Een extrusie-methode met behulp van een gekalibreerde schroefdraad-rod wordt gepresenteerd, die het mogelijk maakt voor mm schaal subsampling van waterbodems kernen. Millimeter schaal steekproef noodzakelijk is om volledig te karakteriseren recente gebeurtenis stratigrafie in sediment verslagen.
Waterbodems kern sampling wordt meestal uitgevoerd bij cm of halve cm resolutie. Afhankelijk van de bezinkingssnelheid en afzettingsmilieu, deze resolutie biedt registers op de jaarlijkse om decadale schaal, op zijn best. Een extrusie-methode, met behulp van een gekalibreerde, schroefdraad-staaf wordt hier gepresenteerd, die het mogelijk maakt voor millimeter schaal subsampling van waterbodems kernen van verschillende diameters. Millimeter schaal subsampling zorgt voor sub-jaarlijkse maandelijkse analyse van de sedimentaire record, een orde van grootte hoger dan de typische sampling regelingen. De extruder bestaat uit een 2 meter aluminium frame en de basis, twee kernactiviteiten slangklemmen, een schroefdraad-rod, en een 1 m zuiger. Het sediment wordt boven de zuiger geplaatst en geklemd aan het frame. Een acryl bemonstering kraag is bevestigd aan de bovenste 5 cm van de kernbuis en een platform om deelmonsters extraheren. De zuiger wordt gedraaid rond de schroefdraad-rod op geijkte tijdstippen en zachtjes duwt het sediment uit dep van de kernbuis. Het sediment wordt vervolgens geïsoleerd in de bemonstering kraag en geplaatst in een passende steekproef tank (bijv, pot of zak). Deze methode behoudt ook de enkelvoudige monsters (dwz hoog porie watergehalte) aan het oppervlak, waardoor een consistente steekproef volume. Dit mm schaal extrusie methode werd toegepast voor kernen verzameld in de noordelijke Golf van Mexico na de Deepwater Horizon onderzeeër olie release. Er zijn aanwijzingen dat het noodzakelijk is om te proeven aan het mm schaal om volledig te karakteriseren gebeurtenissen die zich voordoen op de maandelijkse tijdschaal voor continentale helling sedimenten.
Sediment bodemmonsters uit lacustrine, estuariene en mariene (continentaal plat en helling) omgevingen hebben verslagen van het zoutgehalte, temperatuur, organische en anorganische verontreinigende stoffen en vele andere milieu-parameters die op decadale om duizendjarige tijdschalen 1-3,6,8,13 , 17. In de meeste gevallen zijn de standaard praktijken zijn te vinden in hoofdstuk deze kernen op halve centimeter of centimeter intervallen 5,15. Deze resolutie is geschikt voor multi-jaar, decadale of hoger schaal resolutie in de meeste gevallen. De behoefte aan een verhoogde resolutie extrusie is onlangs aangetoond in een aantal verslagen die variabiliteit van sedimentaire biomarkers / proxies gedetecteerd op een mooie schaal langs de verticale profiel van het sediment kern 11,16. Bij recente sedimentatie die optreedt op tijdschalen van maanden tot een jaar, is het nodig om fijnere resolutie subsampling methoden (bijv mm schaal) gebruikt. Dit wordt vaak een uitdaging met waterbodems te wijten aan thij ongeconsolideerde aard van het oppervlak sedimenten.
We presenteren een sedimentkern extrusie methode die mm schaal sediment sub-monsters zorgt. Vervolgens hebben we passen deze extrusie methode om de sedimenten van de noordelijke Golf van Mexico na de Deepwater Horizon (DWH) evenement. Deze applicatie toont de effectiviteit van millimeter schaal subsampling in het karakteriseren van sub-jaarlijkse evenement stratigrafie in verband met door de mens beïnvloed depositionele systemen.
Maandelijks of sub-jaarlijkse schaal resolutie in sedimentaire archieven is bijzonder voordelig wanneer het karakteriseren van de korte termijn event stratigrafie. Milieu-assessments met behulp van sub-jaarlijkse resolutie zijn in staat om volledig te karakteriseren door de mens veroorzaakte sedimentatie evenementen.
Sedimenten in de noordelijke Golf van Mexico, die werden getroffen door de Deepwater Horizon olie evenement een voorbeeld van het evenement stratigrafie volledig gekarakteriseerd met behulp van millimeter (sub-jaarlijkse) scale resolutie bemonstering. Naar aanleiding van de Deepwater Horizon (DWH) evenement in 2010, continentale helling sedimenten van de noordoostelijke Golf van Mexico (Ngom) kwam in contact met koolwaterstoffen door middel van een orde van grootte verhoging van vlokkige koolwaterstof afzetting 4,9,10,12,14,18. De toename van de sedimentatie werd veroorzaakt door een Marine Oil Sneeuw sedimentatie en vlokkig Cumulatie (MOSSFA) event 4,9,10,12,14,18. Dit resulteerde in ongeveer 6-10 mm van sediment accumulatie in een periode van 6-12 maanden van medio 2010 tot begin 2011 4. Het was nodig om sub-sample van deze boorkernen bij millimeter-schaal om volledig te karakteriseren de ingangen, de tarieven van sedimentatie en post-afzettingprocessen.
