扫描电镜照片,粘土矿物的镜下特征及描述

扫描电镜图像分析仪在矿物鉴定中的应用郭 嘉（山东省第一地质矿产勘查院，山东　济南　２５００１３）摘 要：在传统的矿物鉴定中，难以立体地描述矿石样本中的矿物类型及所在区域，因此将扫描电镜图像分析仪应用于矿物鉴定中。

论述扫描电镜图像分析技术原理，归纳总结电子束击打在矿石样本表面后形成的分散电子类型，并分别描述其性质，分析该技术的优势，包括分辨率高、具备三维立体结构等。

论述扫描电镜图像分析仪在矿物鉴定中的应用方法，通过矿石自身的导电性能，区分所需扫描电镜种类及参数，分析不同矿石中的元素组成含量，推断矿石具体成分，寻找页岩结构中的微小孔隙。

关键词：扫描电镜图像分析仪；矿物鉴定；岩石矿物鉴定；扫描电镜；电镜图像分析中图分类号：Ｐ５７５．４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２１）１７－０２０９－２Application of Scanning Electron Microscope Image Analyzer in Mineral IdentificationGUO Jia（Ｓｈａｎｄｏｎｇ　Ｆｉｒｓｔ　Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｍｉｎｅｒａｌ　Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，　Ｊｉ’ｎａｎ　２５００１３，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｉｎ　ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ　ｍｉｎｅｒａｌ　ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ，　ｉｔ　ｉｓ　ｄｉｆｆｉｃｕｌｔ　ｔｏ　ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｌｙ　ｄｅｓｃｒｉｂｅ　ｔｈｅ　ｔｙｐｅｓ　ａｎｄ　ａｒｅａｓ　ｏｆ　ｍｉｎｅｒａｌｓ　ｉｎ　ｏｒｅ　ｓａｍｐｌｅｓ．　Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，　ｓｃａｎｎｉｎｇ　ｅｌｅｃｔｒｏｎ　ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ　ｉｍａｇｅ　ａｎａｌｙｚｅｒｓ　ａｒｅ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｍｉｎｅｒａｌ　ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ．　Ｄｉｓｃｕｓｓ　ｔｈｅ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｏｆ　ｓｃａｎｎｉｎｇ　ｅｌｅｃｔｒｏｎ　ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ　ｉｍａｇｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，　ｓｕｍｍａｒｉｚｅ　ａｎｄ　ｓｕｍｍａｒｉｚｅ　ｔｈｅ　ｔｙｐｅｓ　ｏｆ　ｓｃａｔｔｅｒｅｄ　ｅｌｅｃｔｒｏｎｓ　ｆｏｒｍｅｄ　ａｆｔｅｒ　ｔｈｅ　ｅｌｅｃｔｒｏｎ　ｂｅａｍ　ｈｉｔｓ　ｔｈｅ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｏｒｅ　ｓａｍｐｌｅ，　ａｎｄ　ｄｅｓｃｒｉｂｅ　ｔｈｅｉｒ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，　ａｎｄ　ａｎａｌｙｚｅ　ｔｈｅ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ｏｆ　ｔｈｉｓ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，　ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　ｈｉｇｈ　ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．　Ｄｉｓｃｕｓｓ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｓｃａｎｎｉｎｇ　ｅｌｅｃｔｒｏｎ　ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ　ｉｍａｇｅ　ａｎａｌｙｚｅｒ　ｉｎ　ｍｉｎｅｒａｌ　ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ．　Ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｏｒｅ　ｉｔｓｅｌｆ，　ｄｉｓｔｉｎｇｕｉｓｈ　ｔｈｅ　ｒｅｑｕｉｒｅｄ　ｓｃａｎｎｉｎｇ　ｅｌｅｃｔｒｏｎ　ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ　ｔｙｐｅｓ　ａｎｄ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，　ａｎａｌｙｚｅ　ｔｈｅ　ｅｌｅｍｅｎｔ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｏｒｅ，　ｉｎｆｅｒ　ｔｈｅ　ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｏｒｅ，　ａｎｄ　ｌｏｏｋ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｓｈａｌｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．　Ｔｉｎｙ　ｐｏｒｅｓ．Keywords: ｓｃａｎｎｉｎｇ　ｅｌｅｃｔｒｏｎ　ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ　ｉｍａｇｅ　ａｎａｌｙｚｅｒ；　ｍｉｎｅｒａｌ　ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ；　ｒｏｃｋ　ｍｉｎｅｒａｌ　ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ；　ｓｃａｎｎｉｎｇ　ｅｌｅｃｔｒｏｎ　ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ；　ｅｌｅｃｔｒｏｎ　ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ　ｉｍａｇｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ我国的工业发展对矿石有极大的需求，因此合理并及时地大范围开采矿物资源是满足人们生产和生活的前提。

