扫描仪在岩矿鉴定与岩相学研究中的应用——薄片扫描法

利用偏光显微镜进行岩矿鉴定和岩相学分析是矿物学、岩石学研究的一项基本工作。常用偏光显微镜的观察视域范围狭小,视域大小不能随意变动,这对大视域观察与识别镜下岩石的结构、构造、显微地质现象和粗大矿物等造成困难。基于上述问题,本文在偏光显微镜成像原理基础上,开发出利用扫描仪和偏振光片获取岩石薄片大视域图像的方法,即薄片扫描法。该方法能获得大视域的单偏光和正交偏光图像,为科学研究提供精确的、全面的图像证据资料。薄片扫描法所需设备简单、操作简易、能获得全域精美的数字化图像、能清晰的反映矿物结构构造和地质现象,为识别矿物学和岩石学信息提供了科学方法。薄片扫描法适用于矿物颗粒粗大、形态复杂的显微地质现象,常规偏光显微镜下不能反映结构、构造的样品。薄片扫描法的成功开发,对岩相学、构造岩相学等方面的研究具有现实意义。     

制备矿物岩石超微薄片的试验研究

为了能在电子显微镜及高倍偏光显微镜下仔细地观察和研究岩石及矿物的微结构、微裂隙、微成分以及微细矿物的包裹体和晶体结构的微变化(例如双晶滑动及弯曲等现象),需将矿物或岩石制备成厚约一张米的薄片(简称超微薄片),进行观察和研究。这对进一步了解和探索岩矿微观结构的变化及受     

X射线粉晶衍射法在变粒岩鉴定与分类中的应用

变粒岩的鉴定通常以显微镜鉴定技术为主,但在显微镜下区分颗粒细小的长石、石英及绿泥石、蒙脱石、云母等层状硅酸盐矿物十分困难,仅通过显微鉴定技术对变粒岩进行定名可能产生较大误差,这对地质填图和原岩恢复工作会造成一些偏差,导致得出错误的地质结论。随着X射线衍射分析技术的发展,该技术已广泛应用于矿物学和岩石学的研究,本研究将结合X射线粉晶衍射技术,对显微镜下难以区分的细小矿物进行鉴定。共选用23件变粒岩样品,利用X射线粉晶衍射分析和显微镜岩石薄片鉴定技术,对变粒岩矿物组分进行检测,用X射线粉晶衍射矿物半定量分析结果验证岩石薄片鉴定结果准确性。显微镜岩石薄片鉴定结果与X射线粉晶衍射物相分析结果对比显示,10件样品定名一致,其余13件样品详细定名有差异。通过分析产生差异的原因,可以认为显微镜岩石薄片鉴定优势在于能确定岩石结构和构造,以及常见矿物组分;X射线粉晶衍射法的优势在于能检测出显微镜下较难区分的细小石英和长石颗粒的相对含量,并能检测出颗粒较小的绿泥石、蒙脱石及云母等层状硅酸盐矿物,该方法对含量较少、颗粒较细的矿物检测效果较好。实验证明将显微岩石薄片鉴定技术和X射线粉晶衍射技术相结合,才能更准确对变粒岩进行定名,为地学研究提供更符合客观实际的技术数据和分析结论。     

