Radiografisk metodik vid studier av sedimentproppar
Den information, som röntgenbilder ger om sedimentens interna struktur, förenklar bestämningen av sedimentens egenskaper och underlättar beräkningen av sedimenttillväxten liksom tolkningen av bottenmiljön och dess förändring. Denna information kan snabbt erhållas utan föregående provbehandling och innan sedimentpelaren pressas ut ur provtagningsrören, vilket är speciellt betydelsefullt vid studium av gasrika och starkt vattenhaltiga sediment. Den utrustning för röntgenfotografering av sedimentproppar, som visas nedan, är mobil (dock ej digital) och har använts för röntgenfotografering av ca 1000 sedimentproppar i samband med mina fältarbeten både i Sverigeoch i andra länder (Costa Rica och Laos) och också ombord på det finska forskningsfartyget Aranda.
Utrustning för röntgenfotografering av sedimentproppar med angränsande bottenvatten i mono eller stereo och innan sedimentpelaren pressats ut ur de rektangulära och genomskinliga provtagningsrören. Från Axelsson 1979 (Ymer 99).
Röntgenapparaten har beteckningen Philips K 140 Be och består av en manöverenhet för inställning av exponeringsdata samt av en rörenhet. Rörenheten har försetts med slitsbländare och strålskyddskon samt med ett ställbart ramverk för förskjutning av läget mellan röntgenrörets fokus och hållaren för film, sedimentpropp och aluminiumkil. På hållaren sitter en mässingsstång med skåror som fungerar som skallinjal på röntgenbilderna. Aluminiumkilen fungerar som optisk täthetsskala. Vid rutinarbeten har exponeringen skett vid 50 kV och 2 mA, fokusstorleken har varit 0.6 x 0.6 mm, fokalavståndet (avståndet film - fokus) 100 cm och filmstorleken 6 x 24 cm.
Röntgenbilderna av valda sedimentproppar, från miljöer angivna i ramen till vänster, visar (med några få undantag) lagerföljden i rektangulära, tre cm tjocka och sex cm breda sedimentproppar. Dessa har transporterats och förvarats vertikalt och röntgats (Conventional radiography....) i mono eller stereo innan sedimentpelaren med angränsande bottenvatten pressats ut ur de transparenta provtagningsrören (Gravity corer....). Flertalet av de röntgade sedimentpropparna provtogs i ca 0,7 eller 1,0 m långa provtagningsrör och med hjälp av ett ventillod (stötlod). Ventillodets ventilsystem är så utformat att vattenflödet genom provtagningsröret sker obehindrat under nedsänkningen tills penetrationen upphört, vilket är av väsentlig betydelse för erhållande av ostörda sedimentproppar med reellt angränsande bottenvatten. Provtagarthuvudet kan förses med en s.k. "proppfångare".
I de årsvarviga partierna av sedimentpropparna är gränsen mellan de sedimentologiska åren ibland svår att identifiera. Den angivna kronologin är därför något osäker.
Röntgenbilder av den övre delen av sedimentpropp 961 från ett djup (1983-08-11) av 28 m i Byfjorden. Flera sedimentskikt i denna propp kan utnyttjas som tidsmarkörer, enär de består av mudderslam från kända muddringsperioder.
Röntgenbilderna är negativa kopior av röntgenfilmerna. De mörkare bildpartierna åskådliggör därför sediment med lägre täthet än de ljusare partierna. Blybokstäverna O, X, etc. markerar korresponderande nivåer på de delvis överlappande röntgenbilderna. Längs röntgenbildernas högra kant framträder delar av dels en skallinjal, indelad i 1,0 eller 0,5 cm, dels en optisk täthetsskala, indelad i 7 steg och som används för (täthetskalibrering). Det översta, mörkaste steget på täthetsskalan ger ungefär samma svärtning som bottenvattnet i provtagningsrören. Den svarta cirkeln på skallinjalen markerar den radiografiska centralprojektionens centrala nivå.
Genom jämförande analys av röntgenbilder på den övre delen av sedimentproppar, tagna från valda lokaler vid olika tidpunkter, är det ofta möjligt att dokumentera sedimenttillväxten (Monitoring sedimentation), förekommande erosion och bottenmiljöns förändring.
Radiografisk jämförelse mellan de översta delarna av sedimentpropparna 740, 981 och 982 från Bråviken.
Provtagningslokalerna 740 och 981 var belägna ganska nära varandra och på ett vattendjup av 29 respektive 26 m. Avståndet mellan provtagningslokalerna 981 och 982 uppgick till ca 200 m, men skillnaden i vattendjup var endast 0,2 m. Som illustreras av figuren ovan ärdet ofta möjligt att dokumentera sedimenttillväxtens variation i tid och rum genom jämförande analys av röntgenbilder på den övre delen av sedimentproppar, tagna från valda lokaler vid olika tidpunkter.
Röntgenbilderna i stereo visas också i reducerad skala. Detta gör det möjligt att studera sedimentstrukturerna tredimensionellt utan hjälp av stereoskop.
Röntgenbilder i stereo av sandiga och grusiga stormskikt i den företrädesvis leriga sedimentproppen med nr 502 från den sydvästra delen av Bottenhavet. Sedimentdjup: 19 - 41 cm.
Starta med näsan nära bildskärmen, flytta ansiktet långsamt bort från skärmen och fokusera bortom bilden genom att titta igenom den. Vid stereofotograferingen har sedimentproppen parallellförflyttats 62 mm (normala ögonavståndet) mellan exponeringarna.
Klicka här för betrakta stereobilderna i större skala.
Den datorstyrda, radiografiska sedimentanalysen, illustrerad av flödesschemat nedan, är snabb, ger hög upplösning och är speciellt lämpad för analys av lösa, recenta sediment med låg volymvikt. Beräkningarna utgår från att adsorptionen av röntgenstrålning varierar med det radiograferade materialets täthet och atomnummer. Detta innebär att ju högre svärtningen är på röntgenfilmens röntgenbild desto lösare är det avbildade materialet. Förekomsten av små, mörka runda fläckar på röntgenbilderna indikerar exempelvis anaeroba förhållanden och gasutveckling i de radiograferade sedimentpropparna.
Flödesschema för den radiografiskt baserade sedimentanalysen. Modifierad efter Axelsson 1983 (Hydrobiologia 103).
Adsorptionen av röntgenstrålning (Adsorption of X-rays) varierar med våglängden och med det radiograferade materialets täthet, atomnummer och tjocklek. För mer detaljerad information om den radiografiska tekniken för sedimentanalys, se manualen: "X-ray radiographic techniques in studying sedimentary porperties, sedimentary sequences, and rates of sedimentation".
Tillbaka till min första sida.