CN108196308B

CN108196308B - 古地磁小样品定向采集装置及使用方法

Info

Publication number: CN108196308B
Application number: CN201810137009.5A
Authority: CN
Inventors: 葛坤朋; 钟艳红; 张艺露; 张坤; 周慧; 陈强
Original assignee: East China Institute of Technology
Current assignee: East China Institute of Technology
Priority date: 2018-02-09
Filing date: 2018-02-09
Publication date: 2023-05-26
Anticipated expiration: 2038-02-09
Also published as: CN108196308A

Abstract

本发明提供一种古地磁小样品定向采集装置及使用方法，通过本装置的使用可以对小样品进行古地磁精确定向，随后将样品置于标准样品大小的陶瓷固定架中，即成为准确定向的“标准样品”，适合任何磁力仪测量装置，极大地提高了取样效率和测量精度。古地磁小样品定向采集装置它包括用于与太阳罗盘连接并和钻孔连接的连接装置、用于固定岩心样品的岩心定向固定架及小样品取样器；本方法包括以下步骤：1）使用连接装置与太阳罗盘连接，2）在岩心A上钻取小钻孔，3）使用岩心定向固定架对岩心A进行固定，4）将连接装置与岩心样品A上小钻孔a连接，5）使用连接装置上的太阳罗盘对小钻孔a的方位角和倾角进行测量；6）取样。

Description

古地磁小样品定向采集装置及使用方法

技术领域

本发明涉及地磁场测量分析领域，尤其涉及古地磁小样品采集技术领域，具体涉及一种古地磁小样品定向采集装置及使用方法。

背景技术

古地磁实验主要是对经过定向取样的样品进行剩磁测量，然后根据测得的剩磁进行退磁和坐标转换以获取岩石或沉积物原生磁化特征，并研究其赋存的板块构造、矿床勘查、全球变化等重大地质意义。对于钻孔岩心样品的古地磁学实验，因岩心直径限制难以获取古地磁标准样品（柱状样品直径为25.4mm），所以通常使用台钻钻取直径10~12mm小样品进行测量。然而这种岩心小样品的定向误差较大，无法合理规避裂缝，影响了对磁场方向的准确获取与解释。另一方面，由于受古地磁实验炉和标准样品尺寸的限制，目前野外采集的标准样品实验一次仅能处理70~80个样品，整个样品采集、测量、分析过程耗时费力。对标准样品进行等比例缩小测量能够解决实验效率问题，但因缺乏小样品定向设备使得小样品采集、测量与分析尚未普及。总的来说，目前对古地磁小样品的精确定向采集需求很大，但定向精度很低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，适应现实需要，提供一种古地磁小样品定向采集装置及使用方法，通过本装置的使用可以对小样品进行古地磁精确定向，随后将样品置于标准样品大小的陶瓷固定架中，即成为准确定向的“标准样品”，适合任何磁力仪测量装置，极大地提高了取样效率和测量精度。

为了实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案为：

设计一种古地磁小样品定向采集装置，它包括用于与太阳罗盘连接并和钻孔连接的连接装置、用于固定岩心样品的岩心定向固定架及小样品取样器；

优选的，所述连接装置包括一套管，套管的顶端开口，且套管内设有一标准样品模型，标准样品模型与套管内壁间隔设置，该间隔构成固定太阳罗盘的插槽；

优选的，所述套管的底部设有一钻孔套管，钻孔套管的侧壁设有标志线刻画孔，钻孔套管上活动套有一固定套；

优选的，所述套管、标准样品模型及钻孔套管三者同轴设置；

优选的，所述岩心定向固定架包括一支撑板，支撑板的中部设有一下底座，下底座上设有一呈半圆形的下卡槽，还包括一上底座，上底座上设有一亦呈半圆形的上卡槽，所述上底座扣在下底座上，且上卡槽扣在下卡槽上，此时，上卡槽和下卡槽对接呈圆筒状；所述上底座和下底座通过螺栓连接；

