岩や放射光 x 線と相まって変形マルチアンビル装置内ミネラル総計を圧縮実験の手順の詳細を報告します。そのような実験は、最終的に地盤材料の圧縮プロセスのライトを取除くことのサンプル内の応力分布の定量化を許可します。
このコンテンツを表示するには、JoVEへの購読が必要です。 または、無料トライアルをお申し込みください。
この記事について
サマリー
要約
岩およびマルチアンビル変形試験機 (D DIA) が放射光 x 線と相まって内ミネラル総計の圧縮実験を実行するための詳細な手順を報告する.キューブ状のサンプル アセンブリは準備、圧縮、常温で 4 x 線透過ダイアモンドアンビル、横方向と縦方向の平面の 2 つのタングステン カーバイド アンビルのセットによってそれぞれ。すべて 6 アンビルは 250 トン油圧プレス内に収容され、同時に 2 つのくさびガイド ブロックで内側に押し込まれ。水平のエネルギー分散型 x 線ビームを介して投影は、サンプル アセンブリによって回折します。ビームは白または単色 x 線モードでは一般的です。白色 x 線の場合回折 x 線検出結果のエネルギー分散回折パターンを収集する固体検出器アレイです。単色 x 線の場合は電荷結合素子 (CCD) 検出器やイメージング プレートなど、二次元 (2 D) 検出器を用いた回折パターンを記録します。2 D の回折格子間隔を導出する分析されます。サンプルの弾性ひずみは、粒内での原子の格子間隔から派生します。ストレスは、あらかじめ決められた弾性率と弾性ひずみを使用して計算されます。さらに、2 次元応力分布の向きが異なる応力を分散する方法を理解できます。さらに、x 線パスのシンチレータ降伏体積歪データ サンプルの直接測定実験中にサンプル長変化の精密測定は、サンプル環境の可視光の画像が得られます。このタイプの実験は、圧縮のメカニズムに光を当てることができます最終的に地盤材料内の応力分布を定量化できます。そのような知識圧縮プロセスが重要な岩石力学、地盤工学、鉱物の物理学および物質科学アプリケーションにおける主要なプロセスの私達の理解を大幅に向上する可能性があります。
概要
この記事で紹介した方法の後ろの理論的根拠は、岩石と鉱物骨材試料内にある圧縮とその後の圧密時の応力分布を定量化することです。貯水池と地盤工学8,17,18,19,20,28 に非常に重要な岩石・鉱物集合体の圧縮を理解することが ,33。圧縮は、気孔率を減らすために機能し、したがって、間隙水圧の上昇に 。間隙水圧のような増加は、効果的な圧力35の減少に します。結果は貯留岩が崩れし、従ってより低い応力での早期の失敗を受けることができます。地下に塑性変形の結果のいくつかの例: 石油とガス貯留層28,33, 維持の長期生産の障害は表面沈下
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
プロトコル
1. サンプル準備
- テストおよび/または参照サンプルを選択します。これは岩石コア (ステップ 1.2) をすることができますまたは鉱物骨材 (手順 1.3) によって実験的研究の焦点。
注: 次の方法は確かに良い品質のサンプルを準備する唯一の方法 (例えば、他のマシンを使用することができます)。ただし、本研究で採用した試料は、正確なレプリケーションの目標を達成するために完全に示されています。 -
岩石コア試料
- 大きいサンプル岩ブロックから小さな長方形の板を見た。その後、表面は、スラブのすべての 6 面がフラットとその隣接サーフェスに垂直になるようにサンプル スラブを挽きます。
- マシンを配置することによって開始、ボーリング中にサンプル スラブの任意の動きを最小限に抑えるには非常に安定した作業面 (図 2 a) を副します。非直角度がセットアップに導入されていないので、すべての接触面が汚れていないことを確認します。一緒にことを確認するそれを損なうことがなくサンプルを確保するため十分なタイトな顎副顎 (図 2 a) とネジの間サンプル スラブを配置します。
- 掘削ドリル出版物 (図 2 a) として回転ツール回転ワークステーション パッケージをセットアップします。ダイヤモンド ドリ....
