《信 息 检 索 1（2020年7月整理）.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《信 息 检 索 1（2020年7月整理）.pdf（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 1 信信 息息 检检 索索 课题名称：课题名称： 泥质岩背散射电镜粒度分析实验泥质岩背散射电镜粒度分析实验 姓 名： 指导老师： 李 琳 所在院系： 海洋地球科学学院海洋地质地质学 学 号： 联系方式： 二一五年一月 泥质岩背散射电镜粒度分析实验 1 目 录 摘 要 . 1 0 引言 . 2 1 背散射电镜 . 3 1.1 发展历程及研究领域 . 3 1.2 电子背散射技术特点 . 3 2 实验设计. 5 2.1 实验原理 . 5 2.2 实验器材 . 5 2.3 样品制备 . 5 3 实验结果及分析 . 7 4 结论 . 9 参考文献 . 10 相关文献 . 11 泥质岩背散射电镜粒度分析
2、实验 1 1 摘 要 粒度分析不仅可以用于分析沉积物沉积时水动力条件，而且对于沉积储层的评价 也有意义。然而，到目前为止粒度分析的对象一直停留在砂岩，或者更细一点可以到 细砂岩（4） ，对于更细的泥质岩（6-12）则由于其粒度太小，在光学显微镜下已 经难以识别出颗粒的轮廓而无法继续操作。本次实验尝试利用扫描电镜的背散射成像 技术获得泥质岩样品表面的颗粒形态来解决这一难题。该实验中样品的制备是关键， 其主要步骤包括：磨片、抛光和镀膜。而这其中抛光质量的高低决定着实验能否成功。 本次实验采用机械抛光获得的样品未能达到实验的要求从而导致实验失败。在后续的 实验应采用氩离子抛光来进行改进。 关键词：粒
3、度分析；泥质岩；背散射；扫描电镜 ABSTRACT Particle size analysis can not only be used to analyze deposition hydrodynamic conditions of sediemts, but also to the evaluate the sedimentary reservoir porperty. The object size has been stuck in sand or finer to fine sandstone (4), however, for finer mudstone (6-12), due
4、 to its small particle size, we cannot identify the contours of the particles under the optical microscope and measure their diameters. This experiment attempts to use SEM backscatter imaging technology to obtain the particle morphology of the sample surface of mudstones to solve this problem. Sampl
5、e preparation is the key to the experiment. Its main steps include: grinding, polishing and plating, and the polishing quality of samples determines whether the experiment is successful or not. This time we deal the samples with mechanical polishing, which do not meet the requirements of the experim
6、ent, and fimally lead to the experiment failed. So the subsequent experiments should be improved by using argon ion polishing. Keywords: Particle Size Analysis; Mudstone; Backscatter; Scanning Electron Microscopy 泥质岩背散射电镜粒度分析实验 2 2 0 引言 粒度是沉积物和沉积岩的主要特征之一, 它可以作为沉积物及沉积岩分类的定量 指标,可以反映沉积作用的流体力学性质, 又能作为分析
7、与对比环境的一种依据1。 粒 度分析的目的是研究碎屑岩的粒度大小和粒度分布。碎屑岩的粒度分布及分选性是衡 量沉积介质能量的度量尺度，是判别沉积时自然地理环境及水动力条件的良好标志。 碎屑岩的粒度及其空间展布也影响了储层的物性。因此，粒度分析不仅有利于分析沉 积水动力条件，而且对于沉积储层的评价也有意义2。然而，到目前为止粒度分析的 对象一直停留在砂岩， 或者更细一点可以到细砂岩 （4） ， 对于更细的碎屑岩 （6-12） ， 如远端浊积岩，等深岩3等深海沉积的泥岩-粉砂岩（以下统称泥质岩）则由于其粒度 太小，在光学显微镜下已经难以识别出颗粒的轮廓而无法继续操作。因此，泥质岩的 粒度分析长期以来