10自生粘土矿物鉴定根据矿物的形态特征和成分特点进行鉴定．10.1高岭石10.1.1形态特征用扫描电子显微镜观察，沉积岩中自生高岭石呈蠕虫状(图版I-b)、书页状(图版I-c)集合体赋存子粒间．其单晶为六方板状（图版I—a），常与自生石英、方解石等自生矿物共生．10.1.2成分特征用能谱测定高岭石的化学成分．主要元素为硅(Si)、铝(Al)，其Si02/Al2O3的比值为1·1-1.3。

10.2蒙皂石10.2.1形态特征用扫描电子显微镜观察．沉积岩中自生蒙皂石呈蜂窝状（图版I-a、b、c）赋存子粒表，星棉絮状、片状赋存予粒间．10.2.2成分特征用能谱测定其成分．主要成分为硅(Si)、铝(Al)、钙(Ca)、钠(Na)，氧化钾(K2O)含量低，通常小于1.5%．10.3伊利石10.3.1形态特征用扫描电子显微镜观察，自生伊利石呈片状（图版I-a、c）或丝状（图版I-b）集合体，赋存子粒表和粒同．10.3.2成分特征用能谱测定伊利石成分．主要元素为硅(Si)、铝(Al)、钾(K)．其氧化钾(K20)值通常大于7.5%．10.4绿泥石10.4.1形态特征用扫描电子显微镜观察，自生绿泥石墨绒球状(图版Ⅳ-a)赋存子粒间，或以针叶状(图版Ⅳ-b)赋存于粒表，其单晶结构为叶片状(图版Ⅳ-c)．10.4.2成分特征用能谱测定绿泥石成分．主要元素为硅(Si)、铝(Al)、铁(Fe)、镁(Mg)．除硅、铝外，富含铁、镁是其主要特征．10.5伊/蒙混层10.5.1形态特征用扫描电子显微镜观察，伊/蒙混层呈丝状（图版Va、b、c），是蒙皂石向伊利石过渡期的粘土矿物．形态特征是蒙皂石特征逐渐消失，伊利石特征逐渐增强，赋存于粒表和粒间．10.5.2成分特征用能谱测定伊/蒙混层成分，主要元素为硅(Si)、铝(Al)、钾(K)、钙(Ca)、钠(Na)．其成分特征主要反映在氧化钾(K2O）含量为1.5%～7.5%．确定为过渡期的混层粘土矿物．10.6绿/蒙混层10.6.1形态特征用扫描电子显微镜观察，绿/蒙混层粘土矿物呈蜂窝状（图版Ⅵ-a、b）和丝状结构（图版Ⅵ-c）．是蒙皂石向绿泥石过渡期的粘土矿物，具有蒙皂石和绿泥石的形态特征．10.6.2成分特征用能谱测定绿/蒙混层成分，主要元素为硅(Si)、铝(Al)、铁(Fe)、镁(Mg)、钙(Ca)。

