基于大型儀器的巖石礦物鑒定方法

基于大型儀器的巖石礦物鑒定方法

隨著地質(zhì)活動(dòng)的深入，需要確定巖石中的信息。光學(xué)顯微鏡是一種簡單有效的巖石礦鑒定分析技術(shù)，通過對晶體的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、起伏、顏色和干擾進(jìn)行觀察，完成巖石中的定性分析。例如,石英在鏡下一般無色透明,No=1.5329~1.544,Ne=1.5404~1.553,正低突起,干涉色為一級灰白,無解理;云母在鏡下常見極完全﹛001﹜解理,具多色性,閃突起明顯,Ng-Np=0.036~0.049,干涉色常在2~3級,極少數(shù)達(dá)到4級;方解石在鏡下常呈菱形,閃突起顯著,干涉色為高級白干涉色。光學(xué)顯微鏡對巖石中礦物的定量分析主要根據(jù)視域中礦物的面分布對巖石中礦物的含量進(jìn)行分析,因此存在較大的主觀性;對變種礦物及微細(xì)礦物的鑒定中,由于光學(xué)顯微鏡分辨率、放大倍數(shù)等因素的限制,很難對其進(jìn)行分析。例如,碳酸鹽礦物變種有60余種,不同變種礦物的伴生礦物及成因各異,但是由于光性差異較小無法對其做出準(zhǔn)確的鑒定;微細(xì)的黏土礦物由于礦物粒徑常為數(shù)個(gè)微米,一般呈微粒集合體或纖維狀產(chǎn)出,鏡下很難將各種黏土礦物區(qū)分開來。隨著地質(zhì)勘探的不斷深入及科技技術(shù)的進(jìn)步,傅里葉紅外光譜儀、X射線衍射儀、拉曼光譜儀、掃描電鏡大型儀器日益廣泛地應(yīng)用于巖石礦物鑒定。傅里葉紅外光譜(FTIR)通過對分子振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)的研究,不僅能獲得礦物的特征紅外吸收光譜,還可提供分子的空位、間隙原子等信息,進(jìn)而從分子的層面對巖石中礦物進(jìn)行分析。運(yùn)用紅外光譜對含非極性分子和大分子官能團(tuán)的礦物進(jìn)行分析,得到的紅外譜圖效果較好,此外紅外光譜的附件日益成熟,通過配備不同的附件紅外光譜能夠提供更全面的分子結(jié)構(gòu)信息,更精準(zhǔn)地對巖石中的礦物進(jìn)行定性分析。X射線衍射(XRD)不僅可根據(jù)晶體的衍射揭示晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu),還可根據(jù)衍射強(qiáng)度建立物質(zhì)定量分析關(guān)系。拉曼光譜(Raman)根據(jù)拉曼光譜圖中的特征峰可準(zhǔn)確地進(jìn)行定性分析,而且激光拉曼光譜應(yīng)用于流體包裹的研究已經(jīng)具有30多年的歷史,能夠無損地對包裹體進(jìn)行分析,獲得包裹體成分及其含量等信息。掃描電鏡(SEM)作為微區(qū)分析的主要手段之一,分辨率可達(dá)納米級、放大倍數(shù)為數(shù)十萬倍,可清晰地觀察巖石中礦物的結(jié)構(gòu)及微觀構(gòu)造特征。但盡管紅外光譜儀、掃描電鏡等儀器在各自的分析領(lǐng)域都建立了一套獨(dú)立完整的測試方法,然而,巖石礦物鑒定作為地質(zhì)工作的基礎(chǔ),需要綜合分析巖石定性、定量、結(jié)構(gòu)構(gòu)造及成巖作用,才能提供準(zhǔn)確的測試結(jié)果,為地質(zhì)工作提供依據(jù)。單臺(tái)儀器所獲得的礦物信息是有限的,無法準(zhǔn)確地提供全部巖石礦物鑒定所需的信息,因此通過整合各大型儀器優(yōu)點(diǎn),建立大型儀器巖石礦物鑒定方法技術(shù)體系,不僅是儀器發(fā)展的方向,也是巖礦鑒定的需求。