8、未取得明显的进展，对现代细粒沉积物粒度分析研究所获得的成果 也无法有效的应用到古代的碎屑岩中4。 为此，探索利用新的手段来对泥质岩进行粒度分析成为一种迫切的需求。扫描电 镜是利用高能电子束与固体样品表面的原子核及核外电子发生作用产生的各种物理信 号来分析样品表面的各种特征的一种手段。其中，被固体样品中原子核反弹回来的那 部分电子被称为背散射电子（Backscattering Electron） ，而背散射电子的产额随原子序 数的增加而增加，其产生的灰度图像与相对原子量有关，原子量越小，颜色越深。因 此，利用背散射电子（BSE）图像不仅能分析形貌特征，也可用来显示原子序数衬度， 定性地进行成分分
9、析5。因此，碎屑岩中成分不同的颗粒、杂基和胶结物在背散射电 子图像上是能够区分的。同时，扫描电镜视域大、放大倍数高、分辨率高、立体感强 等特点6，也为泥质岩的粒度分析提供了可能性。 泥质岩背散射电镜粒度分析实验 3 3 1 背散射电镜 1.1 发展历程及研究领域 电子背散射衍射技术（EBSD，Electron Backscattered Diffraction）是现代构造地 质学与显微构造分析领域一项崭新的技术，它与现代高分辨率扫描电子显微镜和能谱 分析设备结合，从而使微观结构、微区成分与结晶学优选数据结合起来，能够更精细 地对比研究矿物和岩石显微构造，为岩石显微构造分析开辟了一个全新的领域7
10、。 岩石组构或晶体优选分析是构造地质学分析一个非常重要的方面，它对于探讨岩 石物理力学性质、阐明变形的运动学规律及揭示岩石内部矿物的变形机制等方面具有 重要的作用8。对于岩石组构或晶体优选的精确分析，常常需要借助于不同的仪器设 备，包括传统的费氏台、透射电子显微镜、X-射线衍射分析仪等。费氏台是传统上最 为常用的设备，它具有价廉、方便的优势，但在精度、工作效率等方面却有很大的缺 陷9。与费氏台相比，透射电子显微镜具有很高的测量精度，但由于样品常常很小， 缺乏足够的代表性10。X-射线测角系统能够对于块状样品表面晶体的优选进行探测， 是具有较大优势的一种系统， 但从中只能获得宏观上各种晶体颗粒的
11、总体组构样式7。 EBSD 作为扫描电子显微镜（SEM）的一个标准分析附件，与 SEM 的其他功能（包括 EDS 等）结合，实现了晶体形态结构与成像分析、成分分析、大样品分析、粗糙表面 成像分析等功能11。EBSD 已经成为材料科学领域的一种常规技术，并在地质学、冶 金学等领域得到了广泛的应用7） 。 在原位、显微区尺度上研究确定矿物相和获取晶体的结构信息是岩石矿物学研究 长期追求的目标12，最近几年来利用 EBSD，研究显微构造地质学、岩石矿物学，从 中获得了大量的过去不可能获得的信息， 进而显示出 EBSD 在地质学研究中所具有的 其它仪器不可替代的优势12。因此，可以说 EBSD 又为地
12、质学研究开辟了一条崭新的 研究途径13。 最近几年来，装备在扫描电镜上的电子背散射衍射(EBSD)新技术趋向成熟，成为 地质学和材料组构分析的强有力手段。作为革命性的新技术，EBSD 的量化显微构造 数据在地质学研究中具有广泛的应用前景，例如相鉴定、粒度分析、变形机制、位错 滑移系、结晶学优选方位(CPO)和变质过程研究等14。 随着电子显微镜技术发展、数字图像处理的分辩能力和计算机计算速度的大大提 高，用背散射电镜来测定岩石的粒度已经成为测定岩石粒度的最先进的方法之一。用 该方法来研究岩石的粒度直观、精度高、获得的信息多。 1.2 电子背散射技术特点 归纳起来，EBSD 技术具有以下四个方面
13、的特点：(1)对晶体结构分析的精度已使 EBSD 技术成为一种继 X 光衍射和电子衍射后的一种微区物相鉴定新方法； （2）晶体 泥质岩背散射电镜粒度分析实验 4 4 取向分析功能使 EBSD 技术已逐渐成为一种标准的微区织构分析技术新方法； （3） EBSD 方法所具有的高速（每秒钟可测定 100 个点）分析的特点及在样品上自动线、 面分布采集数据点的特点已使该技术在晶体结构及取向分析上既具有透射电镜方法的 微区分析的特点又具有 X 光衍射（或中子衍射）对大面积样品区域进行统计分析的特 点； （4）EBSD 样品制备也是相对简单。 因此，装有 EBSD 系统和能谱仪的扫描电子显微镜就可以将显微形貌、显微成分 和显微取向三者集于一体，这大大方便了材料科学工作者的研究工作。但是，仍然有 一些问题困扰着 EBSD 在地质上的分析应用：(1) EBSP 误标定和不能标定，这与花样 质量有关(有些矿物即使花样质量很好也很难标定)，并随着晶体对称性减低而增强。 只有少数矿物，例如方解石、石榴石、岩盐和一些立方体金属矿物的标定率可以到达 99%：其他矿物，如
