Отложения сердечника Экструзия Метод на миллиметровых Разрешение с помощью калиброванного, резьбовой стержень

Резюме

Методом экструзии с использованием калиброванного резьбовой стержень представлен, что позволяет мм шкалы прореживанием ядер водных отложений. Миллиметрового масштаба выборки необходимо в полной мере характеризуют недавнюю стратиграфии событий в осадочных записей.

Аннотация

Aquatic ядра осадка подвыборка обычно проводится при разрешении см или половинной см. В зависимости от скорости оседания и осадочной среды, эта резолюция предоставляет записи на ежегодном десятилетних шкалу, в лучшем случае. Методом экструзии, с использованием калиброванного, нарезные-штанга здесь представлены, что позволяет миллиметрового масштаба прореживанием водных кернах различного диаметра. Шкала подвыборка Миллиметр позволяет суб-годовой ежемесячного анализа осадочного записи, на порядок выше, чем типовые схемы отбора проб. Экструдер состоит из 2 м алюминиевой рамой и основанием, две трубки сердечника зажимов, резьбовой стержня, и 1 м поршня. Сердечник осадок помещают над поршнем и прикрепленными к раме. Акриловую воротник выборки прикреплена к верхним 5 см от центральной трубки и обеспечивает платформу для извлечения подвыборки. Поршень вращается вокруг резьбовой стержень на калиброванных интервалами и осторожно проталкивает оседают кр от центральной трубки. Осадок затем выделяют в воротник выборки и помещают в подходящий сосуд для отбора проб (например, банку или мешок). Этот метод также сохраняет рыхлые образцы (т.е. высокой пор содержание воды) на поверхности, обеспечивая последовательный объем выборки. Эта шкала мм методом экструзии был применен к кернов, собранных в северной части Мексиканского залива после подводной лодки нефтяного выпуска Deepwater Horizon. Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что нужно попробовать в масштабе мм, чтобы полностью охарактеризовать события, которые происходят на месячном масштабе времени для континентального склона осадков.

Введение

Осадочного керна образцы из озерных, устьевых и морских (континентального шельфа и склона) среды обеспечили учет солености, температуры, органических и неорганических загрязнителей , а также многих других параметров окружающей среды на десятилетнем в тысячелетних временных масштабах ^{1-3,6,8,13 , 17.} В большинстве случаев стандартные практики в разделе эти ядра в половине сантиметра или сантиметр интервалов ^5,15. Это решение подходит для многолетнего, десятилетних или более высоким разрешением масштаба в большинстве случаев. Необходимость увеличения разрешения экструзии Недавно было продемонстрировано в некоторых докладах , которые обнаруженными изменчивость осадочных биомаркеров / прокси на мелком масштабе вдоль вертикального профиля сердцевины осадка ^11,16. В случае недавнего осаждения , которое происходит на временных масштабах месяцев до одного года, то тогда необходимо использовать более тонкие методы разрешения прореживанием (например, мм шкала). Это часто вызов с водными осадками из-за тон неконсолидированными характер поверхностных отложений.

Мы представляем метод экструзии ядра осадка, который обеспечивает мм масштаб осадка подвыборки. Затем мы применяем этот метод экструзии к отложениям северной части Мексиканского залива после события Deepwater Horizon (DWH). Это приложение демонстрирует эффективность миллиметрового масштаба прореживанием при характеристике суб-годовой стратиграфии событий, связанных с антропогенным влиянием систем осадконакопления.

Ежемесячно или суб-годовое разрешение шкалы в осадочных записей особенно выгодно при характеристике краткосрочного стратиграфии событий. Экологические оценки с использованием суб-ежегодной резолюции способны полностью характеризовать антропогенно индуцированные седиментации события.

Отложения в северной части Мексиканского залива, которые пострадали в случае нефти Deepwater Horizon дают пример стратиграфии событий полностью характеризуется использованием миллиметр (суб-годовой) sулуа разрешение выборки. После мероприятия Deepwater Horizon (DWH) в 2010 году, континентального склона отложений северо - восточной части Мексиканского залива (Нгом) вступил в контакт с углеводородами через порядке возрастания величины в хлопьевидный углеводородов осаждения ^{4,9,10,12,14,18.} Увеличение осаждения было вызвано морской нефтяной снег Заиление и флокулянта Накопление (MOSSFA) событие ^{4,9,10,12,14,18.} Это привело к приблизительно 6-10 мм накопления осадков в 6-12 - месячный период с середины 2010 года до начала 2011 года ^4. Надо было подвыборки эти осадочные керны в миллиметровом масштабе , чтобы полностью охарактеризовать входы, скорости седиментации и пост-седиментационные процессы.