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
結果
複合水晶集計5,6と novaculite コア サンプル66BM b マルチアンビル プレスで実行 x 線回折実験 (実験 SIO2_55) から 1 つの代表の結果の例を示す.石英集合体と novaculite の粒径、~ 4 μ m 〜 6-9 μ m、それぞれ5,6。図 8にこの実験中に収集されたスペクトルを示す回折を選択しました。包囲された圧力、石英集合体と、novaculite から回折スペクトルは本質的に区別がつかない (実験 SIO2_55peak2 Set1図 8)。具体的には、相対強度のすべての回折ピーク位置、幅、2 つの地盤材料間区別できません。その後の.......
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
ディスカッション
6 BM B のマルチ アンビル ・ セルを用いた x 線回折実験を行うための詳細な手順を提案します。おそらく上記のプロトコルの最も重要なまだ最も困難なステップを含む、サンプルの品質を最適化します。サンプルの質のような重要性は、ほとんどすべての岩や鉱物の変形実験に適用されます。まず、フラット、両端同時に、円筒の表面に垂直に互いに平行とする岩石コアの端面にとって重要です。アンビルを介して外力はサンプルの全体の端面をより均等に分散するようになります。端面、サンプルによって達成される円筒状サーフェスの輪郭以外は、サンプルのボリューム計算幾何学的な仮定のためも重要です。
セクション 1 のノートで強調表示されている、提案手法は確かに良い品質のサンプルを準備する唯一のプロトコルではありませんその他の機器を使用して、同様の品質を取得できますを再び強調するのに重要です。プロトコルのような柔軟性もセル組立準備 (セクション 2) に適用可能です。実際には、多数の実用的なまたは創造的な変更を適用できます。たとえば、セル ・ アセンブリ (例えばタンタル) 内の多くのコンポーネントは.......
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
開示事項
著者は利益相反を宣言しません。
謝辞
著者が感謝する 2 つの匿名査読したいし、ゼウス上級エディター博士アリーシャ恵理子の貴重なコメントを確認します。この研究は、6 BM B アルゴンヌ国立研究所で高度な光子ソース (AP) ので行われました。鉱物物理学研究所、ストーニーブ ルック校、材料特性研究国立科学財団 (NSF) の共同契約耳耳 1661511 11-57758 地球科学 (詳しい) のコンソーシアムによってこの施設の使用になりました大学。著者は、耳 1141895、耳 1045629 耳 1361463 このプログラムのために研究資金 NSF を認めます。この研究に使用される光子の高度なソースのリソース、科学ユーザー施設米国エネルギー省 (DOE) オフィス運営アルゴンヌ国立研究所によってエネルギー省科学局契約 DEAC02 06CH11357 の下で。セル ・ アセンブリは詳しいマルチアンビル細胞アセンブリ開発プロジェクトにあります。リクエスト (scheung9@wisc.edu) の作成者にはすべてのデータ ファイルがあります。サンプルやデータは、ストーニブ ルック大学で鉱物物理学研究所でアーカイブされます。
....アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
材料
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 回転ツールワークステーションドリルプレスワークステーションレンチ付き | レメル | 220-01 | |
| プロキーレスチャック | ドレメル | 4486 | |
| 可変速回転ツール | Dremel | 4000-6/50 | |
| 超小型ダイヤモンドコアドリル - 2.5 mm | Dad's Rock Shop | SDCD | |
| クーラント | NBK | JK-A-NBK-000-020 | 研削液濃縮物 US 5 gal / 20 L |
| 機器制御およびデータ収集用の商用ソフトウェアパッケージとコード | IDL EPICSおよびSPEC | ||
| CCDカメラ | 連合のコンピューターにインストールされています | ビームラインに設置された | プロシリカGT |
参考文献
- Bjørlykke, K. Relationships between depositional environments, burial history and rock properties. Some principal aspects of diagenetic processes in sedimentary basins. Sedimentary Geology. , 1-14 (2014).
- Burnley, P. C., Zhang, D. Interpreting in situ X-ray diffraction data from high pressure deformation experiments using elastic-plastic self-consistent models: An experiment using quartz. J. Phys. Condens. Matter Solid Earth. 20 (28), 285201(2008....
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
再版と許可
