Un procédé d'extrusion à l'aide d'une tige filetée calibrée est présentée, ce qui permet de sous-échantillonnage à l'échelle mm de noyaux de sédiments aquatiques. échantillonnage Millimeter-échelle est nécessaire pour caractériser pleinement récente stratigraphie des événements dans les dossiers de sédiments.
Aquatic carotte de sédiments sous-échantillonnage est généralement réalisée à cm ou demi-cm de résolution. En fonction de la vitesse de sédimentation et de l'environnement de dépôt, cette résolution fournit des enregistrements à l'annuelle à décennales échelle, au mieux. Un procédé d'extrusion, en utilisant une, tige filetée, calibrée est présentée ici, qui permet de sous-échantillonnage échelle millimétrique des carottes de sédiments aquatiques de différents diamètres. Millimeter sous-échantillonnage à grande échelle permet de sous-annuel à l'analyse mensuelle de l'enregistrement sédimentaire, un ordre de grandeur plus élevé que les schémas d'échantillonnage typiques. L'extrudeuse est constituée d'un châssis 2 m d'aluminium et de base, deux brides de tube de base, une tige filetée et un piston 1 m. Le noyau de sédiments est placé au-dessus du piston et serré sur le cadre. Un collier d'échantillonnage acrylique est fixée à la partie supérieure de 5 cm du tube de noyau et fournit une plate-forme d'extraction de sous-échantillons. Le piston est mis en rotation autour de la tige filetée à intervalles calibrés et pousse doucement les sédiments à lap du tube central. Le sédiment est ensuite isolé dans le col d'échantillonnage et placé dans un récipient d'échantillonnage approprié (par exemple, pot ou sac). Cette méthode préserve également les échantillons non consolidés (c. -à forte teneur en eau des pores) à la surface, en fournissant un volume d'échantillonnage cohérent. Ce procédé d'extrusion à l'échelle mm a été appliquée aux carottes prélevées dans le nord du Golfe du Mexique suite à la libération d'huile sous-marin de Deepwater Horizon. Les preuves suggèrent qu'il est nécessaire de prélever des échantillons à l'échelle de mm pour caractériser complètement les événements qui se produisent sur l'échelle de temps mensuelle pour les sédiments du talus continental.
Échantillons de carottes de sédiments de lacustrine, estuariens et marins (plateau continental et la pente) environnements ont fourni des enregistrements de la salinité, la température, les polluants organiques et inorganiques et de nombreux autres paramètres environnementaux sur décennales à millénaristes échelles de temps 1-3,6,8,13 17. Dans la plupart des cas, les pratiques standard sont à la section de ces noyaux à un demi-centimètre ou centimètre intervalles 5,15. Cette résolution est appropriée pour plusieurs années, décadaire ou résolution supérieure à grande échelle dans la plupart des cas. La nécessité d'une résolution accrue d'extrusion a été récemment démontré dans certains rapports qui ont détecté la variabilité des biomarqueurs sédimentaires / proxies à une échelle fine le long du profil vertical de la carotte de sédiments 11,16. Dans le cas de la sédimentation récente qui se produit sur des échelles de temps de plusieurs mois à un an, il est alors nécessaire d'utiliser des méthodes plus fines résolution de sous – échantillonnage (par exemple, échelle de mm). Ceci est souvent difficile avec les sédiments aquatiques en raison de til non consolidé nature des sédiments de surface.
Nous présentons une méthode d'extrusion de carotte de sédiments qui fournit l'échelle mm sédiments sous-échantillons. Nous appliquons ensuite cette méthode d'extrusion pour les sédiments du nord du golfe du Mexique après l'événement Deepwater Horizon (DWH). Cette application démontre l'efficacité du sous-échantillonnage échelle millimétrique pour caractériser la stratigraphie des événements infra-annuelles liées aux systèmes de sédimentation anthropogéniques.
résolution de l'échelle mensuelle ou sous-annuelle dans les enregistrements sédimentaires est particulièrement avantageuse lors de la caractérisation à court terme événement stratigraphie. Les évaluations environnementales en utilisant une résolution de sous-annuel sont en mesure de caractériser les événements de sédimentation anthropogénique induits.
Sédiments dans le nord du golfe du Mexique qui ont été touchés par l'événement pétrolière Deepwater Horizon fournissent un exemple d'événement stratigraphie entièrement caractérisé en utilisant millimètre (sous-annuelle) srésolution cale échantillonnage. Après l'événement Deepwater Horizon (DWH) en 2010, les sédiments du talus continental du nord -est du golfe du Mexique (NGOM) sont entrés en contact avec des hydrocarbures grâce à un ordre d'augmentation de la grandeur en floculant dépôt d'hydrocarbures 4,9,10,12,14,18. L'augmentation de la sédimentation a été causée par une neige Huile Marine Sédimentation et floculant Accumulation (MOSSFA) événement 4,9,10,12,14,18. Cela a donné lieu à environ 6-10 mm d'accumulation de sédiments dans une période de 6-12 mois à partir de la mi-2010 au début de 2011 4. Il était nécessaire de sous-échantillon de ces carottes de sédiments à échelle millimétrique pour caractériser complètement les entrées, les taux de sédimentation et les processus post-sédimentation.
