Name: stress distribution during cold compression of rocks and mineral aggregates using synchrotron-based x-ray diffraction
Uploaded: 2018-05-20T12:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Stress Distribution During Cold Compression of Rocks and Mineral Aggregates Using Synchrotron-based X-Ray Diffraction at JoVE.com

المؤلفون يود أن يعترف امتنان اثنين من المراجعين المجهولين واستعراض جوف كبار محرر ديسوزا إليشا الدكتور على تعليقاتهم لا تقدر بثمن. تم إجراء هذا البحث في 6-بي أم-ب للمتقدم فوتون المصدر (الجزائرية) في "مختبر أرغون الوطني". استخدام هذا المرفق قد دعمت الكونسورتيوم "المواد خصائص البحث" في "علوم الأرض" (كومبريس) تحت مؤسسة العلوم الوطنية (NSF) اتفاق تعاوني الإذن 11-57758، 1661511 الإذن، ومعهد الفيزياء المعدنية، ستوني بروك جامعة. الكتاب الإقرار NSF لتمويل الأبحاث الخاصة بهذا البرنامج من خلال 1361463 الإذن والإذن 1045629 الإذن 1141895. هذه البحوث تستخدم الموارد المصدر فوتون متقدمة، إدارة الولايات المتحدة للطاقة (DOE) مكتب للعلم المستخدم تشغيل مرفق لمكتب وزارة الطاقة "بالعلم" "مختبر أرغون الوطني" وبموجب العقد DEAC02-06CH11357. التجميعات الخلية تحت كومبريس خلية متعددة سندان الجمعية مشروع التنمية. وتتوفر كافة ملفات البيانات من المؤلفين عند الطلب (scheung9@wisc.edu). يتم أرشفة نماذج وبيانات في معهد الفيزياء المعدنية في جامعة ستوني بروك.

1. إعداد نموذج
<ol><li>اختر نموذج الاختبار و/أو مرجعية؛ وهذا يمكن أن يكون أما صخرة أساسية (الخطوة 1، 2) أو تجميع المعادن (الخطوة 1، 3)، تبعاً لتركيز الدراسة التجريبية. ملاحظة: الأسلوب التالي غير المؤكد أن السبيل الوحيد لتحضير عينات ذات نوعية جيدة (على سبيل المثال، يمكن استخدام آلات أخرى). وم...

نقدم الإجراءات المفصلة للقيام بتجارب زرد باستخدام الخلية سندان متعددة في 6-بي أم-باء. وربما تشمل الخطوات الأكثر أهمية والأكثر تحديا حتى الآن، في البروتوكول أعلاه تحسين نوعية العينة. مثل هذه الأهمية في جودة عينة ينطبق على تقريبا جميع الصخور وتجارب تشوه المعدنية. أولاً، من المهم لسطح نهاية ?...