X射线粉晶衍射仪在大理岩鉴定与分类中的应用

大理岩主要有方解石大理岩、白云石大理岩和菱镁矿大理岩三种。以往大理岩是依据偏光显微镜下观察岩石结构构造及矿物成分进行分类定名,由于方解石、白云石、菱镁矿都属于三方晶系,具有闪突起、高级白干涉色、一轴晶负光性和菱形解理等相同晶体光学特征,偏光显微镜下区分十分困难。为了准确鉴定大理岩中碳酸盐矿物种类及其相对含量,本文利用岩石薄片偏光显微镜和X射线粉晶衍射技术对32件大理岩岩石样品进行分析测试。岩石薄片鉴定结果表明:大理岩造岩矿物主要有方解石、白云石、菱镁矿、石英、斜长石、白云母、黑云母、绿泥石、黏土和金属矿物。根据岩石结构构造及矿物组分特征,可把32件大理岩样品划分为方解石大理岩、长英质方解石大理岩、石英绿泥白云石大理岩、白云石大理岩、云英质白云石大理岩和菱镁矿大理岩等15个类型。X射线粉晶衍射分析表明:大理岩造岩矿物主要有方解石、白云石、菱镁矿、石英、斜长石、钾长石、云母、绿泥石、滑石和蒙脱石。综合分析认为:岩石薄片偏光显微镜鉴定技术很难区分方解石、白云石和菱镁矿等碳酸盐矿物,以及细小的石英、钾长石和斜长石、滑石和白云母等鳞片状硅酸盐矿物;X射线粉晶衍射分析技术不仅能准确检测出大理岩中方解石、白云石和菱镁矿等碳酸盐矿物种类及相对含量(方解石、白云石和菱镁矿的X射线衍射主峰有明显差异,d值分别为0.303 nm、0.288 nm和0.274 nm),而且能够有效鉴别岩石中粉砂级斜长石、钾长石与石英(三种矿物的X射线衍射主峰d值分别为0.319 nm、0.324 nm、0.334 nm);且能区分蒙脱石、绿泥石、云母和滑石等层状硅酸盐矿物(四种硅酸盐矿物的X射线衍射主峰d值分别为1.400 nm、0.705 nm、0.989 nm、0.938 nm)。综合岩石薄片偏光显微镜鉴定和X射线粉晶衍射分析结果,最终确定32件大理岩样品划分为22个岩石类型。研究认为:仅根据岩石薄片偏光显微镜鉴定或X射线粉晶衍射技术其中一种方法不能准确鉴定大理岩岩石,应将大理岩岩石野外观察、岩石薄片鉴定和X射线粉晶衍射技术结合起来,才能准确确定大理岩岩石类型。     

X射线粉晶衍射仪在千枚岩鉴定与分类中的应用

以往千枚岩是依据显微镜下观察岩石结构构造及矿物成分进行分类定名.实际上千枚岩中鳞片状绿泥石和黑云母以及微粒石英、钾长石和斜长石在岩石薄片中区分十分困难.为了准确鉴定千枚岩中鳞片状和微粒状造岩矿物种类及其相对含量,利用X射线粉晶衍射半定量技术对19件千枚岩岩石进行分析测试.研究结果显示：利用云母、绿泥石、石英、钾长石和斜长石等造岩矿物X射线衍射峰的明显差异,结合X射线衍射全谱拟合半定量分析测试技术,能快速检测云母、绿泥石、石英、钾长石和斜长石等造岩矿物种类与含量.实践证明,将千枚岩岩石野外观察、岩石薄片鉴定和X射线粉晶衍射技术紧密结合起来,才能准确定出千枚岩岩石的名称.     

岩石薄片图像智能分析研究进展

分析岩石薄片显微图像中的矿物组成、结构构造、生成顺序、围岩蚀变和次生变化等特征，可以进行岩石种类鉴定、地质构造分析、古地质环境反演等相关研究。对于岩石薄片图像的分析及信息提取目前主要依靠专家进行人工目视解译。而利用计算机技术进行自动、快速、客观、准确的岩石薄片图像智能分析，将能有效提高相关研究工作的效率，为“大数据+地球系统科学”的研究范式提供基础。本文综述了岩石薄片图像智能分析的相关工作，从技术方法的角度系统归纳和阐述了其一般原理和方法，分类总结了相关应用案例，分析和展望这一领域存在的挑战与发展方向。     

