实验分析之利器——扫描电镜

    一般地，利用扫描电镜分辨率高、成像直观的特征，通过矿物的产状、形貌像和成岩相等，可对岩石的矿物类型进行确定。然而，对于受到强成岩作用改造的原岩或成岩蚀变的产物在判别时总会存在一定困难，特别是碎屑岩储层研究中，矿物种类和成岩相较为复杂。综合扫描电镜观察和辅助能谱分析技术，可较快速和直观的判断。

    上图所展示的碎屑岩样品，颗粒部分为石英单体，颗粒间填隙物为绿泥石，对于有实验经验的地质研究人员，通过矿物的形貌和产状可较为容易判断，但对于微观特征不熟悉的科研人员，或许只能分辨出骨架颗粒和填隙物。为此，可在进行扫描电镜微观特征观察的基础上，通过能谱分析技术确认。

    扫描电镜下，可研究孔隙的类型、大小、含量、几何形态以及孔隙的连通性、吼道大小等，为正确认识储层提供有力的支撑。

    上图两张照片为同一样品（同一薄片，样品均质性强，岩性为溶孔微晶白云岩），相同放大倍数对比观察可以发现，在展示的孔的形态、分布及溶蚀特征方面，扫描电镜二次电子照片显著优于普通偏光显微镜透视照片。

    扫描电镜背散射成分像研究储集层孔隙形态、大小和面孔率等孔隙结构特征，是运用背散射成分像可以清楚显示出孔隙和矿物颗粒在灰度上的区别。

    图像分析软件利用灰度的差异，可将孔隙部分从原始背散射像中分割出来处理。处理后的图像由黑（孔隙）和灰（背景颗粒）组成，类似于铸体薄片的效果。这样的图像不但可以更清楚的显示孔吼的形状、大小及连通性，还可以利用软件计算各类孔径和吼道的大小、面孔率和面缝率等参数，从而可进一步研究储集层孔隙结构及非均质性，上图为某样品的孔隙结构特征图像分析结果。

    通过对岩石新鲜断面的观察，能发现压实作用强的岩石样品，骨架颗粒接触紧密，云母和非刚性岩屑颗粒等常常被挤压发生形变。

    上图所展示样品，非刚性岩屑颗粒表面有凹痕（刚性颗粒挤压所致），粒间云母碎屑被加压弯曲，两种成岩相均显示了该样品经历了较强的压实作用。

    在填隙物研究时，通过观察填隙物形貌及赋存特征，可快速、准确的识别。上图中，呈六方长板状集合体的自生矿物为高岭石、叶片状的自生矿物为绿泥石、六方柱状的自生矿物为自生石英。

    对于不易识别或区分的胶结物类型，结合能谱技术或背散射像，进行快速判别。比如，上图所展示样品的裂缝附近发育的碳酸盐胶结物，仅扫描电镜二次电子像，难以区分方解石和白云石胶结物，借助背散射像，能较好区分，右图中灰色部分为白云石，而浅灰白色部分为方解石。

    普通偏光显微镜难以识别较弱的溶蚀现象，而通过扫描电镜可以迎刃而解。上图所示样品内的白云石晶体（深灰色部分），不但可以看到晶体边缘的溶蚀，还可以观察到晶体内部的溶蚀微孔及其充填物（方解石）。

    对于成岩蚀变的研究，扫描电镜也是非常有力的研究工具。上图中展示了样品中自生高岭石具针状末端，能清晰显示高岭石向绿泥石的转化。