Ein Extrusionsverfahren eine kalibrierte Gewindestange mit vorgestellt, das für mm-Skala Subsampling von Wassersedimentkernen ermöglicht. Millimeterskala Probenahme ist notwendig, um vollständig jüngsten Ereignis Stratigraphie in Sediment Aufzeichnungen zu charakterisieren.
Aquatic Sedimentkern Subsampling wird in cm oder Halb cm Auflösung häufig durchgeführt. In Abhängigkeit von der Sinkgeschwindigkeit und Ablagerungsraum bietet diese Auflösung Aufzeichnungen auf der jährlichen Skala zu dekadische, am besten. Ein Extrusionsverfahren, ein kalibriertes, Gewindestange verwendet, wird hier vorgestellt, die für Millimeterskala Subsampling von Wassersedimentkernen unterschiedlicher Durchmesser ermöglicht. Millimeterskala Subsampling ermöglicht Unterjahres monatliche Analyse der sedimentären Aufzeichnung, eine Größenordnung höher als typische Stichprobenpläne. Der Extruder besteht aus einem 2 m Aluminium-Rahmen und Sockel, zwei Kernrohrschellen, eine Gewindestange und einem 1 m langen Kolben. Das Sediment Kern wird über dem Kolben angeordnet und an den Rahmen eingespannt. Ein Acrylprobenahme Kragens ist an den oberen 5 cm des Kernrohrs befestigt ist und eine Plattform, von der Teilproben zu extrahieren. Der Kolben wird in kalibrierte Abständen um die Gewindestange gedreht und drückt sanft das Sediment aus der zup des Kernrohres. Das Sediment wird dann in die Proben Kragen isoliert und in einen geeigneten Probengefäß platziert (zB Glas oder Beutel). Dieses Verfahren bewahrt auch die unkonsolidierte Proben (dh hohe Porenwassergehalt) an der Oberfläche, einem konsistenten Volumen bereitstellt. Dieser mm Maßstab Extrusionsverfahren wurde auf Kerne im nördlichen Golf von Mexiko nach der Bohrinsel Deepwater Horizon Ölfelder Release gesammelt angewendet. Hinweise darauf, dass es notwendig ist, in der mm-Skala zur Probe Ereignisse vollständig zu charakterisieren, die für Kontinentalhang Sedimente auf der Monatszeitskala auftreten.
Sedimentkernproben aus lacustrine, Mündungs- und Marine (Kontinentalschelf und Steigung) Umgebungen haben tausendjährig Zeitskalen Aufzeichnungen Salzgehalt, Temperatur, organische und anorganische Schadstoffe und viele andere Umweltparameter auf dekadischen vorgesehen 1-3,6,8,13 , 17. In den meisten Fällen sind die Standardpraktiken Abschnitt diese Kerne mit halber Zentimeter oder Zentimeter Abstand 5,15. Diese Auflösung ist geeignet für mehrjährige, dekadischen oder höher Stufenauflösung in den meisten Fällen. Die Notwendigkeit für eine erhöhte Extrusions Auflösung hat vor kurzem in einigen Berichten gezeigt worden , die 11,16 entlang der vertikalen Profil des Sedimentkerns Variabilität von Sediment Biomarker / Proxies auf einer feinen Skala erfasst. Im Falle der jüngsten Sedimentation , die auf Zeitskalen von Monaten bis zu einem Jahr stattfindet, ist es dann notwendig , eine feinere Auflösung Subsampling Methoden (zB mm – Skala) zu verwenden. Dies ist oft eine Herausforderung mit Wassersedimente aufgrund ter unkonsolidiert Art der Oberflächensedimente.
Wir präsentieren ein Extrusionsverfahren Sedimentkern, der mm-Skala Sediment Teilproben zur Verfügung stellt. Wir wenden dann diese Extrusionsverfahren zu den Sedimenten des nördlichen Golf von Mexiko nach der Bohrinsel Deepwater Horizon (DWH) Ereignis. Diese Anwendung zeigt die Wirksamkeit von Millimeterskala Subsampling bei der Charakterisierung von Unter jährlich zu anthropogen beeinflusste depositional Systeme in Verbindung stehendes Ereignis Stratigraphie.
Monatlich oder Unter jährlichen Stufenauflösung in Sediment Aufzeichnungen ist besonders vorteilhaft, wenn kurzfristige Ereignis Stratigraphie zu charakterisieren. Umweltprüfungen unterjährige Auflösung verwenden können, um voll anthropogen bedingte Sedimentation Ereignisse zu charakterisieren.