X射线粉晶衍射法在板岩鉴定与分类中应用

以往对板岩的分类和定名主要以显微镜下观察到的岩石结构构造及矿物成分为依据,但在工作中发现显微镜下区分细小的砂屑矿物、碳酸盐矿物和粘土矿物种类十分困难,仅利用显微鉴定技术对板岩进行分类定名必然产生很大的误差,这给地质填图及原岩恢复工作带来了极大困难.为此在板岩岩石分类命名工作中,笔者利用X射线粉晶衍射法对22件板岩样品进行分析,结果发现该方法既能准确鉴定出显微镜下不易区别的石英与长石细小碎屑物质和碳酸盐矿物种类,又能检测出云母、绿泥石、蒙脱石和高岭石鳞片状矿物,岩石中矿物组分检出率明显比用显微镜观察高出很多.实践证明,只有把显微鉴定技术与X射线粉晶衍射法有机的结合起来,才能准确鉴定板岩的种类和解决定名不准确的难题.     

薄片低倍放大相片的制作和应用

在地质科学研究中,通常是藉助于显微镜观察岩石的结构、构造和矿物组成.但是,显微镜视域小,难于完整地反映岩石结构、构造和矿物成分的全貌.最近,我们经过多次试验,采用薄片低倍放大的方法获得了较理想的图象,经几个专题组试用,取得较好的效果.     

偏、反光显微镜上必须配备的新附件—MM-1型显微刻样器

MM-1型显微刻样器是国内首次试制的新产品,是偏反光显微镜上的一种新附件。该刻样器主要用于在显微镜下对矿物岩石光薄片表面刻划标记.以指示所需的目的物,解决在电子探针、扫描电镜、离子探针等微区分析时找样难的问题,节省送样和分析人员的工作时间,增加有效机时。同时,可以提高找样的正确率,减少返工,     

基于连续消光特征分析的岩石薄片分析系统

连续消光是指在正交偏光显微镜下,岩石薄片随载物台旋转而发生消光强弱连续变化的现象。作为人工鉴定岩石薄片的重要依据,提取后的连续消光特征可以用于实现岩石薄片的自动分析。结合数字图像处理技术与聚类划分算法,开发出一套能够分割出孔隙、颗粒轮廓,实现颗粒类别划分,并对结果做定量分析的岩石薄片分析系统。从矿物的消光特征本质出发,连续消光特征提取精确与否是能否有效划分颗粒类别的关键环节。因此,针对系统在连续消光特征提取过程中的消光位对齐与消光基值去除操作分别设置了对照组。以鄂尔多斯盆地某区长6段砂岩薄片在正交偏光镜下的角度域序列图像进行实验,结果表明,所开发的基于岩石薄片分析系统能够提取到更为精确的连续消光特征,且该系统定量分析结果与专业人员鉴定结果基本一致。     

制备岩石矿物荧光薄片的一种新方法

某些物质在紫外光激发下能发出荧光。根据这一特性设计的荧光显微镜,医学部门用来观察细菌及生物切片等;地质工作者用它来鉴定岩石中的孢子花粉;也有的地质人员将岩石制成特定的薄片,在荧光显微镜下研究岩石中分散沥青状态。石油生产部门则把它用来在不粉碎原岩石样品的条件下观察沥青于岩石中的含量及分布状态,判断沥青为原生或次生和石油运移方向等,结合其他地球化学指标评价石油的生、储能力。此外,它还可与偏光显微镜配合,观察岩石矿物中更多的特性。     

X射线粉晶衍射法在片麻岩鉴定与分类中的应用

利用偏光显微镜岩石薄片鉴定和X射线粉晶衍射物相分析技术,对34件片麻岩样品矿物组分进行检测.两种方法分析结果比对显示,有18件岩石样品定名一致,其余16件岩石样品详细定名有差异.偏光显微镜鉴定技术的优势在于能准确定出岩石构造和结构,能鉴定出更多的金属矿物、电气石、榍石、磷灰石、绿帘石,有效区分白云母和黑云母;X射线粉晶衍射法优势在于更准确区分出岩石中层状硅酸盐矿物绿泥石、蒙脱石和云母,确定钾长石、钠长石和石英矿物种类与含量.研究表明：片麻岩鉴定应该把偏光显微镜岩石薄片法与X射线粉晶衍射矿物半定量技术结合起来,才能更好地确定片麻岩的矿物组分,为地学研究提供更符合客观实际的技术数据和分析结论.     