一、扫描电镜照片，粘土矿物的镜下特征及描述1、高岭石高岭石硅铝酸盐矿物，是长石的蚀变产物，呈书页状、蠕虫状、手风琴状，多以孔隙充填的形式存在于粒间孔隙。

其晶间结构比较松，在流体的冲刷下容易随流体移动，堵塞、分割孔隙和吼道，尤其在细小吼道中，影响很大，是重要的速敏矿物。

2、伊蒙混层伊蒙混层蒙脱石向伊利石过渡的矿物，呈蜂窝状、半蜂窝状、棉絮状等，随埋深加大和温压的升高而含量增多，有较强的水敏性。

3、绿泥石绿泥石铝硅酸盐矿物，常与自生石英共生。

在电镜扫描下，其单晶形态呈薄六角板状或叶片状，常见粒径为 2μ～ 3μ;聚集形态常常为 :由叶片组成的蜂窝状、玫瑰花朵状、绒球状、针叶状和叠片状，在孔隙中的产状有孔隙衬垫及孔隙充填，有时也可见其杂乱堆积状态。

一般针叶状绿泥石多为孔隙衬垫包于颗粒表面，绒球状和玫瑰花状的则充填在孔隙中。

绿泥石可由黑云母、角闪石、蒙脱石等矿物转化而来，自生绿泥石一般富含高价铁离子，与钻井液中的HCL等酸液作用容易产生沉淀，而造成储层伤害，是酸敏性矿物。

4、伊利石伊利石形态：鳞片状、羽毛状、丝缕状。

分布：多分布于颗粒表面，或以粘土桥形式分布于颗粒间伊利石铝硅酸盐矿物，伊利石晶体呈不规则的鳞片状，个别呈六边形，鳞片大小不等，一般在 0.15μ～ 0.5μ间。

在电镜扫描下常见的单体形态呈丝带状、条片状和羽毛状等贴附于颗粒表面或充填于粒间孔隙内，集合体形态呈蜂窝状、丝缕状和丝带状。

伊利石往往在孔隙中形成搭桥式生长或构成丝缕状、发丝状网络 (图 1，图 2)。

片状等微晶把孔隙分割成许多小孔隙，增加了迂回度；丝发状的容易被水冲移，堵塞孔隙和吼道，降低孔隙度和渗透率。

5、蒙脱石蒙脱石形态：鳞片状、蜂巢状、棉絮状。

分布：多分布于颗粒表面。

分子式：(AlMg)2[Si4O10](OH)24H2O分布于埋藏较浅、成岩作用较弱的地层中，随加埋藏深、成岩作用加强趋于消失，并伴随混层矿物的出现图1 片状、丝缕状伊利石分布于粒间孔中图2 丝缕状伊利石在孔隙内形成的网络状分布6、绿帘石绿帘石呈集合体或粒状产出，榍石呈集合体产出，部分与绿帘石伴生。

岩心分析技术及应用一、X射线衍射1．X射线衍射分析技术全岩矿物组分和粘土矿物可用X射线衍射（XRD）迅速而准确地测定。

XRD分析借助于X射线衍射仪来实现，它主要由光源、测角仪、X射线检测和记录仪构成。

由于粘土矿物的含量较低，砂岩中一般3%~15%。

这时，X射线衍射全岩分析不能准确地反映粘土的组成与相对含量，需要把粘土矿物与其它组分分离，分别加以分析。

首先将岩样抽提干净，然后碎样，用蒸馏水浸泡，最好湿式研磨，并用超声波振荡加速粘土从颗粒上脱落，提取粒径小于2μm（泥、页岩）或小于5μm（砂岩）的部分，沉降分离、烘干、计算其占岩样的重量百分比。

粘土矿物的XRD分析使用定向片，包括自然干燥的定向片（N片）、经乙二醇饱和的定向片（再加热至550℃），或盐酸处理之后的自然干燥定向片。

粒径大于2μm或5μm的部分则研磨至粒径<40μm的粉末，用压片法制片，上机分析。

此外还可以直接进行薄片的XRD分析，它对于鉴定疑难矿物十分方便，并可与薄片中矿物的光性特征对照，进行综合分析。

2．X射线衍射在保护油气层中的应用1）地层微粒分析地层微粒指粒径小于37μm（或44μm）即能通过美国400目（或325目）筛的细粒物质，它是砂岩中重要的损害因素，砂岩中与矿物有关的地层损害都与其有密切的联系。