De extruder kan worden aangepast aan meerdere diameters van kernbuis tegemoet. Indien de kerndiameter wordt gewijzigd, wordt de zuiger, puck en klem diameters moeten worden aangepast. Deze wijziging maakt het mogelijk voor een brede toepassing in lacustriene en mariene sedimenten collectie. Het sediment kernen kunnen ook worden geëxtrudeerd in het veld of in het laboratorium. Een gebruikelijke aanpassing aan de verzending van deze extrusie-systeem te verlichten is om te bouwen in twee delen; een onderste deel (basis en zuiger) kan vervolgens worden gekoppeld met het bovenste deel (klemmen).
Er zijn een aantal beperkingen aan deze extrusiewerkwijze. De eerste is dat elk monster of kerngedeelte, de lengte van één meter of minder moeten worden gesneden. Zoals bij elke extrusiewerkwijze is er ook onvermijdelijk enige verdichting. Verdichting gevolg van deze werkwijze is minimaal. De reproduceerbaarheid van meerdere records geëxtrudeerd op deze manier is binnen 2-4 mm. Deze reproduceerbaarheid wordt geschat op vergelijkingen tussen de verschillendefiches (trace metalen, organische geochemie, benthische foraminiferen, sedimentologie) verzameld op dezelfde inzet van een acht kern multicore-systeem. Deze extrusiewerkwijze wordt ook het best geschikt voor sedimenten Primair (> 50%) slib en klei deeltjes. Sediment voornamelijk (> 50%) bestaande uit Deeltjes zand heeft de neiging te binden, waardoor extra verdichting als gevolg van een hogere wrijvingscoëfficiënt. De laatste beperking waaraan deze werkwijze is de hoeveelheid sediment verkrijgbaar bij elke toename in millimeter schaal resolutie. Deze methode biedt ongeveer 15-20 g natte massa en 3-10 g droge massa bij resolutie van 2 mm, die een beperkende voor sommige analytische protocollen kunnen zijn.
De sedimentaire archieven van het Deepwater Horizon evenement in de noordelijke Golf van Mexico te tonen de werkzaamheid van millimeter schaal subsampling. Allereerst, 234 Th dating zou niet mogelijk zijn geweest zonder millimeter schaal subsampling. Deze dating methode kunnen alleen worden toegepast onder bepaalde omstandigheden, die verder worden besproken 4. De puls van geoliede vlokvormige materiaal na het DiepzeeHorizon geval voldaan aan deze voorwaarden, storten tot 8 mm materiaal op bepaalde plaatsen in de noordelijke Golf van Mexico binnen 6-12 maanden. Zonder mm schaal bemonstering, de geochronologie van dit evenement zou niet zijn opgelost op de sub-jaarlijkse schaal (tabel 2 en 3). Naast de 234 Th platen, zou redox-gevoelige spoormetalen benthische foraminiferen dichtheid en de organische geochemie registraties van dit evenement zijn beperkt tot één gegevenspunt in het oppervlak centimeter (tabel 3). In plaats daarvan, met behulp van millimeter schaal sub sampling een gedetailleerde en robuuste (5-10 data point) verslag van de MOSSFA evenement. Specifiek zou een 4-voudige toename (n = 18) boven het pre-DiepzeeHorizon waarden in totaal alifatische behulp mm schaal sampling zijn gereduceerd tot een 2-voudigeverhogen middels cm schaal subsampling (n = 6). Dienovereenkomstig zou een daling van de benthische foraminiferen dichtheid van 90% met behulp mm schaal sampling zijn gereduceerd tot een daling van 60% met behulp cm schaal sampling. Zonder deze hoge resolutie sampling, zou discrete dubbele pieken van Mn-oxide, evenals veranderingen in sedimentaire Re-concentraties in verband met niet steady-state redox veranderingen niet worden opgelost. Kortom, dit extrusie-systeem biedt de mogelijkheid om sedimentkernen subgroep in het mm schaal, met behoud van het volledige volume van het monster en kan worden aangepast voor een brede toepassing in waterbodems bemonstering. Toekomstige toepassingen van deze werkwijze kan evaluatie van de vroegere olie vanwege de omvang mm event stratigrafie geassocieerd met subsurface olie releases. Andere toepassingen kunnen zijn lacustrine verslagen van mm schaal variabiliteit van het klimaat. Millimeter schaal sub-sampling is bewezen effectief bij het karakteriseren van event stratigrafie in het kader van door de mens beïnvloedsystemen.
The authors have nothing to disclose.
Dit onderzoek werd mede mogelijk gemaakt door een subsidie van BP / De Golf van Mexico Research Initiative, C-IMAGE, DEEP-C en deels door de British Petroleum / Florida Instituut voor Oceanografie (BP / FIO) -Gulf Oil Spill preventie, respons en Recovery Grants Program. De auteurs danken Nico Zenzola voor zijn inbreng in de ontwikkeling van deze procedure. De auteurs danken ook de bemanning van de R / V Weatherbird II voor hun hulp tijdens het veld programma.
De gegevens kunnen worden geraadpleegd op de website 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 |