变形矿物的显微构造及其研究方法

显微构造,顾名思义,即显微级的构造形迹。研究变形矿物的显微构造,就是在显微镜(或电子显微镜)下研究造岩矿物在应力作用下变形而遗留下来的痕迹。本世纪初叶,地质学者就对变形岩石的结构构造进行了探索和研究,以后,由桑德尔及其学生们的共同努力,     

花岗岩矿物正交偏光镜下图像人工智能识别研究

人工智能在地球科学领域中的应用是近年来研究的热点,对地球科学的发展有着重要意义,其应用之一就是使用计算机视觉技术实现岩石或矿物的自动化识别分类。然而,目前大多研究直接对岩石薄片图像进行分类,不能够精细定位并识别薄片中多且复杂的矿物目标。虽然现已有许多学者将目标检测技术应用于岩石矿物的图像识别分类中,但这些方法识别的对象大多是岩石手标本图像,只能对图像中的单一对象检测。在识别分类研究领域中,缺少对岩石薄片镜下图像识别的算法及质量较好的相关数据集。为了解决这些问题,本文首先采集了3000张正交偏光镜下花岗岩薄片图像,标注矿物样本10000余个,并通过数据增广方式对数据集进行增强,建立了一个质量较好、具有多样性的数据集。其次本文提出基于Yolov5x的改进算法RDB-Yolov5x。这种方法在特征提取过程中添加了密集连接方式,使用密集连接残差模块（RDB）替代传统的残差结构,有效地保留了图像的语义和位置信息细节。实验结果表明该方法泛化能力较好,在对图像中小尺寸、特征模糊的矿物颗粒的识别中表现出优秀的性能,可以准确有效地对花岗岩中的五类目标矿物（石英、黑云母、白云母、斜长石、钾长石）进行识别,...     

基于平面物相的多种方法连用鉴定显微铀矿物

随着显微技术的发展和铀矿地质工作的日益深入,显微铀矿物、精细铀矿物学的研究越来越重要。本次研究介绍了5种基于平面物相的显微铀矿物鉴定方法,分别为偏光显微镜鉴定法、放射性照相法、α径迹蚀刻法、扫描电镜+电子探针法、X射线荧光半定量分析法、自动综合矿物分析仪分析法,且这5种方法可以相互连用、相辅相成的鉴定显微铀矿物,从而达到精细、直观的研究显微铀矿物的目的。XRF半定量分析法可帮助鉴定工作者提前了解光薄片中是否含铀矿物,偏光显微镜法鉴定显微铀矿物最基本且必不可少的方法,放射性照相和α径迹蚀刻法能掌握整个光薄片中的铀矿物分布状况、辅助偏光显微镜和扫描电镜鉴定铀矿物,并且为电镜下的原位微区分析提供明确的目标;扫描电镜和电子探针可以做到精细的研究显微铀矿物,与偏光显微镜连用可以直观的研究显微铀矿物;自动综合矿物分析系统结合其他方法可以全面、直观的掌握整个光薄片中的铀矿物。将这五种方法连用、综合应用,可以显著提高显微铀矿物的鉴定效率和水平,并将显微铀矿物的研究推向新的高度。     