本文闡述了傅里葉紅外光譜儀、X射線衍射儀、拉曼光譜儀、掃描電鏡四類分析儀器為基礎(chǔ)的巖石礦物分析技術(shù)的優(yōu)勢和具體應(yīng)用,為區(qū)域地質(zhì)調(diào)查等地質(zhì)工作的研究提供準(zhǔn)確、全面的礦物定性定量、組構(gòu)特征及成巖作用等信息,進(jìn)而為礦物的成因、沉積/成巖環(huán)境及演化進(jìn)行研究,為地質(zhì)工作的順利完成奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。1標(biāo)準(zhǔn)鑒定方法缺乏,容易出現(xiàn)偏差礦物的定性分析是巖礦鑒定的主要內(nèi)容之一,目前光學(xué)顯微鏡仍然是礦物定性分析的主要測試手段之一,但是由于部分巖石中礦物的光性特征差異較小、薄片厚度差異引起的光學(xué)特性的變化及偏反光顯微鏡自身的分辨率與放大倍數(shù)等因素的影響,無法形成礦物定性分析的標(biāo)準(zhǔn)鑒定方法。此外由于鑒定人員專業(yè)水平等差異,在巖礦鑒定過程中會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)判、漏判等情況,無法準(zhǔn)確對巖石中礦物進(jìn)行精準(zhǔn)分析。紅外光譜儀通過對礦物的反對稱伸縮振動(dòng)、對稱伸縮振動(dòng)、伸縮振動(dòng)等進(jìn)行測試,可獲得礦物精準(zhǔn)的分子結(jié)構(gòu)信息,進(jìn)而準(zhǔn)確、快速地對礦物進(jìn)行定性分析,而且通過建立礦物的數(shù)據(jù)庫,形成礦物標(biāo)準(zhǔn)的定性分析方法,從而可以避免鑒定人員專業(yè)水平差異等因素而導(dǎo)致的誤差。1.1礦物的定性定量分析紅外光譜作為物質(zhì)結(jié)構(gòu)分析的四大譜學(xué)之一,具有分析速度快、操作簡便、良好重復(fù)性、高靈敏度及信噪比高等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)紅外附件也在不斷地發(fā)展,不斷地更新?lián)Q代,先進(jìn)的紅外附件的出現(xiàn),使傅里葉紅外光譜功能更為全面,性能更加穩(wěn)定。德國布魯克公司(Bruker)生產(chǎn)的Vertex70型傅里葉變換紅外光譜作為第三代紅外光譜,光譜范圍15000~370cm-1,具有波數(shù)準(zhǔn)確度高精度優(yōu)于0.01cm-1、分辨率高(對礦物的分析中一般采用4cm-1)、高光通量、低噪音、測量速度快、操作方便、重復(fù)性好、靈敏度高、試樣用量少儀器結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn),可有效探測不同晶體結(jié)構(gòu)間的細(xì)微差別。在礦物的定性測試中,對于含量高于30%的礦物,紅外光譜儀能快速通過對礦物官能團(tuán)對應(yīng)的吸收峰的強(qiáng)度、位置與形狀,推斷礦物的結(jié)構(gòu),準(zhǔn)確對礦物進(jìn)行定名;對于巖石中含量低于30%的礦物,由于不同組分基團(tuán)之間的相互作用使得譜帶變寬、變形,甚至發(fā)生位移,因此對于巖石中低含量礦物紅外光譜仍無法對其進(jìn)行精準(zhǔn)分析。而且,紅外光譜定量分析是一種復(fù)雜、繁瑣的間接分析技術(shù),通過建立校正模型來實(shí)現(xiàn)對未知樣本進(jìn)行定量分析或采用礦物實(shí)測曲線歸一化后進(jìn)行定量分析,在定量分析中需根據(jù)樣品的特性采用不同的濃度。