الأساس المنطقي وراء الطريقة التي عرضت في هذه المادة لقياس توزيع الضغط داخل الصخور والعينات المعدنية الإجمالية أثناء ضغط وضغط اللاحقة. فهم انضغاط في الصخور والمجاميع المعدنية لها أهمية كبيرة للخزان والهندسة8،،من1718،،من1920،28 الجيوتقنية ،33. ضغط يعمل على تقليل المسامية، ويؤدي ذلك إلى زيادة الضغوط المسامية. أي زيادة من هذا القبيل في المسام الضغط يؤدي إلى انخفاض في الضغط الفعال35. والنتيجة هي أنه سيضعف إلى حد كبير من الصخور الخازنة، ويمكن إخضاعها لفشل سابق لأوانه في الإجهاد أقل ولذلك. بعض الأمثلة على العواقب الناتجة عن ذلك لتشوه غير مرن في تضمين تحت السطح: سطح الفشل في استدامة إنتاج طويلة الأجل في النفط والغاز الخزانات28،33، هبوط8، 18 , 19 , 20، وتغيير أنماط تدفق السوائل17. ولذلك، معرفة شاملة بضغط عمليات في الصخور والمجاميع المعدنية يمكن أن تساعد في الحد من إمكانية وقوع مثل هذه العواقب السلبية المحتملة.
والميزة الكبرى لاستخدام الأسلوب الذي يبرز هنا أنه يوفر وسيلة لقياس توزيع الإجهاد داخليا ضمن5،جيوماتيريال6 وفيما يتعلق بمتوسط عالمياً خارجياً تطبيق الضغط12 , 22-وعلاوة على ذلك، على سبيل تجربة في الموقع ، تطور توزيع الإجهاد وقت حلها. تعتبر الضغوط تطبيق خارجياً وتتراوح قيم منخفضة نسبيا (عشرات ميجاباسكالس) القيم العليا (عدة جيجاباسكالس). يتم قياس الضغط داخل العينة غير مباشر باستخدام تباعد شعرية الذري داخل الحبوب المعدنية الفردية كمقياس لل5،سلالة مطاطا المحلي6. يتم تحديد التباعد شعرية الذري مع معونة السينية، عادة في أما وضع من الأشعة السينية الأبيض أو أحادية اللون. الأبيض وضع الأشعة السينية (مثلاً، دايا في بيمليني ب 6BM للمتقدم فوتون المصدر (الجزائرية)، مختبر أرغون الوطني)، يتم تحديد كثافة شعاع شعاع ديفراكتيد الأشعة السينية ليس واحدة فقط، بل بمجموعة من أجهزة الكشف عن جنرال الكتريك 10-العنصر ( الشكل 1) وزعت على طول دائرة ثابتة في الزوايا السمتية 0 °، 22.5 °، 45 °، 67.5 °، 90 °، 112.5 °، 135 °، 157.5 °، 180 °، 270 °. لوضع الأشعة السينية أحادية اللون، يتم تسجيل نمط ديفراكتيد استخدام اتفاقية مكافحة التصحر (مثلاً 30 دايا في بيمليني 13-معرف-د جسيكارس، وكالة الأنباء الجزائرية، مختبر أرغون الوطني) للكشف عن18،23. كلا أوضاع الأشعة السينية تسمح للتقدير الكمي على كيف يختلف الضغط في اتجاهات مختلفة. وهذا النهج يختلف اختلافاً جوهريا عن جميع الدراسات السابقة من الضغط في جيوماتيريالس.
في دراسات نموذجية الضغط، يتم ضغط عينة أسطوانية بقوة محورية التي يتم تطبيقها عبر منطقة مستعرضة ب صمام25. في ظل هذه الظروف، يحسب ضخامة حجم الإجهاد المطبقة عموما ببساطة تقسيم القوة المحورية (تقاس بخلية تحميل) بمنطقة مستعرضة الأولية للعينة. تجدر الإشارة إلى أن هذا الحجم الإجهاد المطبق هو مجرد قيمة المتوسط، السائبة، وعلى هذا النحو، لا واقعية تمثل كيف يختلف حالة الإجهاد المحلية، أو توزيع، ضمن مادة معقدة، وغير متجانسة، والحبيبية. تتشكل الصخور الرسوبية ديتريتال، وأمثلة للمواد الحبيبية المعقدة، بتجميع الحبوب المعدنية التي يتم بعد ذلك ضغط وعزز من خلال عمليات ترسبية ودياجينيتيك1،7، 21 , 30 , 31-بطبيعة الحال ترث هذه المجاميع المسام التي تتألف منها الفراغات بين الحبوب، التي جوهرية من هندسة التعبئة الحبوب المعدلة بانحلال الثانوية. ومن ثم يتوقع أن تكون مدعومة بأي إجهاد التطبيقية وتتركز في الاتصالات الحبوب للحبوب، وتتلاشى في واجهات الحبوب-المسامية.
بالإضافة إلى الطابع المعقد لتباين الضغط داخل مواد حبيبية، تعقيد العوامل الأخرى زيادة ضغط الدراسة في هذه السيناريوهات. أولاً، مجال الإجهاد المحلية عرضه لأي تغييرات نظراً للتحف ميكروستروكتورال (مثل الحبوب الشكل، preexisting كسور) حتما الموجودة داخل أي من الصخور الرسوبية ديتريتال. ثانيا، على الرغم من أن حجم الضغط التطبيقية بناء أسطح العينة يمكن قياسها كمياً كاملا، توزيع تشدد داخل الجسم عينة ظلت مقيدة سيئة. أثر انتهاء32 – التأثير حدود حيث يتركز الضغط المتوسط قرب الاتصال بين كباش التحميل والعينات بسبب احتكاك واجهة – معروف جيدا لتكون معروضة في عينات أسطوانية محملة في ضغط. على سبيل مثال، أظهرت بنغ26 سلالة عدم التجانس داخل عينات الجرانيت أونياكسيالي مضغوطة يتعرض لمجموعة متنوعة من الظروف نهاية. ومن ثم، لدقة حساب الضغوط المحلية للتوزيع في المواد الحبيبية، نقدم البروتوكول التفصيلية التالية لإجراء تجارب حيود الأشعة السينية (XRD) على الصخور والخلطات المعدنية، واستخدام جهاز تشوه سندان متعددة في بيمليني 6-بي أم-ب من وكالة الأنباء الجزائرية في "مختبر أرغون الوطني".