L'extrudeuse peut être modifiée pour s'adapter à plusieurs diamètres du tube central. Si le diamètre du noyau est modifié, le piston, la rondelle, et des diamètres de serrage doivent être ajustés en conséquence. Cette modification permet de vastes applications dans lacustres et la collecte des sédiments marins. Les carottes de sédiments peuvent également être extrudées sur le terrain ou en laboratoire. Une modification commune pour faciliter l'expédition de ce système d'extrusion est de construire en deux sections; une partie inférieure (base et du piston) peut ensuite être couplé à la partie supérieure (les colliers de serrage).
Il y a des limites à ce procédé d'extrusion. La première est que chaque noyau ou une partie de noyau, doivent être coupés à la longueur d'un mètre ou moins. Comme pour tout procédé d'extrusion, il y a aussi inévitablement un certain compactage. Toutefois, le compactage provoqué par cette méthode est minime. La reproductibilité de plusieurs enregistrements extrudés de cette façon est à 2-4 mm. Cette reproductibilité est estimée sur des comparaisons entre les différentsdossiers (trace métalliques, géochimie organique, foraminifères benthiques, sédimentologie) recueillies sur le même déploiement d'un système multicoeur huit cœurs. Ce procédé d'extrusion est également le mieux adapté pour les sédiments qui sont principalement (> 50%) limon et d'argile des particules de taille. Sédimenter majoritairement (> 50%) constituée de particules de la taille du sable a tendance à se lier, ce qui provoque un compactage supplémentaire, en raison d'un coefficient de frottement élevé. La dernière limite associée à cette méthode est la quantité de sédiments disponibles à partir de chaque incrément à une résolution millimétrique. Cette méthode fournit environ 15-20 g de masse humide et 3-10 g de masse sèche à une résolution de 2 mm, qui peut être restrictive pour certains protocoles analytiques.
Les enregistrements sédimentaires de l'événement Deepwater Horizon dans le nord du golfe du Mexique démontrent l'efficacité du sous-échantillonnage échelle millimétrique. Tout d' abord, 234 Th datant aurait pas été possible sans sous – échantillonnage échelle millimétrique. Cette datation méthode ne peut être appliqué dans certaines circonstances, qui sont examinés plus 4. L'impulsion de matériau huilé-floculant après l'événement Deepwater Horizon satisfait à ces conditions, le dépôt jusqu'à 8 mm de matériau sur certains sites dans le nord du golfe du Mexique au sein de 6-12 mois. Sans mm d' échantillonnage à grande échelle, la géochronologie de cet événement aurait pas été résolu à l'échelle infra-annuelle (tableaux 2 et 3). En plus des 234 dossiers Th, métaux redox-sensibles traces, la densité des foraminifères benthiques, et les enregistrements de cet événement de géochimie organique aurait été limitée à un seul point de données dans le centimètre de surface (tableau 3). Au lieu de cela, à l'aide de sous échantillonnage millimétriques échelle fourni un (5-10 point de données) compte rendu détaillé et robuste de l'événement MOSSFA. Plus précisément, une augmentation de 4 fois (n = 18) au-dessus des valeurs pré-Deepwater Horizon dans le total à l'aide de sous-échantillonnage aliphatiques échelle mm auraient été réduits à un facteur 2augmenter, en utilisant un sous-échantillonnage à l'échelle cm (n = 6). En conséquence, une diminution de la densité des foraminifères benthiques de 90% en utilisant mm sous-échantillonnage à grande échelle aurait été réduit à une diminution de 60% en utilisant cm sous-échantillonnage à grande échelle. Sans cette résolution échantillonnage élevée, doubles pics discrets d'oxyde Mn, ainsi que des changements dans les concentrations de Re sédimentaires associés aux changements redox non-état d'équilibre ne seraient pas résolus. Dans l'ensemble, ce système d'extrusion permet de sous-échantillonnage des carottes sédimentaires à l'échelle du mm, tout en conservant l'intégralité du volume de l'échantillon et peut être modifié pour de vastes applications dans l'échantillonnage de sédiments aquatiques. Les futures applications de cette méthode peuvent comprendre l'évaluation des déversements de pétrole du passé, en raison de la stratigraphie des événements à l'échelle mm associée à l'huile de subsurface de presse. D'autres applications peuvent inclure des enregistrements lacustres d'échelle mm variabilité du climat. Millimeter sous-échantillonnage à grande échelle a été prouvée efficace pour caractériser la stratigraphie des événements dans le contexte de anthropogénique influencésystèmes.
The authors have nothing to disclose.
Cette recherche a été rendue possible en partie par une subvention de BP / The Gulf Research Initiative Mexique, C-IMAGE, DEEP-C et en partie de par la Petroleum / Florida British Institute of Oceanography (BP / FIO) -Gulf de prévention des déversements d'hydrocarbures, Réponse et Programme de subventions de récupération. Les auteurs remercient Nico Zenzola pour son entrée dans le développement de cette procédure. Les auteurs remercient également l'équipage du R / V Weatherbird II pour leur aide au cours du programme de terrain.
Les données peuvent être consultées sur le site Web GRIIDC: https://data.gulfresearchinitiative.org/ (data / R1.x135.119: 0004 /), (data / Y1.x031.000: 0003 /), (data / 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 |