протокол

1. Собрать осадочные керны

1. Собрать водную сердцевину осадка с использованием многоядерной стержневого ящика, сердечник поршня и т.д. ^4,7,12,14. Убедитесь, что секция сердечника составляет 1 м или меньше.
2. Вставка поликарбоната или акрилового шайбу в нижней части сердечника. Убедитесь, что шайба соответствует внутреннему диаметру центральной трубки. Вставьте резиновую прокладку на наружном диаметре шайбы, чтобы сохранить полноту ядра осадка.
3. После извлечения сердечника, прессовать сразу или пакет для транспортировки и хранения (см шаги 1.4 через 1.6 для хранения и транспортировки).
4. Вставьте пену или акриловую шайбу в поверхности центральной трубки и аккуратно придавить до пены или акрил чуть выше поверхности раздела седиментационной для поддержания целостности интерфейса воды и осадков во время транспортировки и хранения.
5. Поместите крышку на верхней части основной трубы и уплотнение с помощью изоленты. Поместите крышку на нижней части центральной трубки и печать с Electricaл ленты. Добавьте верхнюю крышку с необходимым проектом и образцов идентификаторов.
6. Ядра Хранить при желаемой температуре на основе желаемого анализа.
   Примечание: Например, Жилы, используемые для органического химического анализа или биологического анализа могут быть заморожены (-20 ° С), в то время как короткоживущие ядра радиоизотопные можно хранить при температуре окружающей среды (~ 20-25 ° С).

2. Подготовить подвыборка сосуды и инструменты

1. Этикетка подвыборка сосудов (например, банки, мешки или мензурки) с именем проекта, основной сайт и приращения (например, ПРОЕКТ NAME_CORE SITE_0 - 2 мм), а также любой другой соответствующей информации идентификации (например, дата, ядро типа).
2. Собрать и стерилизовать (метанол) необходимые режущие орудия (например, акриловые манипуляторы, шпатлевки ножи и т.д.) и средства индивидуальной защиты (например, перчатки, лабораторные халаты, и т.д.).
   Примечание: Эти инструменты и процедуры их стерилизации будет зависеть от типаанализа должно быть сделано на каждой подвыборки. Например, использование металлических и акриловых орудий (в отличие от пластмассы) имеет важное значение для органического химического анализа, в то время как акриловые и пластиковые орудий (в отличие от металла), должны быть использованы для анализа неорганических элементов следа.

3. Подготовить Ядро для засыпные Extrusion

1. Если ядро ​​было сохранено или консервированная, снимите нижнюю крышку первого. Для этого разреза нижнюю шапку с лезвием бритвы и позволяют верхней крышке для поддержания вакуума, который удерживает осадок в трубке при передаче в экструдер (экструзионный шайба уже должна быть вставлена ​​в нижней части сохранившихся ядер ) (Рисунок 1).
2. Когда сразу экструдирование при сборе, вставьте экструзионный шайбу в нижней части сердечника. Затем аккуратно установить основную трубу на поршень и закрепить сердечник в экструдер с помощью зажимов.
3. Убедитесь в том, что есть по крайней мере, 5 см трубка сердечника оставшейся Абовуе самый верхний зажим для ошейника выборки.
4. Снимите верхнюю крышку.
5. Поместите воротник выборки на верхней части центральной трубки. Убедитесь, что воротник сидит на одном уровне с верхней степенью основной трубы, чтобы избежать каких-либо потерь образца.
6. Образец (или отменить, если не требуется) воды над осадком в этой точке с помощью шприца или сифон.
7. После извлечения воды, начинают поворачивать поршень, чтобы выровнять поверхность-наиболее осадка с поверхности ошейника выборки.

4. Экструзионная

1. Поверните поршень в нужное разрешение выборки (обычно 1-2 мм, 1 полный оборот = 2 мм подвыборка) (рисунок 1).