測試中樣品濃度過低時(shí),在紅外譜圖中前者會(huì)出現(xiàn)“平滑峰”;樣品濃度過高時(shí)會(huì)出現(xiàn)“鋸齒峰”,從而使得分析結(jié)果產(chǎn)生誤差。因此,在實(shí)際定量分析過程中,紅外光譜法結(jié)合X射線衍射法綜合對礦物的含量進(jìn)行分析,可得到準(zhǔn)確可靠的結(jié)果。此外,紅外光譜法對包裹體期次及成熟度分析過程中,由于其他礦物在3000cm-1處的強(qiáng)吸收干擾,影響包裹體吸收峰面積的測量,使得分析結(jié)果不準(zhǔn)確,所以此類分析需結(jié)合激光拉曼光譜法完善對包裹體的測量,進(jìn)而準(zhǔn)確地提供流體成分等信息。1.2流體包裹體與紅外光譜隨著紅外光譜技術(shù)的不斷發(fā)展,紅外光譜的定量分析逐漸成為分析測試研究的熱點(diǎn)之一。在油氣地球化學(xué)領(lǐng)域,紅外光譜儀應(yīng)用于干酪根類型、成熟度及油氣包裹體成分等領(lǐng)域的研究已經(jīng)成熟,作為傳統(tǒng)的干酪根地球化學(xué)特征研究方法,通過干酪根中基團(tuán)對紅外光吸收波段和強(qiáng)度的不同,研究有機(jī)質(zhì)的類型、成熟度等,進(jìn)而為烴源巖的形成環(huán)境、生烴能力及有機(jī)質(zhì)類型等研究提供依據(jù)。近年來,紅外光譜法已經(jīng)廣泛應(yīng)用于油氣包裹體的成分、豐度、均一溫度等方面的研究,從而為油氣藏評價(jià)、盆地古地溫及盆地構(gòu)造史等提供依據(jù)。同時(shí)紅外、近紅外光譜技術(shù)與其他分析方法的結(jié)合日益廣泛地應(yīng)用于地質(zhì)分析各個(gè)領(lǐng)域。例如,運(yùn)用紅外光譜法在不同熱模擬溫度下,對新疆塔里木盆地庫車坳陷陽霞侏羅紀(jì)煤中抽提的干酪根進(jìn)行測定,確定該區(qū)為Ⅲ型干酪根,進(jìn)而為烴源巖演化提供依據(jù);通過紅外光譜法對西北地區(qū)侏羅系和白堊系沉積盆地中的干酪根進(jìn)行測試,不僅劃分有機(jī)質(zhì)類型和成熟度,還通過脂族結(jié)構(gòu)指數(shù)與芳香結(jié)構(gòu)指數(shù)將烴源巖劃分為煤沼相、湖沼過渡相和湖相;采用紅外光譜法對大慶的海拉爾盆地中烏27、巴16、希3井樣品中的包裹體進(jìn)行測定,根據(jù)甲基與亞甲基的特征紅外吸收峰,不僅可判斷包裹體中有機(jī)質(zhì)的成熟度,還可通過計(jì)算甲基與亞甲基的比值劃分不同的成藏期次。巴16井第一期油氣包裹體比值為8.03~9.92,成熟度很低;第二期油氣包裹體比值為1.42~5.79,成熟度較高。希3井只有一期成藏,其比值為3.25~5.44,成熟度較高。此外,紅外光譜在野外地質(zhì)調(diào)查研究工作中區(qū)分層狀硅酸鹽中單礦物(黏土礦物、綠泥石、蛇紋石等),含羥基之硅酸鹽礦物(綠簾石、閃石等),硫酸鹽礦物(明礬石、黃鐵鉀礬、石膏等),碳酸鹽礦物(方解石、白云石等),金屬鹵化物和金屬硫化物等非常有效,根據(jù)Cue5caO伸縮振動(dòng)在紅外光譜中吸收強(qiáng)度,較易判斷酮類、醛類、酸類、酯類及酸酐等有機(jī)化合物的官能團(tuán)。采用德國布魯克公司生產(chǎn)的Vertex70型傅里葉變換紅外光譜儀Hyperion顯微鏡,對貴州仁懷地區(qū)震旦系燈影組碳酸鹽巖進(jìn)行測試。