2.11: Encontrar una Litología Representativa

Del sedimento a la muestra

Los sedimentos de muestra generalmente se envían en una bolsa de plástico grande dentro de una bolsa de papel marrón etiquetada con el nombre de la compañía u organización, el nombre y el número del sitio de perforación, y la profundidad en la que se tomó el sedimento (en metros).

El primer paso para determinar una litología es preparar una muestra a partir de su sedimento a granel. Para ello, necesitarás triturar algunas de las rocas a granel de tu sedimento en granos más finos (Figura\(\PageIndex{1}\)). Necesitarás una superficie dura, un martillo o mazo, y tu sedimento. Un contenedor improvisado como el de cartón que se muestra en la Figura\(\PageIndex{2}\) puede ser útil para contener fragmentos que intentan escapar de la superficie dura durante un vigoroso martilleo. Retire la bolsa de plástico para sedimentos de la bolsa de correo marrón. Vacíe aproximadamente 10-20 g de sedimento a granel sobre la superficie dura. Golpee repetidamente las porciones más grandes del sedimento del tamaño de roca hasta que las unidades más grandes se dividan en granos que son aproximadamente del tamaño de un grano de arroz.

Figura\(\PageIndex{1}\) Un martillo y superficie dura para triturar. El escudo improvisado de cartón a la izquierda se puede colocar alrededor de la superficie dura para controlar la fragmentación.

Algunas muestras desprenderán olores oleosos o nocivos cuando se trituran. Esto se debe a hidrocarburos atrapados o compuestos sulfurosados y es normal. El siguiente paso en el proceso, el lavado, se encargará de estas impurezas y del olor.

Una vez que la muestra ha sido triturada apropiadamente en la escala macro, se puede lograr una microuniformidad en el tamaño de grano mediante el uso de una máquina de micro molino pulverizador como la Pulverisette de Molinos Planetarios 7 en la Figura\(\PageIndex{2}\).

Figura\(\PageIndex{2}\) Un micro molino Pullsette, copa de molienda retirada. El molino se establece en 520 rotaciones por minuto y un tiempo de funcionamiento de cinco minutos.

Para utilizar el molino, cargue su muestra triturada en la copa de molienda (Figura\(\PageIndex{3}\)) junto con piedras de molienda de 15 mm de diámetro. Establezca su velocidad y tiempo de rotación utilizando la interfaz de la máquina. Se sugiere una velocidad de 500-600 rpm y un tiempo de molienda de 3-5 minutos. El uso de velocidades más altas o tiempos más largos puede resultar en la pérdida de muestra como polvo. Cargue la copa de molienda en el molino y presione el inicio; asegúrese de bajar la campana del molino. Una vez que el molino haya completado su ciclo, recuperar la muestra y volcarla en una copa de plástico etiquetada con el nombre y profundidad del sitio de perforación para prepararla para el lavado. Asegúrese de lavar y secar la taza del molino y las piedras de molino entre las muestras si se están probando múltiples muestras.

Figura\(\PageIndex{3}\) Una copa de molienda con piedras de molino y la muestra triturada antes de la molienda.

Lavado de la muestra

Si su muestra está sucia, como en contaminada con hidrocarburos como el petróleo crudo, deberá ser lavada. Para lavar tu muestra necesitarás tu taza de muestra, un lavabo, una cuchara, un tamiz de 150-300 µm, detergente para platos domésticos y un molde de porcelana si hay un horno de secado disponible (Figura\(\PageIndex{4}\)).

Figura\(\PageIndex{4}\) Un lavabo, con detergente en una botella de chorro y la muestra en una taza para lavar (tamiz no representado).

Lleve su taza de muestra al lavabo y llene la taza hasta la mitad con agua, agregando un chorro de detergente para platos. Revuelva vigorosamente la taza con la cuchara durante 20 segundos, asegurando que cada grano esté cubierto con el agua detergente. Vierta su muestra en el tamiz y encienda el grifo. Pasar agua sobre la muestra para permitir que el detergente y las partículas de polvo se laven a través del tamiz. Continuar lavando la muestra de esta manera hasta que se lave todo el detergente de la muestra. Una vez limpio, vacíe el tamiz sobre una superficie para dejar secar durante la noche, o en un molde si hay un horno de secado disponible. Colocar el molde en el horno de secado ajustado a al menos 100 °C durante un mínimo de 2 horas para permitir un secado completo (Figura\(\PageIndex{5}\)). Una vez seca, la muestra está lista para ser recogida.

Figura\(\PageIndex{5}\) Un horno de secado con temperatura ajustada por encima de la temperatura de evaporación para agua a 105 °C

Recogiendo la Muestra

Escoger la muestra es posiblemente el paso más importante en la determinación de la litología (Figura\(\PageIndex{6}\)).

