粒徑分析

沈積物之外形及顆粒大小，受沈積物之來源、搬運距離及搬運途徑中水體 流力、流況影響。藉由分析沈積物粒徑參數，可推估沈積物搬運的模式，判斷沈 積物的分類、沈積物來源及沈積環境。

近幾十年來因為雷射光學之發展，現已有多種利用雷射來測量粒徑分佈之 雷射測徑儀。本文所使用的是Beckman Coulter LS13 320 Laser Diffraction Particle Analyzer (圖 2-5)，可測的範圍為 0.375-2000 μm，開啟 PIDS 設定後可測範圍達 0.04-2000 μm。

本儀器使用的原理為雷射光繞射測徑原理之平行光束型，平行光束照射在 欲測顆粒上經由繞射後再由一透鏡投射在感受器上。此介於感受器與樣品間之透 鏡稱為傅立葉透鏡 (Fourier lens)。因為它可將同一繞射角之光線，亦即經由等粒 徑顆粒造成之繞射光線投射在同一環型感受器，而不受顆粒的位置及移動速度所 影響 (蔡，1992)。

樣品在上機前需要先經過前置步驟處理，去除海鹽、有機質及碳酸鹽後，

加入六偏磷酸鈉 (Na(PO3)6) 作為離散劑，避免沈積物因凝絮作用而產生結塊，

影響測量之準確性。詳細處理步驟如下：

（A） 洗去海鹽：取約 1 克之沈積物樣品加入蒸餾水約 15 ml 後充分震盪後至離 心機以4500 rpm 離心 5 分鐘。取出離心管，若上層液為澄清則倒掉上層 液，若非澄清則需再離心至澄清 (以下離心步驟皆相同)，將樣本以蒸餾 水重複洗鹽三次。

（B） 去除有機質：在洗去海鹽後的沈積物中加入 10 毫升 15%雙氧水 (H2O2)，

充分震盪後，放入超音波震盪器中二天，使雙氧水與有機物充分反應以去 除有機質。二天後，將樣品離心後捨去上層液再加入15%雙氧水確認是否

已經反應完全，若已反應完全則加蒸餾水至 30 毫升後離心，倒掉上層液 後再加蒸餾水約20 毫升三次以洗去雙氧水殘留。

（C） 去除碳酸鹽：在去除有機質之沈積物中加入 7.5 毫升 10%鹽酸 (HCl)，充 分震盪後靜置數小時後，將樣品離心後捨去上層液，再加入10%鹽酸確認 是否已經反應完全。若已反應完全則加蒸餾水至 30 毫升後離心，倒掉上 層液後再加蒸餾水約20 毫升，重複前述步驟三次以洗去鹽酸殘留。

（D） 加入 1%的六偏磷酸鈉 (Na(PO3)6) 約 10 毫升，充分震盪後靜置一天，即 可上機量測。

由雷射粒徑分析儀所輸出的粒徑單位為微米 (μm) 而地質學上常使用的粒 徑單位為ψ，兩者的關係為 ψ= -log2D，其中 D 為顆粒粒徑，單位為毫米 (mm)，

可從Udden-Wentworth 粒徑尺度 (每一粒級為 2ⁿ mm) 看之間的關係，如圖 2-6 所示。

圖 2-5 LS13 320 雷射粒徑分析儀（上圖）及其內部結構示意圖（下圖）。

圖 2-6 粒徑尺度轉換圖。

樣品經由雷射粒徑分析儀得到其粒徑分佈曲線後，可進而計算各項統計參 數。本研究中所使用的統計參數主要有五種：平均粒徑 (mean grain size，μ)、

中間粒徑 (median grain size，ν)、淘選度 (sorting，及標準差σ)、歪斜度

(skewness，SK)及峰度 (kurtosis，KG)。依據 Folk (1966)，對此五個參數的意義簡 述如下：

平均粒徑：沈積物的幾何平均值，表示此樣品整體而言是屬於何種粒徑，

以ψ為單位，其值越大表示顆粒越細。

中間粒徑：沈積物粒徑曲限的中位數值，亦可代表此樣品整體而言是屬於 何種粒徑，在計算時較不會受到邊緣極大極小值影響，以ψ為單位，

其值越大表示顆粒越細。

淘選度：即統計學上的標準差，表示粒徑分佈曲線的集中 (或分散) 程度，

其值越小表示淘選度越好。

歪斜度：此數值在於輔助平均粒徑對資料分佈解釋的不足，判斷粒徑分佈 區線是否對稱或表現粒徑分布曲線的偏移方向。當粒徑分布曲線兩側 對稱時，歪斜度為0，若歪斜度為正值，曲線高峰往左偏 (正偏)，即 表示樣本中的粗顆粒沈積物較多；反之，若為負值，曲線高峰往右偏 (負偏)，即表示樣本中的細顆粒沈積物較多。

峰度：與常態分布曲線比較，當常態分布時值為 0.65，若分布情形為較突 出尖峰狀，其值為大於 0.65；若分布情形為較分散平坦狀，其值為小 於0.65。

2.4.3. 含水量

岩芯分樣前，先將裝沈積物的 50 ml 離心管秤重，待裝入沈積物後連同離 心管秤得濕重，其後將樣品放至冷凍乾燥機 (圖 2-7) 以-60℃狀態乾燥約四天後 取出秤得乾重。

沉積物濕重 沉積物乾重 沉積物濕重

含水量

-(%)=

圖 2-7 KINGMECH 的冷凍乾燥機。