Рисунок 1:. Фотографии экструдеров Фотографии экструдера , задающие поршень (1), муфты (2), резьбовой стержень (3), Экструдер основание (4), зажимы (5), трубка сердечника (6), SAMPLING кольцо (7) и резинкой (8). Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

2. С помощью акриловой пластины (отрезанный к внутреннему диаметру воротника выборки), чтобы сделать начальную образце, вырезанном. Затем переместите подвыборки к краю воротника выборки медленно при позиционировании соответствующий сосуд выборки ниже устья воротнике выборки.
3. Начинают толкать пробу в емкость отбора пробы. После того, как большая часть образца находится в сосуде, используйте меньшие орудия (например, шпатель) , чтобы переместить оставшуюся пробу в воротнике отбора проб в сосуд для отбора проб.
4. Использование меньшего реализации для очистки оставшегося количества образца из акриловой пластины и любой другой поверхностью для отбора проб в емкость отбора пробы.
5. После того, как образец полностью переносится из воротника выборки в сосуд, очистить выборки тнструменты с деионизированной водой, лабораторные салфетками и / или другой стерилизующей текучей среды (например, метанол). Очистите воротник выборки соответственно с лабораторными салфетками, деионизированной воды и другого стерилизующего раствора.
6. Печать образца судна и подготовить следующий сосуд для проб для экструзии. Повторите шаги 4.1 по 4.5 для каждой подвыборки.

5. Сброс Экструдер

1. Сбросить экструдер вручную. Используйте сверло и резиновую ленту, чтобы ускорить процесс сброса поршня к нижней части резьбового стержня.
2. Поместите резинкой вокруг поршня вблизи основания для большей устойчивости.
3. Стретч резинкой вокруг головы сверла и установить направление сверла, чтобы повернуть поршень вниз.
4. Поворот поршня на малой скорости на дрель, пока он не достигнет желаемой высоты над основанием экструдера.
   Примечание: Эта высота основана на длине сердечника, подлежащего экструзии и желаемого heig дискретизациивысота глаза наблюдателя

Результаты

Сердечники с сайта DSH08 были собраны в декабре 2010 года (29 ° 7.25 'с.ш., 87 ° 51,93' W, 1143 м глубины) с использованием Ocean Instruments MC-800 multicorer. Эти стержни подвергали экструзии при 2 мм для приповерхностных 15 см (или более) с использованием протокола выше. Предварительно DWH (до 2010 года) и пост-DWH (2010) интервалы керна определяли с помощью парного короткоживущих радиоизотопов ⁽²³⁴ Th и ²¹⁰ Pb) геохронологии ^4. Несколько других анализов были проведены для ограничения осадочные входы, скорости осаждения, а также пост-осадконакопления процессов на этом участке после события Deepwater Horizon. В дополнение к недолговечной радиоизотопного анализа, общей концентрации алифатического ^12, окислительно - восстановительных чувствительных металлов (марганец, рений) ^7, и общая бентического фораминиферовых плотности ¹⁴ количественно. Сравнение каждого из этих параметров в мм шкалы и шкалы см была выполнена (табл2 и 3, Рисунок 2). Сантиметр масштаб данных состоит из интегрированного, среднего масштаба данных мм.

Вверх Глубина (мм)	превышение Pb-210 (ДПМ / г)	превышение Th-234 (ДПМ / г)	Th-234 и Pb-210 Merged Возраст модели (год)	Всего фораминиферовые плотность (indiv./cm 3)	[Re] (нг / г)	[Mn] (мг / г)	Итого Алифатические (нг / г)
0	71.81	6,19	2010,9	1			336922,6
2	71.81	5,14	2010,9	3	0,69	10,2	53701,4
4	69,91	2,72	2010,8	2	0,53	15,9	77081,2
6	70.32	1,57	2010,8	6	0,57	12.1	48057,4
8	69.67	1,15	2010,7	10	0,61	11.3	42888,0
10	61.39	0,29	2009,6	10	0,73	8,30	50786,4
12	56.50	0,64	2008,5	12	0,75	7.1	51582,9
14	63.31	0.00	2007,5	11			52126,8
16	51.55	0.00	2006,5	11	0,79	6.9	59046,6
18	51.69	0.00	2005,6	10	0,77	7.1	48384,8
26	44.26		2000,7	9			31774,7
32	38.25		1997,2	9	0,83	8.3	37128,4
34	41.57		1996,0	12			25849,4
38	39.11		1993,1				29901,6
42	35.18		1990,1	10	0,89	8.0	25730.4
46	38.80		1987,0	12			23159,6
48	32.58		1985,3				21387,0
50	26,71		1983,3	9	0,94	5.3	15331,0
70	17.32		1965,8	11	1,33	2.2
90	10.32		1945,9		2,04	1.3
110	5,36		1923,3		2.12	1.2
130	2,21		1899,1
140	1,71		1888,5