Durante este paso crearás una uniformidad de muestra para eliminar minerales aleatorios, macrocontaminantes como la madera y piedras caídas que cayeron a la profundidad de tu sedimento cuando se perforó el sedimento. También podrá obtener un juicio general sobre la litología después de la recolección, aunque se necesita un análisis adicional si se desea la composición química. Retirar la muestra del horno de secado. Tome un trozo de papel de pesaje y pese 5-10 g de muestra. Use un microscopio óptico para determinar si la mayor parte de la muestra es limo, arcilla, arcilla limosa o arena.

• Los granos de arcilla tendrán una coloración gris con grandes subsuperficies planas y menos angulación. La arcilla se deformará fácilmente bajo la presión de las pinzas.
• Los granos de limo serán más oscuros que la arcilla y tendrán motas que brillan cuando se gira el grano. La textura son piezas largas con bordes dentados. El limo es más duro en consistencia.
• La arcilla limosa es una mezcla heterogénea (media y media mezcla) de lo anterior.
• La arena se define como mayor tamaño de grano, coloración más clara y variada, y muchas subestructuras cristalinas. La arena es difícil de deformar con las pinzas.

Figura\(\PageIndex{6}\) Un microscopio óptico que se utiliza para 'recoger' la muestra. La muestra se está separando de acuerdo con la litología dominante en preparación para el análisis químico.

Granulación de la muestra

Para preparar su muestra para el análisis de fluorescencia de rayos X (XRF), necesitará preparar un pellet de muestra. Para peletizar tu muestra necesitarás un mortero, aglutinante de pellets como Cerox, una escápula para eliminar el aglutinante, una microescala, una prensa de pellets con carcasa y una taza de hojalata para pellets. Mida y vierta 2-4 g de muestra en su mortero. Mida y agregue 50% del peso de su muestra de aglutinante para pellets. Por ejemplo, si el peso de tu muestra era de 2 g, agrega 1 g de aglutinante. Moler la muestra en un polvo fino y uniforme, asegurando que todo el aglutinante esté completamente mezclado con la muestra (Figura\(\PageIndex{7}\)).

Figura\(\PageIndex{7}\) Un mortero y mano de mortero que se utilizan para moler la muestra hasta obtener un polvo para peletizar en la prensa de pellets. También se agrega un agente aglutinante (Cereox) usando la escápula.

Coloca una muestra de lámina de estaño en la carcasa de la prensa. Vierta la muestra en la lámina de estaño y luego golpee suavemente la carcasa contra una superficie dura dos o tres veces para asegurar que la muestra se asiente en la lata. Coloque el disco de prensa superior en el canal. Coloque la carcasa de la prensa en la prensa, orientada directamente debajo del brazo de prensado. Manivela la palanca en la prensa hasta que el manómetro lea 15 toneladas (Figura\(\PageIndex{8}\)). Espere un minuto, luego gire la válvula de liberación de presión y retire la carcasa de la prensa de la prensa. Invierta la prensa y aplique la tapa de extracción en la parte inferior de la prensa. Coloque la carcasa en la parte inferior de la prensa hacia arriba y aplique presión manualmente girando la manivela en la parte superior de la prensa hasta que la muestra salga de la carcasa. Recuperar la muestra granulada (Figura\(\PageIndex{9}\)). La muestra granulada ya está lista para el análisis de fluorescencia de rayos X (XRF).

Figura\(\PageIndex{8}\) Una prensa de pellets presurizada a 15 toneladas.

Figura\(\PageIndex{9}\) A pastilla terminada después de prensar.

Análisis XRF

Colocar el sedimento de muestra en el XRF (Figura\(\PageIndex{10}\) y Figura\(\PageIndex{11}\)) y cerrar la campana XRF. Los XRF obtienen el espectro de la computadora asociada.

Figura\(\PageIndex{10}\) A Espectrómetro de fluorescencia de rayos X Spectro XEPOS.

Figura\(\PageIndex{11}\) El interior del espectrómetro donde se colocan los pellets de muestra para su análisis

El espectro XRF es una gráfica de energía e intensidad. El software equipado con el XRF será preprogramado para reconocer las energías características asociadas a las emisiones de rayos X de los elementos. El XRF funciona disparando un haz de fotones de alta energía que son absorbidos por los átomos de la muestra. Los electrones de la capa interna de los átomos de muestra son expulsados. Esto deja al átomo en un estado excitado, con una vacante en la capa interna. Los electrones de la capa exterior luego caen en la vacante, emitiendo fotones con energía igual a la diferencia de energía entre estos dos niveles de energía. Cada elemento tiene un conjunto único de niveles de energía, por lo que cada elemento emite un patrón de rayos X característico de ese elemento. La intensidad de estos rayos X característicos aumenta con la concentración del elemento correspondiente dando lugar a mayores recuentos y picos más altos en el espectro (Figura\(\PageIndex{12}\)).

Figura\(\PageIndex{12}\) El espectro XRF que muestra la composición química de la muestra.