扫描电镜在地质样品研究中的应用

随着地质行业研究的深入，对微观形貌，结构，成分的分析需求不断增加，传统的分析设备已无法满足测试条件。

扫描电镜，使用电子束轰击样品，激发出带有样品信息的信号，在保证纳米级分辨率的条件下可以提供成分信息，同时高分辨的扫描电镜（SEM）图对于样品表面形貌分析提供了可行性，如表面孔洞分析及统计，表面颗粒统计及分析等。

粘土矿物在石油生成、运移、聚集及油气勘探开发研究中的重要作用。粘土矿物是以微米为计量单位的质点，一般粘土矿物仅为几个微米，用普通的光学显微镜已经很难区分粘土矿物的成分、形态及分布特征。利用扫描电镜和能谱分析可以弥补这一不足之处。

（1）研究粘上矿物的形态及分布，确定成岩作用过程、成岩阶段及次生变化； 

土壤样品

（2）研究粘上矿物的共生组合及变化，确定成岩环境及地球化学背景，如温度、压力、酸碱度；

（3）对粘上矿物的成分分析（结合X衍射分析），确定埋藏深度、恢复盆地埋藏史及热演化史、反映油气成熟度。

压裂液是指由多种添加剂按一定配比形成的非均质不稳定的化学体系，是对油气层进行压裂改造时使用的工作液，它的主要作用是将地面设备形成的高压传递到地层中，使地层破裂形成裂缝并沿裂缝输送支撑剂。

油层水力压裂的过程是在地面采用高压大排量的泵，利用液体传压的原理，将具有一定粘度的液体（通常称之为压裂液），以大于油层的吸收能力的压力向油层注入，并使井筒内压力逐渐升高，从而在井底憋起高压，当此压力大于井壁附近的地应力和地层岩石的抗张强度时，便在井底附近地层产生裂缝：继续注入带有支撑剂的携砂液，裂缝向前延伸并填以支撑剂，关井后裂缝闭合在支撑剂上，从而在井底附近地层内形成具有一定几何尺寸和高导流能力的填砂裂缝，是井达到增产增注的目的。常用的支撑剂有石英砂，陶粒等。

由此看来压裂液的微观结构表征对于压裂液性能的分析具有重要的指导作用。但由于压裂液含有水、油等液体，不能通过扫描电镜直接观察，可使用配备温控杯的飞纳电镜，对样品快速冷冻后，进行观察。如下图所示：

压裂液微观形貌

同时也可以通过飞纳电镜的孔径统计分析测量系统对压裂液微观孔洞尺寸及分布进行统计，并生成报告。如下图所示：

沉积岩，三大岩类的一种，又称为水成岩，是三种组成地球岩石圈的主要岩石之一（另外两种是岩浆岩和变质岩）。地壳发展演化过程中，在地表或接近地表的常温常压条件下，任何先成岩遭受风化剥蚀作用的破坏产物，以及生物作用与火山作用的产物在原地或经过外力的搬运所形成的沉积层，又经成岩作用而成的岩石。

纹层是沉积岩中最小最薄原始沉积层，纹层的形成大多与一年中的季节变化有关、由沉积物物源的变化而形成。通过纹层可以反演古环境和古气候的变化。

沉积岩微观形貌

通过扫描电镜可以清楚的观察到纹岩层纹理、颗粒的大小及形貌，进而推算沉积年代，当时气候、降水情况等。

陨石微观形貌及能谱（ EDS） 面扫

如图所示，在扫描电镜下可以看到，随着陨石中不同区域成分发生变化，相应灰度也会发生变化。