Таблица 1: миллиметрового масштаба Разрешение данных от ядра сайта DSH08 короткоживущих радиоизотопов деятельность, геохронологии, придонных фораминиферовые плотности, концентрации окислительно - восстановительной чувствительной металлов в твердой фазе (Mn, Re), а общая алифатическими концентрация записей для ядра сайта DSH08 , собранные в декабре. 2010, на двух половинной дискретизации с шагом миллиметровых ^4,7,12,14.

Вверх Глубина (мм)	превышение Pb-210 (ДПМ / г)	превышение Th-234 (ДПМ / г)	Th-234 и Pb-210 Merged Возраст модели (год)	Всего фораминиферовые плотность (indiv./cm 3)	[Re] (нг / г)	[Mn] (мг / г)	Итого Алифатические (нг / г)
0	70.70	N / A	2010	4	0,60	12.4	111730,1
1	56.89		2006,2	11	0,76	7.3	52385,5
2	44.26		2000,5	9	0.00		31774,7
3	39.65		1995,5	12	0,83	8.3	30959,8
4	35.52		1989,7	11	0,89	8.0	22273,3
5	26,71		1981,9	9	0,94	5.3	15331,0
6
7	17.32		1967,1	11	1,33	2.2
8
9	10.32		1945,2		2,04	1.3
10
11	5,36		1917,6		2.12	1.2
12
13	2,21
14	1,71

Таблица 2: сантиметре -s улуа Разрешение данных от ядра сайта DSH08 короткоживущих радиоизотопов деятельность, геохронологии, придонных фораминиферовые плотности, концентрации окислительно - восстановительной чувствительной металлов в твердой фазе (Mn, Re), а общая концентрация алифатических записей для ядра сайта DSH08 , собранные в. декабря 2010 года, интегрированы в один сантиметр с шагом ^4,7,12,14.

Рисунок 2: Графическое представление миллиметрового и сантиметрового масштаба разрешение данных. Короткоживущих радиоизотопов Activностями, возрастная модель, бентоса фораминиферовые плотности, концентрации окислительно-восстановительной чувствительной металлов в твердой фазе (Mn, Re), а общая алифатическими концентрация записей для ядра сайта DSH08, собранных в декабре 2010 года, субдискретизированных на двух приращений миллиметр (синие ромбы) и с шагом в один сантиметр (красные квадраты) ^4,7,11,13. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Миллиметрового масштаба подвыборки (и осадочные условия см ⁴⁾ , разрешенных для ²³⁴ Th , которые будут использоваться в качестве хронометра на вспомогательном годовой шкале (п = 7). В масштабе см, эти данные не были бы жизнеспособными для получения геохронологии, так как поверхность сантиметр будет уменьшена до одного измерения (п = 1). Общее количество алифатических концентрации увеличилась с 36,322.3 нг / г с.в. (Pre-DWH) до 336,922.6 нг / г с.в. (пост-DWH) в соответствии с мм шкалы записей, тогда как гое после DWH увеличение в соответствии с сантиметровой шкалы интегрированного среднего был 111,730.1 нг / г с.в.. Общая бентоса фораминиферовые плотность уменьшилась с предварительно DWH (среднее = 11 indiv./cm ³⁾ пост-DWH (среднее значение = 1 indiv./cm ³⁾ в масштабе мм (п = 17) и из пре-DWH (среднее значение = 10 indiv./cm ³⁾ пост-DWH (среднее значение = 4 indiv./cm ³⁾ в масштабе см (п = 7). Тонкое увеличение рения в приповерхностных 2 мм, что свидетельствует о восстановительных условиях, не будет также быть решен в резолюции см.