基于多尺度分割的岩石图像矿物特征提取及分析

针对传统岩石薄片鉴定以肉眼观察和描述为主,存在主观性强、定量困难等问题,将数字图像处理方法引入岩石矿物研究,提出了基于多尺度分割的岩石图像矿物特征信息提取方法。以铁质石英砂岩薄片显微镜下单偏光图像为实验对象,获取了石英颗粒的边界及其体积分数、大小、周长、长轴长度和方位、长轴和短轴比、圆度和形态指数等信息。其中：石英颗粒的体积分数为47.07%,小于基质的体积分数,在基质中呈漂浮状,为杂基支撑结构, 表明形成于沉积同生期;长轴的范围为50～604像素,表明石英颗粒大小不均、分选性差;颗粒的圆度为0.27～1.82,形态指数值为1.19～2.46,圆度和形态指数值较小,表明石英颗粒有一定的磨圆度。这种信息的获取和定量分析方法有助于对岩石图像的地学理解。     

柴达木盆地西部北区新近系非常规低渗储集层特征及控制因素分析

柴达木盆地西部北区新近系储集层岩石成分复杂,矿物成分包括石英、长石等陆源碎屑,也有较多碳酸盐矿物和黏土矿物,且粒度偏细,通过一般薄片鉴定难以准确进行岩性定名。本文主要对该区南翼山、油泉子、小梁山和咸水泉四个含油构造储集层岩石类型进行分析,基于岩芯观察和薄片鉴定,借助X射线全岩矿物分析,认为该区储集层岩石为陆源碎屑物质和化学成因的碳酸盐混合沉积的岩石类型,按黏土含量、碳酸盐含量和石英长石含量做出矿物三角图,提出岩性分类方案,将储集层岩性划分为泥岩、砂岩、碳酸盐岩和混合沉积类。该区储集层岩石物性普遍较差,孔隙类型包括粒间溶蚀孔隙、微裂缝和微孔隙等。压实作用、溶蚀作用及胶结充填作用是控制储集层性能的主要因素。     

基于电子探针面扫描定量化的石英闪长岩微区成分分析

岩石的微区成分特征是精细化反演岩石演化的重要依据,而常规的电子探针面扫描分析方法无法提供面扫描区域的定量分析结果.本文使用矿物分布相对均匀的代表性岩石样品开展了岩石薄片的面扫描和矿物的定量分析.通过对常规测试的主量元素的面扫描进行图像校正,并利用ZAF校正后的点分析数据与面扫描图像的灰度值进行最小二乘法曲线拟合的方式,...     

X射线荧光光谱-电子探针在中酸性火山岩鉴定中的应用

中酸性火山岩多具斑状结构,基质可见微晶状结构、隐晶状结构、玻璃质结构等,由于基质矿物颗粒多细小,常用的偏光显微镜受放大倍数的限制,很难准确鉴定矿物种属及含量,这类岩石仅依靠偏光显微镜分类命名会存在误差。本文采用X射线荧光光谱(XRF)、电子探针(EMPA)和偏光显微镜下观察相结合的方法,对中酸性火山岩进行鉴定。结果表明:对于基质呈隐晶质、显微晶质的中酸性火山岩,基质特征相似,偏光显微镜下无法确定长石、石英的含量,因此无法对岩石准确命名;再通过XRF进行主量元素分析,并对分析结果进行标准矿物QAPF双三角图解分类、TAS图解分类及李氏火山岩定量分类,对比结果显示三种分类命名方法存在差异;通过电子探针对矿物进行校验显示,QAPF及李氏火山岩定量分类图解与显微镜下鉴定相符,TAS图解与其他分析结果存在一定偏差。因此,对于中酸性火山岩准确命名,应采用多种分析方法相结合的方式,避免测试单一引起的误差。     

玉龙斑岩铜(钼)矿床的流体包裹体及成矿作用研究

我们利用显微热台、冷台、少量化学分析、岩石薄片镜下观察等手段,研究了玉龙斑岩铜(钼)矿床流体包裹体的类型、大小、气液比、均一温度、压力、含盐度、子矿物、成分和复苏沸腾等,从而为阐明该矿床成矿流体的性质、成矿物理化学条件、蚀变和矿化作用以及成矿机制提供了有意义的材料。