根據(jù)白云石1441cm-1±、方解石1426cm-1±的吸收峰可快速地對方解石與白云石進(jìn)行區(qū)分(圖1),白云石(CaMg[CO3]2)、方解石(CaCO3)均為三方晶系,根據(jù)選擇定則白云石與方解石振動(dòng)模式有對稱伸縮振動(dòng)(ν1)、面外彎曲振動(dòng)(ν2)、非對稱振動(dòng)(ν3)、面內(nèi)彎曲振動(dòng)(ν4)。在白云石紅外譜圖中可以觀察到在1500~500cm-1一般有5~6個(gè)吸收帶,包括對稱伸縮振動(dòng)(ν1)1050cm-1±、面外彎曲振動(dòng)(ν2)881cm-1±、非對稱振動(dòng)(ν3)1446cm-1±、面內(nèi)彎曲振動(dòng)(ν4)729cm-1±。其中ν3為一寬峰吸收最強(qiáng),同時(shí)也是白云石的特征吸收峰;ν1的吸收強(qiáng)度較中~弱,在1000~1100cm-1呈現(xiàn)為一肩寬峰;在2526cm-1±出現(xiàn)弱的吸收峰,吸收強(qiáng)度與ν3相差2個(gè)數(shù)量級,為反對稱伸縮振動(dòng)與伸縮振動(dòng)的和頻峰;1819cm-1±出現(xiàn)的弱吸收峰為對稱伸縮振動(dòng)與面內(nèi)彎曲振動(dòng)的和頻峰。方解石紅外譜圖中可以觀察到在1500~500cm-1范圍內(nèi)一般有4~5個(gè)吸收帶,包括碳酸鈣CO32-反對稱伸縮振動(dòng)(ν3)1433cm-1±、面外彎曲振動(dòng)(ν2)878cm-1±、面內(nèi)彎曲振動(dòng)(ν4)713cm-1±、對稱伸縮振動(dòng)(ν1)紅外吸收峰非常弱。其中,反對稱伸縮振動(dòng)(ν3)吸收峰最強(qiáng),而且峰寬較大;在2980、2873、2511、1795cm-1還出現(xiàn)中~弱的吸收峰,前兩個(gè)吸收峰是方解石中CO32-反對稱伸縮振動(dòng)吸收峰的一級倍頻峰;2511cm-1CO32-吸收峰是CO3反對稱和對稱伸縮振動(dòng)的和頻峰,1795cm-1吸收峰是CO3對稱伸縮振動(dòng)和面內(nèi)彎曲振動(dòng)和頻峰。方解石中常含有Mg2+、Mn2+、Fe2+、Zn2+等元素,由于不同元素的原子半徑的差異會(huì)影響晶格振動(dòng)頻率,從而導(dǎo)致面內(nèi)彎曲振動(dòng)(ν4)在紅外光譜圖中發(fā)生變化,所以在方解石的紅外光譜中可根據(jù)面內(nèi)彎曲振動(dòng)(ν4)的變化對方解石族礦物的礦物種進(jìn)行鑒定(表1)。運(yùn)用紅外光譜儀進(jìn)行礦物定性分析克服了光學(xué)顯微鏡下光性差異小、需染色對礦物區(qū)分的瑣碎環(huán)節(jié),而且隨著紅外光譜儀相關(guān)軟件的智能化、操作的簡單化及分析測試成本的降低,使得紅外光譜儀在巖礦鑒定的定性分析中可得到廣泛的應(yīng)用。2巖礦鑒定中的礦物定量分析巖石中礦物的定量分析是巖石定名、礦床評價(jià)及礦石選冶的重要依據(jù),因此是巖礦鑒定的主要內(nèi)容之一。由于巖石中礦物的復(fù)雜性,巖石中礦物精準(zhǔn)定量分析一直是巖礦鑒定的難點(diǎn)之一,近年來隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展,使得光學(xué)顯微鏡下對礦物進(jìn)行定量分析成為現(xiàn)實(shí),并得到廣泛使用。然而,在實(shí)際應(yīng)用過程中,顯微鏡的放大倍數(shù)、礦物的光學(xué)特性鑒定、統(tǒng)計(jì)礦物的粒徑及選擇區(qū)域的代表性等因素均會(huì)直接影響礦物定量分析的精度。