地层微粒的分析为矿物微粒稳定剂的筛选、解堵措施的优化提供依据。

除粘土矿物外，常见的其它地层微粒有长石、石英、云母、菱铁矿、方解石、白云石、石膏等。

2）全岩分析对粒径大于5μm的非粘土矿物部分进行XRD分析，可以知道诸如云母、碳酸盐矿物、黄铁矿、长石的相对含量，对酸敏（HF，HCl）性研究和酸化设计有帮助。

长石含量高的砂岩，当酸液浓度和处理规模过大时，会削弱岩石结构的完整性，并且存在着酸化后的二次沉淀问题，可能导致土酸酸化失败。

3）粘土矿物类型鉴定和含量计算4）间层矿物鉴定和间层比计算油气层中常见的间层矿物大多数是由膨胀层与非膨胀层单元相间构成。

扫描电镜照片，粘土矿物的镜下特征及描述一、1、高岭石高岭石孔硅铝酸盐矿物，是长石的蚀变产物，呈书页状、蠕虫状、手风琴状，多以在流体的冲刷下容易随流体的形式存在于粒间孔隙。

隙充填其晶间结构比较松，移动，堵塞、分割孔隙和吼道，尤其在细小吼道中，影响很大，是重要的速敏矿物。

2、伊蒙混层伊蒙混层蒙脱石向伊利石过渡的矿物，呈蜂窝状、半蜂窝状、棉絮状等，随埋深加大和温压的升高而含量增多，有较强的水敏性。

3、绿泥石绿泥石铝硅酸盐矿物，常与自生石英共生。

在电镜扫描下，其单晶形态呈薄六角板状或叶片状，常见粒径为 2μ～ 3μ;聚集形态常常为 :由叶片组成的蜂窝状、玫瑰花朵状、绒球状、针叶状和叠片状，在孔隙中的产状有孔隙衬垫及孔隙充填，有时也可见其杂乱堆积状态。

一般针叶状绿泥石多为孔隙衬垫包于颗粒表面，绒球状和玫瑰花状的则充填在孔隙中。

绿泥石可由黑云母、角闪石、蒙脱石等矿物转化而来，自生绿泥石一般富含高价铁离子，与钻井液中的HCL等酸液作用容易产生沉淀，而造成储层伤害，是酸敏性矿物。

4、伊利石伊利石形态：鳞片状、羽毛状、丝缕状。

分布：多分布于颗粒表面，或以粘土桥形式分布于颗粒间伊利石鳞片大个别呈六边形，铝硅酸盐矿物，伊利石晶体呈不规则的鳞片状，。

在电镜扫描下常见的单体形态呈丝带μ间 0.5 ，一般在 0.15μ～小不等集合体形态呈蜂条片状和羽毛状等贴附于颗粒表面或充填于粒间孔隙内，状、、伊利石往往在孔隙中形成搭桥式生长或构成丝缕状窝状、丝缕状和丝带状。

增加了迂回片状等微晶把孔隙分割成许多小孔隙，。

图，图发丝状网络 ( 1 2) 度；丝发状的容易被水冲移，堵塞孔隙和吼道，降低孔隙度和渗透率。

5、蒙脱石蒙脱石形态：鳞片状、蜂巢状、棉絮状。

分布：多分布于颗粒表面。

分子式：分布于埋藏较浅、成岩作用较弱的地层中，随加埋藏深、成岩(AlMg)2[Si4O10](OH)24H2O作用加强趋于消失，并伴随混层矿物的出现图1 片状、丝缕状伊利石分布于粒间孔中图2 丝缕状伊利石在孔隙内形成的网络状分布6、绿帘石绿帘石呈集合体或粒状产出，榍石呈集合体产出，部分与绿帘石伴生。

