CN103344521B - 一种岩石体密度无损无污染的高精度测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种岩石体密度无损无污染的高精度测定方法，将岩石用天平称重后，装入医疗级气球后利用真空泵将气球内的空气抽出后在气球颈部打结，再利用理想气体密度仪对封装后的岩石和气球体积进行测定，接着剪破气球，取出岩石后捋剪破的气球放入理想气体密度仪中测定其体积，最后通过计算获得待测岩石的体密度。该方法具有操作简单、快速、无损、无污染、高精度等特点。

Description

一种岩石体密度无损无污染的高精度测定方法

所属技术领域：

本发明涉及一种新的岩石体密度高精度测量方法，尤其可以应用于地外岩石样品的无损、无污染体密度的高精度测定中。

背景技术：

岩石的体密度是非常重要的参数，岩石体密度的测定要通过测定岩石的总体积，通过计算获得体密度。对于岩石而言，直接利用理想气体密度仪获得的体积和密度分别属于颗粒体积和颗粒密度，而只有孔隙度为零的岩石的颗粒体积和颗粒密度与总体积和体密度分别相等。因此要获得岩石体密度则有一定的难度，其前提是必须精确测定岩石的总体积。

到目前为止，有六种可用于测定岩石总体积的方法：1)捋岩石浸入已知体积的液体中测定岩石的体积，由于表面张力作用和岩石表面的空气以及液体可能会渗入岩石中的一些孔隙中，这使得测定的误差很难预料，此外，该方法还可能导致岩石的污染或风化；2)将岩石样品加工成容易测量体积的几何体，但这会破坏样品，甚至出现一些本来不存在的裂隙；3)用已知体积的泥土将岩石包裹起来并固定成可以测量体积的几何体，再测定该几何体的体积后获得岩石的体积，但该方法可能导致岩石的污染；4)激光三维影像法，该方法可测体积小至1cm³的岩石，精度一般优于1％，然而该方法耗时耗力，对操作者的要求也此较高，很难用于大量岩石样品总体积的测定；5)医用CT摄影技术，该方法类似于激光三维影像技术，但仪器造价高、对技术人员的要求也高，同时维护成本高；6)球珠法，目前用于岩石无损、无污染测定的主要方法，然而即使对于体积较大的岩石(体积大于5cm³)，体积的测定误差也略好于2％，而对于体积在3-5cm³的岩石样品来说误差会显著增大，对小于3cm³的样品的测定误差则会更大。

利用理想气体比重法测定岩石的体密度具有快速、精度高、无污染、无损耗，还可测定小体积样品(可小至0.1cm³)，而且该方法简单，不引入其它仪器设备的情况下即可完成岩石体密度(总体积)的测定。

发明内容：

本发明的目的是提供对岩石(地外岩石)的快速、无损、无污染、高精度的体密度测量方法。利用理想气体密度仪分别测定气球真空包装的岩石的体积以及包裹岩石的气球的体积，然后计算出岩石的总体积，再计算获得岩石的体密度。该方法避免了以往岩石体密度测定中必须使用其它仪器设备测定岩石的总体积的环节。解决了已有方法不能同时满足快速、无损、无污染、高精度、低本高等因素。

本发明所采用的技术方案：

1)利用万分之一天平对岩石进行称重，获得待测岩石的质量(M)；

2)将已知质量的岩石样品装入一医疗级薄壁气球中，利用真空泵捋气球内部的空气抽出，使得气球紧贴岩石表面，然后捋气球颈部打结避免气体进入，同时剪掉气球口处多余的部分；

3)捋用气球真空密封好的岩石放入理想气体密度仪中，测定密封的岩石与气球的体积(V_m-b)；

4)捋岩石从密度仪的样品池中取出，剪开气球，取出岩石，再将剪破的气球和已知体积(V_s)的标准球放入密度仪中测定两者的总体积(V_s-b)；

5)计算出待测岩石的总体积(V_b)和体密度(ρ_b)。计算公式为：

V_b＝V_m-b-(V_s-b-V_s)，ρ_b＝M/V_b；

本发明的有益效果是

1.仅用理想气体密度仪测定岩石的颗粒体积和总体积，通过计算获得岩石的体密度和孔隙度；

2.该方法测定速度快、无损、无污染、高精度，适合大批量样品的测定。其无损、无污染且能对小体积样品精确测定的特性，对地外样品(陨石、月球岩石)的测定尤为有用；

3.该方法也可以用于其它材料的体密度的测定，对高温高压实验下的小体积样品体密度和孔隙度的测定非常有效；

4.该方法也可用于石油领域，对储油层砂岩和页岩的孔隙度和体密度进行高精度测定。

附图说明

图1岩石体密度的获取流程图

具体实施方式

操作步骤

(如附图1)

1.打开理想气体密度仪的电源，设定仪器的工作参数及选择相应的气体类别，按照仪器说明书要求对仪器进行Va和Vc的校正，然后对标样金属球进行测定，设定容差为0.03％，保证标样的测试能够顺利完成。

2.用0.1毫克精度的分析天平称量待测岩石样品的质量并记录。

3.将测定质量后的岩石样品放入医疗级气球中，捋气球口接在真空泵的抽气管上，开启真空泵开关，待气球内的气体被抽成真空后捋气球从颈部扎紧，关掉真空泵开关，再用剪刀剪掉气球口处多余的部分。

4.捋已经真空包装好的岩石样品放入理想气体密度仪的样品池中，拧紧样品池盖子后对样品的体积进行测定，测定结束后记录体积值并取出样品，剪开包裹样品的气球取出岩石样品。

5.捋剪破的气球与用于校正密度仪的标准球一同放入理想气体密度仪的样品池中进行测定，测定完成后记录测定的体积值。

6.利用已知值和测定值，分别求出待测岩石样品的总体积和体密度值。

Claims (1)

1.一种岩石体密度无损无污染的高精度测定方法，其特征在于包括如下步骤：

1)利用万分之一天平对待测岩石进行称重，获得待测岩石的质量，M；

2)将已知质量的待测岩石装入一医疗级薄壁气球中，利用真空泵将气球内部的空气抽出，使得气球紧贴待测岩石表面，然后将气球颈部打结避免气体进入，同时剪掉气球口处多余的部分；

3)将用气球真空密封好的待测岩石放入理想气体密度仪中，测定密封的待测岩石与气球的体积，V_m-b；

4)将待测岩石从理想气体密度仪的样品池中取出，剪开气球，取出待测岩石，再将剪破的气球和已知体积，V_s，的标准球放入密度仪中测定两者的总体积，V_s-b；

5)计算出待测岩石的总体积，V_b，和体密度，ρ_b，计算公式为：

V_b＝V_m-b-(V_s-b-V_s)，ρ_b＝M/V_b。