運(yùn)用X射線粉晶衍射根據(jù)礦物的衍射強(qiáng)度與含量成正相關(guān)關(guān)系,快速準(zhǔn)確地對巖石中礦物含量進(jìn)行分析,且隨著數(shù)據(jù)庫的完善能夠快速對自然界95%以上的礦物種進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的定量分析。2.1x-射線衍射法定量分析X射線衍射法是測定晶體結(jié)構(gòu)的主要方法,具有分析數(shù)據(jù)重現(xiàn)性好、對樣品無損傷、分析成本低、分析范圍廣、分析速度快等優(yōu)點(diǎn)。目前X射線衍射儀主要應(yīng)用于礦物的定量分析,晶體結(jié)構(gòu)分析,礦物有序度研究,類質(zhì)同象研究,結(jié)晶度研究,晶胞參數(shù)測定,結(jié)晶過程、相轉(zhuǎn)變及礦物表面物相研究等,從而為礦物成因、礦床成因、礦床資源評價(jià)及礦物巖石應(yīng)用等提供科學(xué)依據(jù)。X射線粉晶法常用的定量分析方法有:直接分析法、內(nèi)標(biāo)法、基體清洗法(K值法)、增量法(沖稀法)、無標(biāo)樣法等,根據(jù)不用的樣品選擇合適的方法均能獲得較理想的結(jié)果。荷蘭帕納科X’PertProX射線衍射儀,大大提高了錄譜強(qiáng)度、靈敏度和分辨率,使得微量相或微量樣的鑒定更加可行容易。但在巖石中各種不同的礦物緊密共生、伴生,當(dāng)?shù)V物含量低于15%其衍射峰較弱,較易受其他礦物衍射峰的影響,因此很難對其進(jìn)行準(zhǔn)確的定量分析。此外,由于黏土礦物成分、結(jié)構(gòu)易變從而導(dǎo)致分析結(jié)果存在誤差,因此在對黏土礦物進(jìn)行分析時(shí)需結(jié)合掃描電鏡、電子探針等大型儀器,通過綜合分析進(jìn)而準(zhǔn)確地對巖石中礦物含量進(jìn)行分析。2.2白云母為充填材料的礦物組合碳酸鹽礦物的定量分析,在光學(xué)顯微鏡下多采用染色法,但是通過染色法估算方解石與白云石的含量存在較大的隨機(jī)性和主觀性,很難客觀準(zhǔn)確地獲得碳酸鹽礦物的含量。然而采用X射線衍射法能快速、準(zhǔn)確地對其進(jìn)行定量分析。例如,采用X粉晶衍射,能快速對碳酸鹽巖中方解石與白云石的含量進(jìn)行分析,且結(jié)果與化學(xué)分析結(jié)果吻合。其次,元素的類質(zhì)同象是元素賦存狀態(tài)的一種形式,是礦床綜合評價(jià)的依據(jù)之一,同時(shí)類質(zhì)同象反映的元素屬性也是地球化學(xué)研究的重要依據(jù)。運(yùn)用X射線粉晶衍射分析川西微晶白云母的礦物類質(zhì)同象特征,首次發(fā)現(xiàn)礦床中存在白云母-多硅白云母礦物組合,具有重要地質(zhì)意義。在白云石有序度研究中,通過X射線衍射儀對白云石(015)與(110)晶面進(jìn)行測試,根據(jù)二者反射強(qiáng)度比值δ=I(015)/I(110)準(zhǔn)確計(jì)算白云石有序度,當(dāng)兩條衍射線強(qiáng)度相等時(shí)白云石有序度為1,如果Ca元素增加白云石I(015)衍射強(qiáng)度會(huì)減弱,導(dǎo)致白云石的有序度小于1。運(yùn)用X射線粉晶衍射法對川東二疊系儲(chǔ)層中的白云石有序度進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)二疊系長興組的白云石有序度較高,認(rèn)為川東二疊系長興組的白云石為埋藏白云化模式形成,具有重要的實(shí)際意義。