优选的，所述小样品取样器包括一呈半圆形的取样套管。

优选的，所述标志线刻画孔贯穿钻孔套管的两端。

优选的，所述固定套的外缘呈倒置的圆锥梯形结构。

优选的，所述固定套由铝合金套制成。

优选的，所述固定套侧壁上设有一开口。

优选的，所述支撑板的四个角处分别设有一旋转式水平调节件。

优选的，所述旋转式水平调节件包括一调节螺栓、设置于支撑板角处的调节螺纹孔，调节螺栓螺纹连接在调节螺纹孔内。

优选的，所述上底座和下底座的四个角处分别设有一螺纹孔，所述螺栓固定于螺纹孔内。

优选的，所述支撑板上还设有一具有箭头指示方向的方向标志线，所述方向标志线与所述上卡槽或下卡槽的轴线平行。

进一步的，本发明还提供了一种古地磁小样品定向采集装置的使用方法，它包括如下步骤：

1）使用连接装置与太阳罗盘连接，具体为：将太阳罗盘上的插筒一端插入插槽内，旋转太阳罗盘使太阳罗盘插筒的刻槽与对接标准线对齐，调整太阳罗盘上的插筒并使插筒夹紧标准样品模型完成与太阳罗盘的连接；

2）钻取小样品，具体为：野外钻井平台获取岩心样品A，随后，使用具有玻璃开孔取芯钻头的电钻或台钻在岩心样品A的侧壁上钻取若干个小钻孔，完成钻取小样品操作；

3）使用岩心定向固定架对岩心样品A进行固定，具体为：

a.将岩心样品A放置与上底座和下底座之间的上卡槽和下卡槽内，并对上底座和下底座固定，固定时调整岩心样品A上的至少一个小钻孔a位于上卡槽和下卡槽的外部，同时依据岩心标志线用信号笔在岩心样品A正上方刻画岩心标志线；

b.将磁罗盘置于方向标志线的附近，同时，调整支撑板使方向标志线与磁罗盘上的磁北针方向一致；

c.将市售的常用水平仪放置于支撑板上，而后分别调整支撑板四个角处的旋转式水平调节件使支撑板保持水平；

4）将连接装置与岩心样品A连接，具体为：将步骤1）中连接有太阳罗盘的连接装置上的钻孔套管下端插在岩心样品A上的小钻孔a内，之后深入使钻孔套管的下端触及小钻孔a的底部，之后向下推动固定套，并将固定套插入至小钻孔a内并固定，同时，保持固定套上的开口与标志线刻画孔贯通，至此完成连接装置与岩心样品A的连接；

5）使用连接装置上的太阳罗盘对小钻孔a的方位角和倾角进行测量；之后，使用硬铜丝通过标志线刻画孔进入钻孔套管内对小钻孔a的侧壁刻画标志线，取出硬铜丝并将钻孔套管从小钻孔a内取出；

6）取样，具体为：

(1)将小样品取样器插入至小钻孔a内并避免将小样品取样器侧壁压在标志线上，同时，用力推动小样品取样器将小样品A折断，折断后的样品为待测样品;

(2)在待测样品上用信号笔描画硬铜丝刻画的标志线;

(3)使用线切割机将待测样品进行等比例厚度切割，并装入陶瓷样品架形成标准样品，之后，可对标准样品使用超导磁力仪进行测量；

7）重复步骤3）、4）、5）、6）依次完成对下一个小钻孔的方位角和倾角进行测量、待测样品的取样、标准样品的制备。

本发明的有益效果在于：

1、本发明可完成对样品进行定向采集，同时在古地磁实验后可得到样品准确磁矩矢量，操作简便，效率高。

2、本装置在使用中，对于岩心样品小钻孔取样，在对接太阳罗盘后，该装置可以对台钻或手持电钻在岩心上任意钻取的小钻孔进行准确定向，能够更有效地利用岩心标本，规避裂缝进行取样或是对裂缝方位进行针对性研究。

