Материал: Kozionov_A.E._i_dr._Issledovanie_gornyh_porod_s_pomoshchyu_kompleksa

федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина»

Кафедра литологии

ИССЛЕДОВАНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД С ПОМОЩЬЮ КОМПЛЕКСА СКАНИРУЮЩЕЙ МИКРОСКОПИИ И ЭНЕРГОДИСПЕРСИОННОГО МИКРОЗОНДИРОВАНИЯ

СПРИМЕНЕНИЕМ АЛГОРИТМОВ КОЛИЧЕСТВЕННОЙ ОЦЕНКИ

МИНЕРАЛЬНЫХ КОМПОНЕНТОВ И ПУСТОТНОГО ПРОСТРАНСТВА ПОРОДЫ НА МИКРОУРОВНЕ

учебно-методическое пособие

Рекомендовано кафедрой литологии РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина в качестве учебно-методического пособия для студентов направления 05.03.01 Геология

Москва, РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина,

2021

УДК 552.08 ББК 26.31

К59

Козионов А.Е. Исследование горных пород с помощью комплекса сканирующей микроскопии и энерго-дисперсионного микрозондирования с применением алгоритмов количественной оценки минеральных компонентов и пустотного пространства породы на микроуровне [Электронный ресурс]: учебно-методическое пособие / А.Е. Козионов, Н.К. Кулагина, Е.В. Милованова, В.А. Лошкарева. – М.: РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина, 2021. – 0,93 Мб – Электрон.дан. - 1 электрон.опт.диск (CD-ROM); 12 см. – Систем.требования: компьютер IBM-PC совместимый; монитор, видеокарта, поддерживающ. разреш.1024x768; привод CD-ROM; программа для чтения pdf-файлов. – Загл.с этикетки диска.

Описана методика исследования образцов горных пород комплексом сканирующей микроскопии и энерго-дисперсионного микрозондирования, которая позволяет с большей точностью определить минеральные компоненты и охарактеризовать пустотное пространство сложнопостроенных породколлекторов. Методика предполагает возможность исследования структуры и вещественного состава горных пород, а также определения свойств пустотного пространства в масштабе от одного до десятков микрон. Результаты исследований могут быть использованы для моделирования сложнопостроенных природных резервуаров.

Учебное пособие предназначено для обеспечения учебного процесса по направлению подготовки бакалавриата 05.03.01 Геология, а также может быть полезно студентам, магистрантам и аспирантам других специальностей (21.05.02 Прикладная геология, 05.06.01 Науки о Земле).

Минимальные системные требования:

Тип компьютера, процессор, частота: IBM-PC совместимый

Видеосистема: монитор, видеокарта, поддерживающая разрешение1024x768 Дополнительное оборудование: привод CD-ROM

Дополнительное программное обеспечение: программа для чтения pdf-файлов.

© РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина, 2020 © А.Е. Козионов, Н.К. Кулагина,

Е.В. Милованова, В.А. Лошкарева, 2021

Содержание

3

ТЕКСТ ИЗДАНИЯ

Объектом исследования являются отложения карбонатного,

кремнистого, глинистого состава и переходных разностей.

1. Пробоподготовка.

Перед электронно-микроскопическими и микрозондовыми исследованиями образцы подверглись вакуумированию в аппарате W113DC800 - YamatoScientific (Япония) в течение 12 часов. Экстрагирование образцов не производилось.

Изготовленные сколы и часть полированных образцов пород перед просмотром в электронном микроскопе были прикреплены к препаратодержателю электропроводящим углеродным скотчем и затем для снятия заряда, образующегося при взаимодействии электронного пучка с поверхностью образца, напылены тонким проводящим платиновым покрытием (толщина напыления составила 20 нм). Напыление производилось в аппарате JFC-1600 - JEOL (Япония).

В отдельные группы были выделены образцы с преобладающим количеством органогенных останков и глинисто-карбонатной массой между ними, с кристаллическим карбонатным веществом в глинистой массе,

образцы с явным преобладанием исключительно глинистых минералов упорядоченной и неупорядоченной структуры и часть образцов с различными типами Сорг. Для каждой группы образцов был применен специальный «рецепт» настроек микроскопа, таким образом были получены изображения с наиболее показательными характеристиками для более полного анализа как минеральных компонентов, так и пустотного пространства образца.

2. Получение изображения РЭМ.

Взаимодействие электронного пучка с образцом. Получение скана поверхности образца.

4

Пучок электронов, взаимодействующих с поверхностью образца,

приводит к генерации спектра частиц и излучения: вторичные электроны,

обратно рассеянные (отраженные) электроны, Оже-электроны, прошедшие электроны и т. д. Эти частицы и излучение являются носителями информации различного типа о веществе, из которого создан образец [1].

Основной режим съемки – режим во вторичных электронах. В этом режиме четко виден топографический контраст поверхности образца. В этом режиме достигается максимальное разрешение. В режиме обратно рассеянных электронов при исследовании неоднородных по составу поверхностей на топографическое изображение вторичных электронов накладывается дополнительное распределение яркостей, которое зависит от среднего атомного номера Z вещества на каждом микроучастке (т.н. фазовый состав). Этот режим применялся, при необходимости продемонстрировать неоднородность вещественного состава поверхности.

Выявление различных характеристик компонентов матрицы и пустотного пространства породы требует применения различных режимов работы РЭМ (см. пример методики с иллюстрациями).

3. Обсчет полученного изображения.

Методика количественной оценки минеральных компонентов и пустотного пространства породы.

Контраст изображения, получаемый при сканировании поверхности образца, характеризуется отношением разности максимальной и минимальной интенсивности к максимальной для любых двух точек растрового изображения. Контраст несет в себе информацию о сигнале,

связанную со свойствами образца, которые мы хотим определить.

Существует два основных механизма формирования контраста: зависящий от атомного номера (или контраст зависящий от минерального состава) и

топографический контраст, определяющий расстояние между источником и поверхностью образца [2].

Режим обратно-отраженных электронов (BES).

5