10自生粘土矿物鉴定根据矿物的形态特征和成分特点进行鉴定．10.1高岭石10.1.1形态特征用扫描电子显微镜观察，沉积岩中自生高岭石呈蠕虫状(图版I-b)、书页状(图版I-c)集合体赋存子粒间．其单晶为六方板状（图版I—a），常与自生石英、方解石等自生矿物共生．10.1.2成分特征用能谱测定高岭石的化学成分．主要元素为硅(Si)、铝(Al)，其Si02/Al2O3的比值为1·1-1.3。

10.2蒙皂石10.2.1形态特征用扫描电子显微镜观察．沉积岩中自生蒙皂石呈蜂窝状（图版I-a、b、c）赋存子粒表，星棉絮状、片状赋存予粒间．10.2.2成分特征用能谱测定其成分．主要成分为硅(Si)、铝(Al)、钙(Ca)、钠(Na)，氧化钾(K2O)含量低，通常小于1.5%．10.3伊利石10.3.1形态特征用扫描电子显微镜观察，自生伊利石呈片状（图版I-a、c）或丝状（图版I-b）集合体，赋存子粒表和粒同．10.3.2成分特征用能谱测定伊利石成分．主要元素为硅(Si)、铝(Al)、钾(K)．其氧化钾(K20)值通常大于7.5%．10.4绿泥石10.4.1形态特征用扫描电子显微镜观察，自生绿泥石墨绒球状(图版Ⅳ-a)赋存子粒间，或以针叶状(图版Ⅳ-b)赋存于粒表，其单晶结构为叶片状(图版Ⅳ-c)．10.4.2成分特征用能谱测定绿泥石成分．主要元素为硅(Si)、铝(Al)、铁(Fe)、镁(Mg)．除硅、铝外，富含铁、镁是其主要特征．10.5伊/蒙混层10.5.1形态特征用扫描电子显微镜观察，伊/蒙混层呈丝状（图版Va、b、c），是蒙皂石向伊利石过渡期的粘土矿物．形态特征是蒙皂石特征逐渐消失，伊利石特征逐渐增强，赋存于粒表和粒间．10.5.2成分特征用能谱测定伊/蒙混层成分，主要元素为硅(Si)、铝(Al)、钾(K)、钙(Ca)、钠(Na)．其成分特征主要反映在氧化钾(K2O）含量为1.5%～7.5%．确定为过渡期的混层粘土矿物．10.6绿/蒙混层10.6.1形态特征用扫描电子显微镜观察，绿/蒙混层粘土矿物呈蜂窝状（图版Ⅵ-a、b）和丝状结构（图版Ⅵ-c）．是蒙皂石向绿泥石过渡期的粘土矿物，具有蒙皂石和绿泥石的形态特征．10.6.2成分特征用能谱测定绿/蒙混层成分，主要元素为硅(Si)、铝(Al)、铁(Fe)、镁(Mg)、钙(Ca)。

扫描电镜照片参数解读及主要参数选择1、扫描电镜照片参数解读图1 扫描电镜图片展示，EHT=20.00kV即加速电压20kV；WD=8.2mm，即工作距离8.2mm；Mag=7.94KX即放大倍数7940倍；Signal A=SE2即用SE2探测器。

扫描电镜参数众多，皆可显示在图片下方工具栏中，但决定图像质量最直接、最关键因素是加速电压（EHT）、工作距离（WD）、放大倍数（Mag）和检测器种类，因此本台扫描电镜检测结果只选择显示这几个重要指标。

2、电镜参数解读2.1 加速电压一般，加速电压越高，图像分辨率越高，当样品导电性好且不易受电子束损伤时可选用高加速电压，这时电子束能量大，对样品穿透深，材料衬度减小，图像分辨率提高。

但加速电压过高，电子束对样品的穿透能力过大，样品表面信息缺失，样品看起来像玉一样，如图2D。

低加速电压时，入射电子能量较低，其与样品的作用深度较浅，更能反映样品最表层的信息，有利于样品表层形貌的观察（图2A，C）；此外，低加速电压可以有效地减少荷电现象，更易观察不导电样品。