3、对于待测样品的取样，可借助岩心定向固定架准确获取待测样品相对于岩心（样品A）的位置。在使用小样品取样器取样后，通过实验测量和坐标转换获得岩心原始磁矩矢量。

4、本装置可以在野外对任意方位钻取的小样品进行定向。该装置将野外古地磁取样工作由大型手持汽油钻取样，扩展到小型手持电钻取样，极大地方便了古地磁野外采样工作，尤其是岩石磁学、考古磁学等野外定向采样工作。

5、本套装置均为无磁合金质材料构成，不干扰小样品磁矩，方便携带，并可以重复使用。

附图说明

图1为本发明中的连接装置主要结构示意图；

图2为本发明中的岩心定向固定架主要结构示意图；

图3为本发明中的小样品取样器主要结构示意图；

图中： 1.连接装置；2.套管；3.插槽；4.标准样品模型；5.对接标准线；6.钻孔套管；7.标志线刻画孔；8.固定套；9.岩心定向固定架；10.支撑板；11.旋转式水平调节件；12.上底座；13.下卡槽；14.下底座；15.螺纹孔；16.岩心标志线；17.上卡槽；18.方向标志线；19.小样品取样器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

实施例1：一种古地磁小样品定向采集装置，参见图1至图3；它包括用于与太阳罗盘连接并和钻孔连接的连接装置1、用于固定岩心样品的岩心定向固定架9及小样品取样器19；本装置中的连接装置1、岩心定向固定架9及小样品取样器19均由无磁合金质材料构成。

具体的，所述连接装置1包括一套管2，套管2的顶端开口，且套管2内设有一标准样品模型4，标准样品模型4与套管内壁间隔设置，该间隔构成固定太阳罗盘的插槽3，套管2的侧壁上设有一对接标准线5。

进一步的，所述套管2的底部设有一钻孔套管6，钻孔套管6的侧壁设有标志线刻画孔7，所述标志线刻画孔贯穿钻孔套管的两端，同时，钻孔套管6上活动套有一固定套8；所述固定套的外缘呈倒置的圆锥梯形结构，且所述固定套侧壁上设有一开口，开口与标志线刻画孔7贯通。

进一步的，所述套管、标准样品模型及钻孔套管三者同轴设置；

具体的，所述岩心定向固定架9包括一支撑板10，支撑板10的中部设有一下底座14，下底座14上设有一呈半圆形的下卡槽13，还包括一上底座12，上底座12上设有一亦呈半圆形的上卡槽17，使用时，所述上底座扣在下底座上，且上卡槽扣在下卡槽上，此时，上卡槽和下卡槽对接呈圆筒状，同时还在上底座的顶壁上设有岩心标志线16，此岩心标志线16沿上卡槽的轴向设置，且岩心标志线与上卡槽的轴线连接面呈与水平面垂直的直立面（即岩心标志线16位于上底座上表面的中心并沿上卡槽轴向设置。）；所述上底座和下底座通过螺栓连接，具体的，上底座和下底座的四个角处分别设有一螺纹孔15，所述螺栓固定于螺纹孔内；还在所述支撑板的四个角处分别设有一旋转式水平调节件11，所述旋转式水平调节件包括一调节螺栓、设置于支撑板角处的调节螺纹孔，调节螺栓螺纹连接在调节螺纹孔内。

进一步的，还在所述支撑板上还设有一具有箭头指示方向的方向标志线，所述方向标志线与所述上卡槽或下卡槽的轴线平行。

具体的，上述小样品取样器19包括一呈半圆形的取样套管。

实施例2：本发明还提供了一种岩心古地磁小样品定向采集装置的使用方法，本方法使用于如实施例1所述的古地磁小样品定向采集装置上，具体的，它包括如下步骤：

1）使用连接装置1与太阳罗盘连接，具体为：将太阳罗盘上的插筒一端插入插槽3内，旋转太阳罗盘使太阳罗盘插筒的刻槽与对接标准线对齐，调整太阳罗盘上的插筒并使插筒夹紧标准样品模型完成与太阳罗盘的连接；