Sediments im nördlichen Golf von Mexiko, die von der Bohrinsel Deepwater Horizon Öl Veranstaltung bieten ein Beispiel Ereignis Stratigraphie voll betroffen waren gekennzeichnet Millimeter unter Verwendung von (Unter jährlich) sCale Auflösung Probenahme. Im Anschluss an die Bohrinsel Deepwater Horizon (DWH) Veranstaltung im Jahr 2010, Kontinentalhang Sedimente des nordöstlichen Golf von Mexiko (NgoM) kam in Kontakt mit Kohlenwasserstoffen durch eine Größenordnung Erhöhung der flockige Kohlenwasserstoff- Ablagerung 4,9,10,12,14,18. Die Zunahme der Sedimentation wurde von einem Marineöl Schnee Sedimentation und Flockungsmittel Accumulation (MOSSFA) Ereignis 4,9,10,12,14,18 verursacht. Dies führte in etwa 6-10 mm Sedimentansammlung in einem 6-12 Monate Zeitraum von Mitte 2010 bis Anfang 2011 4. Es war notwendig , um Teilprobe diese Sedimentkerne im Millimetermaßstab vollständig die Eingänge zu charakterisieren, Raten der Sedimentation und Post-Ablagerungsprozesse.
Der Extruder kann modifiziert werden, um mehrere Durchmessern von Kernrohr aufzunehmen. Wenn der Kerndurchmesser geändert wird, dann werden die Kolben, Puck und Klemmdurchmesser müssen entsprechend angepasst werden. Diese Änderung ermöglicht eine breite Anwendung in lacustrine und Meeressediment Sammlung. Die Sedimentkerne können auch auf dem Feld oder im Labor extrudiert werden. Eine gemeinsame Änderung Versand dieses Extrusionsanlage zu erleichtern, ist es in zwei Abschnitten zu bauen; einen unteren Abschnitt (Basis und Kolben) kann dann in den oberen Abschnitt (Klemmen) gekoppelt werden.
Es gibt einige Einschränkungen dieser Extrusionsverfahren. Die erste davon ist, dass jeder Kern oder Kernabschnitt, muss von einem Meter Länge oder weniger geschnitten werden. Wie bei jedem Extrusionsverfahren ist es auch unvermeidlich einige Verdichtung. Jedoch durch dieses Verfahren verursachte Verdichtung ist minimal. Die Reproduzierbarkeit mehrerer Datensätze in dieser Art und Weise extrudiert wird innerhalb von 2-4 mm. Diese Reproduzierbarkeit wird geschätzt, auf Vergleiche zwischen den verschiedenenAufzeichnungen (Spurenmetall, organische Geochemie, benthischer Foraminiferen, Sedimentologie) auf dem gleichen Einsatz eines acht Kernmulticore-System gesammelt. Dieses Extrusionsverfahren ist auch für die Sedimente am besten geeignet, die hauptsächlich (> 50%) Schluff und Ton große Partikel sind. Sedimentieren überwiegend (> 50%), bestehend aus Sand Größe Teilchen neigt zu binden, zusätzliche Verdichtung verursacht, aufgrund eines höheren Reibungskoeffizienten. Die endgültige Beschränkung bei dieser Methode ist die Menge an Sediment, erhältlich von jedem Inkrement bei Millimetermaßstab Auflösung. Dieses Verfahren stellt etwa 15-20 g feuchte Masse und 3-10 g Trockenmasse bei 2 mm Auflösung, die für einige analytische Protokolle restriktiv sein kann.