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="573">
	<tbody>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Rotatory Tool Workstation Drill Press Work Station with Wrench</td>
			<td style="width:71px;">Dremel</td>
			<td style="width:119px;">220-01</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">MultiPro Keyless Chuck</td>
			<td style="width:71px;">Dremel</td>
			<td style="width:119px;">4486</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Variable-Speed Rotatory Tool&#160;</td>
			<td style="width:71px;">Dremel</td>
			<td style="width:119px;">4000-6/50</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Super small Diamond Core Drill - 2.5 mm</td>
			<td style="width:71px;">Dad&#39;s Rock Shop</td>
			<td style="width:119px;">SDCD</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Coolant</td>
			<td style="width:71px;">NBK</td>
			<td style="width:119px;">JK-A-NBK-000-020</td>
			<td>Grinding Fluid Concentrate US 5 gal / 20 L</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">commercial software package and codes for instrument control and data acquisition</td>
			<td style="width:71px;">IDL EPICS and SPEC</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>installed on the computer at the beamline</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">CCD Camera</td>
			<td style="width:71px;">Allied Vision</td>
			<td style="width:119px;">Prosilica GT</td>
			<td>installed at the beamline</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

stress distribution during cold compression of rocks and mineral aggregates using synchrotron-based x-ray diffraction

ونحن التقرير إجراءات مفصلة لإجراء تجارب الضغط على الصخور والمجاميع المعدنية داخل جهاز تشوه سندان متعددة (د-ديا) يقترن السنكروتروني السينية. أعدت جمعية عينة على شكل مكعب ومضغوطة، في درجة حرارة الغرفة، بمجموعة من أربعة أعمدة الإسناد الماس متكلس شفافة بالأشعة السينية، وهما كربيد التنغستن الساندين، الجانبية والطائرات العمودية، على التوالي. يسكن داخل مكابس هيدرولية 250 طناً الساندين الستة كافة ومدفوعا إلى الداخل في وقت واحد باثنين من كتل دليل مثبتة. المتوقعة من خلال شعاع الأشعة سينية المشتتة الطاقة أفقية وديفراكتيد الجمعية عينة. الشعاع عادة في الوضع من الأشعة السينية أما أبيض أو أحادية اللون. في حالة الأشعة السينية الأبيض، يتم الكشف عن الأشعة السينية ديفراكتيد قبل مجموعة كاشف الحالة الصلبة التي يجمعها نمط حيود المشتتة الطاقة الناتجة عن ذلك. في حالة الأشعة السينية أحادية اللون، يتم تسجيل نمط ديفراكتيد استخدام كاشف (2-د) ثنائي الأبعاد، مثل صفيحة تصوير أو جهاز للكشف عن جهاز اقتران (CCD). ويتم تحليل أنماط الحيود 2-د لاشتقاق المباعدة شعرية. سلالات مطاطا العينة مشتقة من التباعد شعرية الذري داخل الحبوب. ويحسب الضغط ثم استخدام معامل مرونة محددة سلفا وسلالة مطاطا. وعلاوة على ذلك، تسمح لتوزيع الإجهاد في أبعاد اثنين لفهم كيف يتم توزيع الإجهاد في اتجاهات مختلفة. وبالإضافة إلى ذلك، سسينتيلاتور في مسار الأشعة السينية غلة صورة ضوء مرئي البيئة عينة، والذي يسمح للقياس الدقيق من عينة طول التغييرات أثناء التجربة، تسفر عن قياس حجم الضغط على العينة مباشرة. ويمكن قياس هذا النوع من التجربة توزيع الإجهاد داخل جيوماتيريالس، التي يمكن في نهاية المطاف إلى تسليط الضوء على هذه الآلية المسؤولة عن الضغط. هذه المعرفة لديه القدرة على تحسن فهمنا للعمليات الرئيسية في ميكانيكا الصخور والهندسة الجيوتقنية، والفيزياء المعدنية، وتطبيقات علوم المواد حيث تكون عمليات كومباكتيفي الهامة.

علينا إظهار مثال النتيجة ممثل واحد من تجربة زرد (تجربة SIO2_55) تشغيل في الصحافة سندان متعددة في 6BM-ب على الكوارتز المركبة الإجمالية5،6 و العينة الأساسية نوفاكوليتي6. أحجام الحبوب الكوارتز التجميعية ونوفاكوليتي وميكرومتر ~ 4 ~ 6-9 مي?...