2）钻取小样品，具体为：在野外钻井平台获取岩心样品A（岩心），随后，使用具有玻璃开孔取芯钻头的电钻或台钻在岩心样品A的侧壁上钻取若干个小钻孔（分别为小钻孔a、小钻孔b、小钻孔c、……），完成钻取小样品操作；

3）使用岩心定向固定架对岩心样品A进行固定，具体为：

a.将岩心样品A放置于上底座14和下底座12之间的上卡槽17和下卡槽13内，并对上底座和下底座固定，固定时调整岩心样品A使至少一个小钻孔a位于上卡槽和下卡槽的外部，同时依据岩心标志线用信号笔在岩心样品A正上方刻画标志线；

b.将磁罗盘置于方向标志线18的附近，同时，调整支撑板使方向标志线与磁罗盘上的磁北针方向一致；

c.将市售的常用水平仪放置于支撑板上，而后分别调整支撑板四个角处的旋转式水平调节件11使支撑板保持水平；

6）取样，具体为：

(2)在待测样品上用信号笔描画硬铜丝刻画的标志线;

7）重复步骤3）、4）、5）、6）依次完成对下一个小钻孔（小钻孔a、小钻孔b或小钻孔c）的方位角和倾角进行测量、待测样品的取样、标准样品的制备。

实施例3：本发明还提供了一种野外古地磁小样品定向采集装置的使用方法，本方法使用于如实施例1所述的古地磁小样品定向采集装置上，具体的，它包括如下步骤：

2）钻取小样品，具体为：在野外使用具有玻璃开孔取芯钻头的电钻在岩石露头上钻取若干个小钻孔（分别为小钻孔a、小钻孔b、小钻孔c、……），完成钻取小样品操作；

3）将连接装置与小钻孔a连接，具体为：将步骤1）中连接有太阳罗盘的连接装置上的钻孔套管下端插在岩石露头上的小钻孔a内，之后深入使钻孔套管的下端触及小钻孔a的底部，之后向下推动固定套，并将固定套插入至小钻孔a内并固定，同时，保持固定套上的开口与标志线刻画孔贯通，至此完成连接装置与小钻孔a的连接；

4）使用连接装置上的太阳罗盘对小钻孔a的方位角和倾角进行测量；之后，使用硬铜丝通过标志线刻画孔进入钻孔套管内对小钻孔a的侧壁刻画标志线，取出硬铜丝并将钻孔套管从小钻孔a内取出；

5）取样，具体为：

(1)将小样品取样器插入至小钻孔a内并避免将小样品取样器侧壁压在标志线上，同时，用力推动小样品取样器将小样品折断，折断后的样品为待测样品;

(2)在待测样品上用信号笔描画硬铜丝刻画的标志线;

6）重复步骤3）、4）、5）依次完成对下一个小钻孔（小钻孔a、小钻孔b或小钻孔c）的方位角和倾角进行测量、待测样品的取样、标准样品的制备。

本发明的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本发明的精神，都在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种古地磁小样品定向采集装置，其特征在于：它包括用于与太阳罗盘连接并和钻孔连接的连接装置、用于固定岩心样品的岩心定向固定架及小样品取样器；

所述连接装置包括一套管，套管的顶端开口，且套管内设有一标准样品模型，标准样品模型与套管内壁间隔设置，该间隔构成固定太阳罗盘的插槽；

所述套管的底部设有一钻孔套管，钻孔套管的侧壁设有标志线刻画孔，钻孔套管上活动套有一固定套；

所述套管、标准样品模型及钻孔套管三者同轴设置；

所述岩心定向固定架包括一支撑板，支撑板的中部设有一下底座，所述支撑板的四个角处分别设有一旋转式水平调节件，所述支撑板上还设有一具有箭头指示方向的方向标志线；

下底座上设有一呈半圆形的下卡槽，还包括一上底座，上底座上设有一亦呈半圆形的上卡槽，所述上底座扣在下底座上，且上卡槽扣在下卡槽上，此时，上卡槽和下卡槽对接呈圆筒状；所述上底座和下底座通过螺栓连接；所述方向标志线与所述上卡槽或下卡槽的轴线平行；

