显微镜视野，以测量网格节点接触的颗粒尺寸(图3-1)。
线度计法是用一个机械台在垂直于目镜测微计的方向上移动切片，十字线和垂直线接触到的粒子都要测量。测量一行后，用平行横线将薄片移动一定距离，再按上述方法测量，直到测量到足够的颗粒为止。测量线之间的间隔应大于板材中颗粒的最大表观直径(图3-2)。
不同的采样方法得到的结果是不同的。用测线仪法测量时，粒子穿越测线的概率与测线垂直方向的粒子成直线。
图3-1切片粒度分析计数法
直径成正比；用计数法测量时，粒子遇到一点的概率与粒子的可见表面积成正比。
用卷尺法将切片放在机械台上，固定横坐标，使切片垂直于目镜测微计缓慢移动。中心位于目镜测微计特定读数之间的所有颗粒应根据尺寸进行分类和计数(图3-3)。该带的宽度应等于或大于样品中颗粒的最大表观直径。实验证明，用皮带测量法测得的结果最接近样品中的真实粒度分布。
图3-2用于切片粒度分析的线性仪表法
图3-3用于切片粒度分析的带式计量方法
因为不同取样方法得到的结果不能直接比较，所以如果要用统计方法比较不同的样品，就必须在每一个细节上使用相同的取样方法和测定方法。最后，将测量结果填入鳞片粒度统计表(表3-2)。
表3-2纸张粒度统计
(2)各种测量直径的比较和换算
用粒度数据解释沉积环境的工作始于现代沉积物的研究。古代岩石的沉积环境分析也可以通过岩石粒度分析与现代沉积物进行对比。
现代沉积物的粒度分析一般采用常规的筛析法，结果是不同粒径颗粒的质量百分比。目前大多数古岩石只能通过薄片分析，结果是不同粒径颗粒的百分比。两者不能直接比较。如果需要比较，就必须转换。即使是同一种方法，也只能进行统计比较，永远无法进行单个粒子的比较。
筛分直径与沉降速度分析直径的平均偏差小于0.1 φ。一般两种方法可以不用换算，但在精确研究中必须换算。薄片分析的表观直径与筛析直径之间的偏差可达0.25 φ或更大，在任何情况下都不能一起使用或直接比较。表观直径换算成筛孔直径的方法很多，其中G.M.Friedman通过统计分析进行的线性回归换算简单准确，任意粒径的回归换算方程为
沉积学原理
式中:d为换算后的筛孔直径；d为薄片中测量的表观长度直径，均以φ值计算。换算后，换算值与实际筛析值的平均直径最大偏差一般小于0.25 φ，高于0.25 φ的分组区间，可以满足一般沉积学研究。
对于切片的表观直径和真实直径的比较，根据实验，在直径相同的球形骨料截面上测得的平均表观直径是真实直径的0.765倍，即在颗粒骨料的切片中，颗粒的平均表观直径小于真实直径，称为切片效应。
(3)薄片粒度测量的要求
粒度测量是粒度分析的基础，所以对测量的要求很高，但是测量工作非常繁琐，效率很低。切片粒度分析是研究固结样品的唯一方法，可以使用偏光显微镜和扫描电子显微镜。近年来，图像分析仪基本实现了薄片粒度分析的自动化，大大提高了效率。薄片的统计是粒子数。
在沉积环境研究中使用薄片粒度分析时，对岩石样品的基本要求是:砂岩中应时碎屑的含量应大于70%，至少应时和长石的含量应大于70%，溶解交代和次生扩大现象越弱越好，切片方向可以是垂直的也可以是平行的，视研究目的和要求的精度而定。在碳酸盐岩研究中，采样密度可达1点/厘米，并可平行切片。测量时，一般采用线表法提取颗粒。线上的粒子都要测量，不能有主观选择。每一个切片只能计数200 ~ 500个颗粒，碳酸盐岩要测量1000多个颗粒。
需要确定多少颗粒来表示切片中整个切片的颗粒尺寸分布，这必须在分析开始之前确定。测量的颗粒太少，无法代表板材中的颗粒尺寸分布；在测定中有太多的颗粒，这将浪费时间并且没有获得准确性。根据砂岩样品的实验，分别测定了100、200、300、400和500个颗粒，并绘制了粒度累积百分比曲线。从计数400个颗粒开始，颗粒尺寸累积曲线的形状基本保持不变，因此可以确定，在片材中计数400 ~ 500个颗粒是满足准确度要求的最小计数。
薄片分析表观直径换算成筛析直径时，还应考虑“杂基”的存在。如果不校正杂质基，往往没有悬浮群体的尾端，而跳跃群体不转弯直接延伸通过3 ~ 4 φ的切割点，这种情况多发生在平均值小于2 φ的中细砂岩和粉砂岩中。这是因为4 ~ 7 φ的颗粒较小，被检测到的机会增加，或者全部合并成4.5 φ或5 φ的颗粒，导致细颗粒数量增加，本质上是一种统计截断效应(truncation effect)
图3-4截断效果
杂质校正的方法是将显微镜调整到6 φ后，测量或估计杂质含量。由于切片效应和成岩后生作用，薄片杂质基值一般较高。取2/3 ~ 1/2作为修正值，假设是δ，将每个累积百分比乘以(100-δ)，重画一条曲线。对于弱固结岩石，同一试样既可用于筛分分析，也可用于薄片分析，通过实验可得到校正系数(100-δ)。