Watch this Scientific Journal Video about Stress Distribution During Cold Compression of Rocks and Mineral Aggregates Using Synchrotron-based X-Ray Diffraction at JoVE.com

Stress Distribution During Cold Compression of Rocks and Mineral Aggregates Using Synchrotron-based X-Ray Diffraction

نحن التقرير إجراءات مفصلة لإجراء تجارب الضغط على الصخور والمجاميع المعدنية داخل جهاز تشوه سندان متعددة مقترنة السنكروتروني السينية. تسمح هذه التجارب والتحديد الكمي لتوزيع الإجهاد داخل عينات، في نهاية المطاف يلقي الضوء على عمليات الضغط في جيوماتيريالس.

توزيع الإجهاد أثناء ضغط الباردة من الصخور والركام المعدنية باستخدام المستندة إلى السنكروتروني حيود الأشعة السينية

We report detailed procedures for performing compression experiments on rocks and mineral aggregates within a multi-anvil deformation apparatus (D-DIA) ...

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Mechanical Engineering

Environment

Unit 1

Principal Stresses under a Given Loading

SCIENTISTS IN ACTION

Measuring Fluxes of Mineral Nutrients and Toxicants in Plants with Radioactive Tracers

قياس تدفقاتها من المغذيات المعدنية والمواد السامة في النباتات مع المشعة الراسمات

Unidirectional influx and efflux of nutrients and toxicants, and their resultant net fluxes, are central to the nutrition and toxicology of plants. ...

Extracting Metrics for Three-dimensional Root Systems: Volume and Surface Analysis from In-soil X-ray Computed Tomography Data

استخراج المقاييس لأنظمة جذر ثلاثي الأبعاد: حجم والسطحية تحليل من في التربة الأشعة السينية بالكمبيوتر بيانات التصوير المقطعي

Plant roots play a critical role in plant-soil-microbe interactions that occur in the rhizosphere, as well as processes with important implications to ...

Integrating Remote Sensing with Species Distribution Models; Mapping Tamarisk Invasions Using the Software for Assisted Habitat Modeling (SAHM)

Integrating Remote Sensing with Species Distribution Models; Mapping Tamarisk Invasions Using the Software for Assisted Habitat Modeling SAHM

دمج الاستشعار عن بعد مع الأنواع نماذج التوزيع. رسم الخرائط الطرفاء الغزوات باستخدام برمجيات بمساعدة الموئل النمذجة (SAHM)

Early detection of invasive plant species is vital for the management of natural resources and protection of ecosystem processes. The use of satellite ...

Capturing Flow-weighted Water and Suspended Particulates from Agricultural Canals During Drainage Events

الالتقاط مرجح تدفق الماء والجسيمات العالقة من القنوات الزراعية خلال أحداث الصرف

The purpose of this study is to describe the methods used to capture flow-weighted water and suspended particulates from farm canals during drainage ...

Quantification of Endogenous Auxin and Cytokinin During Internode Culture of Ipecac

التحديد الكمي اكسين الذاتية وسيتوكينين خلال الثقافة Internode من عرق الذهب

Adventitious shoot formation is an important technique for the propagation of economically important crops and for the regeneration of transgenic plants. ...

An Experimental Protocol for Studying Mineral Effects on Organic Hydrothermal Transformations

وضع بروتوكول تجريبي لدراسة الآثار المعدنية على التحولات الحرارية المائية العضوية

Organic-mineral interactions are widely occurring in hydrothermal environments, such as hot springs, geysers on land, and the hydrothermal vents in the ...

Generating Homo- and Heterografts Between Watermelon and Bottle Gourd for the Study of Cold-responsive MicroRNAs

توليد هومو-وهيتيروجرافتس بين البطيخ والقرع زجاجة لدراسة MicroRNAs المراعية للبرد

MicroRNAs (miRNAs) are endogenous small non-coding RNAs of about 20 - 24 nt, known to play important roles in plant development and adaptation. There is ...

Composition and Distribution Analysis of Bioaerosols Under Different Environmental Conditions

تكوين وتحليل التوزيع من بيوايروسولس تحت ظروف بيئية مختلفة

Variable microorganisms in particulate matter (PM) under different environmental conditions may have significant impacts on human health. In this study, ...

Combined Size and Density Fractionation of Soils for Investigations of Organo-Mineral Interactions

حجم المدمجة ووجود كثافة التربة للتحقيقات المتعلقة بالتفاعلات المعدنية Organo

Combined size and density fractionation (CSDF) is a method used to physically separate soil into fractions differing in particle size and mineralogy. CSDF ...

Xylem Water Distribution in Woody Plants Visualized with a Cryo-scanning Electron Microscope

توزيع المياه Xylem في النباتات الخشبية تصور مع مجهر إلكترون المسح بالتبريد

A scanning electron microscope installed cryo-unit (cryo-SEM) allows specimen observation at subzero temperatures and has been used for exploring water ...