所述小样品取样器包括一呈半圆形的取样套管。

2.如权利要求1所述的古地磁小样品定向采集装置，其特征在于：所述标志线刻画孔贯穿钻孔套管的两端。

3.如权利要求1所述的古地磁小样品定向采集装置，其特征在于：所述固定套的外缘呈倒置的圆锥梯形结构。

4.如权利要求3所述的古地磁小样品定向采集装置，其特征在于：所述固定套由铝合金套制成。

5.如权利要求4所述的古地磁小样品定向采集装置，其特征在于：所述固定套侧壁上设有一开口。

6.如权利要求1所述的古地磁小样品定向采集装置，其特征在于：所述旋转式水平调节件包括一调节螺栓、设置于支撑板角处的调节螺纹孔，调节螺栓螺纹连接在调节螺纹孔内。

7.如权利要求1所述的古地磁小样品定向采集装置，其特征在于：所述上底座和下底座的四个角处分别设有一螺纹孔，所述螺栓固定于螺纹孔内。

8.一种根据权利要求1-7任一项所述的古地磁小样品定向采集装置的使用方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)使用连接装置与太阳罗盘连接，具体为：将太阳罗盘上的插筒一端插入插槽内，旋转太阳罗盘使太阳罗盘插筒的刻槽与对接标准线对齐，调整太阳罗盘上的插筒并使插筒夹紧标准样品模型完成与太阳罗盘的连接；

2)钻取小样品，具体为：野外钻井平台获取岩心样品A，随后，使用具有玻璃开孔取芯钻头的电钻或台钻在岩心样品A的侧壁上钻取若干个小钻孔，完成钻取小样品操作；

3)使用岩心定向固定架对岩心样品A进行固定，具体为：

a.将岩心样品A放置于上底座和下底座之间的上卡槽和下卡槽内，并对上底座和下底座固定，固定时调整岩心样品A上的至少一个小钻孔a位于上卡槽和下卡槽的外部，同时依据岩心标志线用信号笔在岩心样品A正上方刻画岩心标志线；

c.将水平仪放置于支撑板上，而后分别调整支撑板四个角处的旋转式水平调节件使支撑板保持水平；

4)将连接装置与岩心样品A连接，具体为：将步骤1)中连接有太阳罗盘的连接装置上的钻孔套管下端插在岩心样品A上的小钻孔a内，之后深入使钻孔套管的下端触及小钻孔a的底部，之后向下推动固定套，并将固定套插入至小钻孔a内并固定，同时，保持固定套上的开口与标志线刻画孔贯通，至此完成连接装置与岩心样品A的连接；

5)使用连接装置上的太阳罗盘对小钻孔a的方位角和倾角进行测量；之后，使用硬铜丝通过标志线刻画孔进入钻孔套管内对小钻孔a的侧壁刻画标志线，取出硬铜丝并将钻孔套管从小钻孔a内取出；

6)取样，具体为：

将小样品取样器插入至小钻孔a内并避免将小样品取样器侧壁压在标志线上，同时，用力推动小样品取样器将小样品折断，折断后的样品为待测样品；

在待测样品上用信号笔描画硬铜丝刻画的标志线；

使用线切割机将待测样品进行等比例厚度切割，并装入陶瓷样品架形成标准样品，之后，可对标准样品使用超导磁力仪进行测量；

7)重复步骤3)、4)、5)、6)依次完成对下一个小钻孔的方位角和倾角进行测量、待测样品的取样、标准样品的制备。