Обсуждение

Экструдер может быть изменен для размещения нескольких диаметров основной трубы. Если диаметр сердечника изменяется, то поршень, шайбы, и диаметры зажима должны быть соответствующим образом скорректированы. Эта модификация позволяет широкое применение в озерных и сбора морских осадков. Ядра осадка также можно выдавливать в поле или в лаборатории. Обычная модификация, чтобы облегчить отгрузку этой экструзионной системы, чтобы построить его в двух секциях; нижний участок (базовый и поршень) затем может быть соединена с верхней секцией (хомуты и т.п.).

Есть некоторые ограничения на этот метод экструзии. Первый из них является то, что каждое ядро, или секции сердечника, должны быть сокращены до одного метра длины или меньше. Как и с любым методом экструзии, существует также неизбежно некоторое уплотнение. Тем не менее, уплотнение, вызванное этим методом является минимальным. Воспроизводимость нескольких записей, экструдированных таким образом находится в пределах 2-4 мм. Эта воспроизводимости оценивается на сравнениях между различнымизаписи (следов металлов, органической геохимии, бентосных фораминифер, Седиментология), собранные на одном развертывании системы многоядерного восемь основных. Этот метод экструзии также лучше всего подходит для осадков, которые в основном (> 50%) частицы размером ила и глины. Осадком преимущественно (> 50%), состоящий из частиц размером песок имеет тенденцию связывать, вызывая дополнительное уплотнение, из-за более высокого коэффициента трения. Окончательное ограничение, связанное с этим методом является количество осадка доступны от каждого шага в миллиметровом масштабе разрешением. Этот способ обеспечивает приблизительно 15-20 г влажной массы и 3-10 г сухой массы при разрешении мм 2, который может быть ограничительным для некоторых аналитических протоколов.

Осадочные записи события Deepwater Horizon в северной части Мексиканского залива демонстрируют эффективность миллиметрового масштаба прореживанием. Прежде всего, ²³⁴ Th знакомства не было бы возможно без миллиметрового масштаба прореживанием. Это знакомства меню могут быть применены только при определенных обстоятельствах, которые далее обсуждаются ^4. Импульс смазанный-хлопьевидного материала после события Deepwater Horizon удовлетворяет этим условиям, сдаче на хранение до 8 мм материала на определенных участках в северной части Мексиканского залива в течение 6-12 месяцев. Без выборки шкалы мм, геохронологии этого события не были бы решены на суб-годовой шкалы (таблицы 2 и 3). В дополнение к ²³⁴ Th записям, редокс-чувствительные следы металлов, придонных фораминиферовые плотности и органической геохимии записи этого события была бы ограничена одним набором данных в поверхностном сантиметр (таблица 3). Вместо этого, используя миллиметрового масштаба суб выборки представил подробный и надежный (5-10 точек данных) запись о событии MOSSFA. В частности, увеличение в 4 раза (п = 18) выше предварительных значений Глубоководные Horizon в общем объеме с использованием алифатического мм шкалы субдискретизации была бы сведена к 2 разаувеличить, используя см шкалу субдискретизации (п = 6). Соответственно, уменьшение бентического фораминиферовых плотности 90% с использованием мм шкалы субдискретизации была бы сведена к уменьшению на 60% с использованием шкалы см субдискретизации. Без этого высокого разрешения выборки, дискретные двойные пики оксида Mn, а также изменения в осадочных концентрациях Ре, связанных с не установившихся изменений окислительно-восстановительных не будет решена. В целом, эта система экструзия обеспечивает возможность подвыборки пробосадочного слоя в масштабе мм, сохраняя при этом весь объем образца, и могут быть модифицированы для широкого применения в процессе отбора проб водных отложений. Будущие применения этого метода могут включать в себя оценку прошлых разливов нефти, в связи с мм шкалы стратиграфии событий, связанных с подповерхностного нефтяных выпусков. Другие приложения могут включать в себя озерные учет мм шкалы изменчивости климата. С помощью измерительной линейки подвыборки доказала свою эффективность при характеристике стратиграфии событий в контексте антропогенным влияниемсистемы.

Материалы

Name	Company	Catalog Number	Comments
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