Die Sediment Aufzeichnungen der Bohrinsel Deepwater Horizon Veranstaltung im nördlichen Golf von Mexiko zeigen die Wirksamkeit von Millimeterskala Subsampling. Zunächst einmal 234 Th Datierung wäre nicht möglich gewesen ohne Millimeterskala Subsampling. Diese Datierung methode kann nur unter bestimmten Umständen angewendet werden, die weitere 4 diskutiert werden. Der Puls von verölten flockige Material nach dem Deepwater Horizon-Ereignis erfüllt diese Bedingungen, innerhalb von 6-12 Monaten bis 8 mm Material an bestimmten Stellen im nördlichen Golf von Mexiko Ablagerung auf. Ohne mm Skala Probenahme, würde die Geochronologie dieser Veranstaltung nicht auf dem Unterjahresskala (Tabellen 2 und 3) wurden gelöst. Zusätzlich zu den 234 Th Aufzeichnungen, redoxsensitiven Spurenmetalle, benthische Foraminiferen Dichte und die organischen Geochemie Aufzeichnungen dieser Veranstaltung einen Datenpunkt wurden in der Oberfläche Zentimeter (Tabelle 3) wäre begrenzt. Stattdessen versehen mit Millimeterskala Subsampling eine detaillierte und robuste (5-10 Datenpunkt) Aufzeichnung der MOSSFA Veranstaltung. Insbesondere wird ein 4-facher Anstieg (n = 18), über den vor der Bohrinsel Deepwater Horizon Werte insgesamt Aliphaten mm Skala Subsampling verwendet hätte zu einer 2-fach reduziertErhöhung cm Skala Subsampling mit (n = 6). Dementsprechend hätte zu einer Abnahme von 60 reduziert eine Abnahme der benthischen Foraminiferen Dichte von 90% mm Skala Subsampling mit% cm Skala Subsampling verwendet wird. Ohne diese hochauflösende Abtastung diskrete Doppelpeaks von Mn-Oxid, sowie Änderungen in sedimentären Re-Konzentrationen im Zusammenhang mit nicht stationären Zustand Redoxänderungen nicht aufgelöst werden würde. Insgesamt bietet dieses Extrusionssystem die Fähigkeit, Sedimentkerne im mm-Skala, um ein Subsampling, das gesamte Volumen der Probe zu halten und kann für eine breite Anwendung in Wassersedimentproben modifiziert werden. Zukünftige Anwendungen dieser Methode kann Beurteilung der früheren Ölkatastrophen aufgrund der mm-Skala Ereignis Stratigraphie sind mit unterirdischen Öl Releases verbunden. Andere Anwendungen können lacustrine Aufzeichnungen mm Skala Klimavariabilität sind. Millimeterskala Unterabtastung wurde bei der Charakterisierung Ereignis Stratigraphie im Rahmen der anthropogen beeinflussten wirksam erwiesenSystemen.
The authors have nothing to disclose.
Diese Forschung wurde durch einen Zuschuss von BP / Der Golf von Mexiko Research Initiative, C-IMAGE, DEEP-C und teilweise von der British Petroleum / Florida Institute of Oceanography (BP / FIO) -Gulf Ölpest Prävention teil, Response and Recovery Grants Program. Die Autoren danken Nico Zenzola für seinen Eingang in die Entwicklung dieses Verfahrens. Die Autoren danken auch die Mannschaft der R / V Weatherbird II für ihre Hilfe während des Feldprogramms.
Die Daten können auf der GRIIDC Webseite abgerufen werden: https://data.gulfresearchinitiative.org/ (Daten / R1.x135.119: 0004 /), (Daten / Y1.x031.000: 0003 /), (Daten / Y1. x031.000: 0006 /), (R1.x135.120: 0004).
Extruder | Custom Fabrication | Aluminum base and clamps, steel threaded rod | |
Piston | Custom Fabrication | PVC tubing with acrylic cap | |
Polycarbonate Core Tube | SABIC Poymershapes | 68374192 | |
Acrylic puck/Rubber Gasket | Custom Fabrication | ||
Acrylic sampling collar | Custom Fabrication | ||
Acrylic plate | Custom Fabrication | One edge bevelled at 45 degree angle | |
Putty knife | Fisher Scientific | 19-166-432 | |
Steel/Acrylic Plates | Custom Fabrication | ||
Electrical tape | McMaster Carr | 76455A28 | |
Siphon or Syringe | Fisher Scientific | 14-176-227, 14-823-2A | |
Razor blade | Fisher Scientific | 12-640 | |
Drill | Ryobi | P-882 | |
Thick rubber band | Staples | 831636 | 2-3 cm in width, larger diameter than piston |
Personal protection equipment | Fisher Scientific | Gloves-19-058-801C, lab coat- 17-100-850, Goggles-19-181-501 |
e.g. gloves, lab coat, goggles |
Sample labels | Fisher Scientific | 15920 | |
Sample vessels | Fisher Scientific | Whirlpak- 01-812-3, Jar- 02-911-791 |
e.g.whirlpak bags, jars, etc. |
Laboratory wipes | Fisher Scientific | 06-666-11 | e.g. kim wipes |
Methanol | Fisher Scientific | BP1105-1 | |
Deionized water |