如图2B，样品在10kV加速电压下边缘过亮，说明此处电荷大量积累，而图2A用1kV加速电压拍摄的同一部位就没有明显的荷电现象。

因此，根据自己的要求灵活地选择加速电压，才能得到理想的电镜图像。

当需要观测样品的表面信息、样品的导电性较差、样品的热稳定性较差时，需要选择较低的，甚至是超低的加速电压。

当需要得到分辨率高的图像、样品表面存在有机污染或是样品内部的相组成信息时，需要选择较高的加速电压。

图2 不同加速电压条件下的二次电子像。

A，C为1KV加速电压条件下图像，图像表面细节清晰。

B为10KV加速电压条件下图像，图像边缘效应较强。

D为15KV加速电压条件下的图像，图像表面细节看不出。

2.2 工作距离工作距离（WD）是物镜下极靴到样品表面的距离。

工作距离增大时，样品上的束斑变大，分辨率下降，但孔径角减小，景深增加。

扫描电镜和X射线能谱仪研究遵义黑色页岩孔隙和矿物特征页岩储层研究已经成为页岩气研究的重点，页岩组构特征的特殊性使得页岩储层发育纳米/微米级孔隙。

岩石及物中的纳米/微米级空隙是遵义地区黑色页岩的结构组分之一。

本文整合扫描电镜微区分析与X射线谱学分析的优点，运用Hitachi S-4800 型场发射扫描电镜与IE250X-Max50 牛津能谱仪组合，对遵义地区黑色页岩储层中矿物的分布、形态特征及矿物的组成元素进行分析测试。

分析结果表明，利用场发射扫描电镜发现黑色页岩中发育微裂缝、纳米/微米级粒内溶孔；通过X 射线能谱发现黑色页岩矿物主要有伊利石、石英、钠长石，其次为绿泥石、白云母、白云石等。

遵义地区黑色页岩中裂隙直径为0.1～20μm，其中主要分布在1～5μm，均大于甲烷分子直径（0.414 nm），因此可作为天然气的运移通道与储集空间。

此外通过X 射线能谱仪对遵义地区黑色页岩中的石英、方解石、白云石、伊利石等脆性矿物进行分析，发现石英的含量（8.7% ～76% ）较高，伊利石（16.9% ～26.3%）等黏土矿物含量较低，所以该页岩具有很高的脆性，易产生裂缝，可为游离气提供运移通道及储集空间，提高页岩气的产能及储量，进而为遵义地区地区储层评价及预测等提供依据。

标签：遵义黑色页岩扫描电镜X射线能谱仪形态特征矿物组成页岩气作为三大非常规天然气之一，资源丰富，对页岩储层的研究已经是页岩气勘探开发及储量研究的重点。

但是由于页岩内部复杂的组构特征，使页岩气呈不同的相态在页岩储层中赋存。

页岩储层具有孔隙复杂、孔径小等特点，页岩气可呈游离态的形式赋存于天然裂缝和孔隙中，也能以吸附态的形式存在干酪根等有机质中的纳米级孔隙及黏土矿物颗粒表面，此外还有少量的页岩气以溶解气的方式存在于干酪根与沥青质中。

因此，对页岩储集空间及其控制因素的研究是页岩储层研究的主要内容。

页岩储层中裂缝发育与分布主要取决于脆性矿物的含量，但是由于页岩气具有近源性，其中含有的丰富的有机质等矿物会影响其他矿物的光性特征，导致无法准确地对矿物进行鉴定。

扫描电镜在碎屑岩储层粘土矿物研究中的应用一、本文概述随着石油勘探和开发的深入，碎屑岩储层作为重要的油气储集层，其内部粘土矿物的分布、类型和性质对储层的物性、含油性以及开发效果具有重要影响。

对碎屑岩储层中的粘土矿物进行深入研究，对油气勘探和开发具有重要意义。

扫描电镜（SEM）作为一种高分辨率、高倍率的观察手段，近年来在碎屑岩储层粘土矿物研究中的应用日益广泛。

本文旨在探讨扫描电镜在碎屑岩储层粘土矿物研究中的应用，分析其工作原理、优缺点以及在实际研究中的应用案例，以期为相关领域的研究提供借鉴和参考。

二、扫描电镜技术概述扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope，简称SEM）是一种利用电子束扫描样品表面，通过检测样品发射的次级电子、背散射电子等信号成像的大型仪器。

SEM具有分辨率高、景深大、图像富有立体感、可观察不导电样品等优点，因此在材料科学、地质学、生物学等众多领域得到了广泛应用。

在碎屑岩储层粘土矿物研究中，扫描电镜技术发挥着不可替代的作用。

扫描电镜的基本原理是利用聚焦的高能电子束在样品表面进行逐点扫描，激发出各种物理信息，通过对这些信息的接收、放大和显示成像，获得测试样品表面形貌的观察结果。

同时，结合能谱分析（EDS）和波谱分析（WDS）等附件，还能对样品进行微区成分分析，进一步揭示粘土矿物的种类、分布及其与储层基质的相互关系。

在碎屑岩储层研究中，扫描电镜的应用主要包括以下几个方面：通过观察储层岩石的微观结构，揭示粘土矿物的形态、大小和分布特征，为储层评价和油气勘探提供重要依据；结合能谱分析，确定粘土矿物的化学组成，进一步揭示其成因和演化历史；通过三维重构技术，可以直观地展示粘土矿物在储层中的三维空间分布，为储层建模和油气运移模拟提供基础数据。

扫描电镜技术以其独特的优势在碎屑岩储层粘土矿物研究中发挥着重要作用，为深入认识储层特征、评价储层质量和指导油气勘探开发提供了有力支持。

浅析扫描电镜在岩石中矿物识别上的应用发布时间：2022-02-14T09:27:38.752Z 来源：《防护工程》2021年28期作者：宁凡1[导读] 阐述不同矿物在电镜图像中的结构特征，使今后通过扫描电镜可以获取岩石中更多的矿物信息。

长安大学地球科学与资源学院陕西西安 710054摘要：岩石中矿物种类、结构复杂，利用常规手段鉴定矿物具有较大的局限性，尤其对一些矿物的微观结构研究不深，而扫描电镜的出现弥补了这一缺陷。

本文通过阐述扫描电镜的原理、样品制备、影响图像因素，并结合前人研究，分析不同矿物在扫描电镜下的形态特征，为后续扫描电镜在矿物识别上提供参考。

关键词：扫描电镜；工作原理；样品制备；图像质量；矿物特征扫描电镜全称为扫描电子显微镜（Scanning electron microscopy），简称SEM，是基于高速电子束在同岩样的相互作用过程中产生二次电信号，并经过显像管对其进行成像而获得岩石中的孔隙及矿物信息[1]。

在我国，其最早在1983年应用于石油岩石样品的研究，缪新介绍了应用SEM进行石油样品研究时所需要的制备方法[2]；随后杨宝星等通过SEM研究了矿物特征及岩石的孔喉道形态，并结合能谱分析（EDX）进一步分析岩石中碎屑矿物、自生矿物及粘土矿物对孔隙发育的影响[3]。

在此之后，扫描电镜技术不断发展，并应用于各个领域，在岩石学领域，主要还是用于对岩石中矿物形态及孔隙信息的捕捉[4]，但在对矿物的识别上应用不多。

因此，通过介绍扫描电镜的原理，样品制备方法、影响图像质量的因素，并综合前人在应用扫描电镜识别矿物上的研究，阐述不同矿物在电镜图像中的结构特征，使今后通过扫描电镜可以获取岩石中更多的矿物信息。

1 扫描电镜原理1.1 基本组成部分及作用扫描电镜基本组件为：电子束系统、真空系统及成像系统三大部分（图1）。

图1 SEM主要结构示意图（据文献[5]修改）电子束系统：电子束系统由电子枪和透镜两部分组成，主要用于产生一束能量分布极窄、能量确定的电子束来扫描样品。