此外,白云石的有序度還可為成巖演化史、沉積環(huán)境及油氣運(yùn)移通道及礦物成因提供依據(jù)。運(yùn)用荷蘭帕納科X’PertProX射線衍射儀,采用擬合法將重慶南川志留系小河壩組長石砂巖測試結(jié)果與國際范圍內(nèi)廣泛認(rèn)可的IUDD粉末衍射文件進(jìn)行擬合,獲得巖石中石英含量為65%,鉀長石含量為25%,黏土礦物含量為10%(圖2)。此方法不僅操作簡單、分析快捷,而且用于對比的數(shù)據(jù)庫收錄了超過25861條以上的礦物和礦物相關(guān)的條目,基本上覆蓋了自然界全部的礦物,確保了測試結(jié)果的權(quán)威性與準(zhǔn)確性。3巖石地層化學(xué)特征巖石的成巖作用研究作為巖礦鑒定的主要內(nèi)容之一,不僅可揭示巖石的沉積史與埋藏史,還可為油氣的運(yùn)移等研究提供依據(jù)。光學(xué)顯微鏡下通過觀察巖石中礦物間的相關(guān)關(guān)系及礦物的形態(tài)特征,間接地推導(dǎo)巖石沉積與埋藏過程中的物理化學(xué)條件。此種方法雖然簡便,但是分析結(jié)果與鑒定者水平、經(jīng)驗(yàn)息息相關(guān),因此存在較大的主觀性。目前,拉曼光譜測試包裹體的溫度與成分等已是一項(xiàng)成熟的測試技術(shù),運(yùn)用激光拉曼光譜儀可準(zhǔn)確、快速地對巖石中流體包裹體的成分進(jìn)行準(zhǔn)確測試,還可根據(jù)拉曼位移與溫度、壓力間的相關(guān)關(guān)系獲得巖石埋藏過程中的物理化學(xué)條件,此外還可根據(jù)在1580~1600cm-1、1350~1380cm-1中振動(dòng)頻率強(qiáng)度、譜峰的半高寬及形狀等指標(biāo),從而獲得沉積巖中有機(jī)質(zhì)的成熟度及形成溫度等信息,進(jìn)而為巖石的埋藏史、沉積環(huán)境及生油/氣研究提供依據(jù)。3.1拉曼光譜法成礦流體的研究展望拉曼光譜是一種分子光譜微區(qū)分析技術(shù),能直接、準(zhǔn)確、快速、無損地對樣品進(jìn)行測試,且測定的頻率范圍寬,樣品用量極少,無需做前處理。拉曼光譜法主要用于礦物、包裹體、巖石熔體和古生物的分子結(jié)構(gòu)及成分信息。目前拉曼光譜儀主要應(yīng)用于包裹體溫度、成分的測試,快速準(zhǔn)確地對氣相、液相、水溶液相和固體包裹體特別是單個(gè)包裹體成分進(jìn)行非破壞性分析,是目前最為先進(jìn)的包裹體成分分析方法。英國Renishawinvia拉曼光譜儀的通光率>30%,光譜范圍200~1000nm,空間分辨率為:橫向0.5μm、縱向2μm,靈敏度較其他激光拉曼光譜高,更為穩(wěn)定。運(yùn)用激光拉曼光譜可對包裹體中的CH4-H2O體系進(jìn)行測試,根據(jù)拉曼位移呈現(xiàn)的一級指數(shù)遞減趨勢,可指示流體包裹體的壓力;根據(jù)1580cm-1的尖銳峰、2200~3400cm-1二級峰區(qū)域中吸收峰與半峰寬的差異能快速有效地識(shí)別鄂爾多斯大牛地氣田烴源巖與煤樣品中的有絲質(zhì)體、半絲質(zhì)體、鏡質(zhì)體及殼質(zhì)體等有機(jī)顯微組分。運(yùn)用激光拉曼光譜法對貴州爛泥溝金(汞、銻)礦床中包裹體進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)該區(qū)流體包裹體中含有許多有機(jī)質(zhì)以及其他無機(jī)成分,進(jìn)而為該礦的成礦流體性質(zhì)研究提供科學(xué)依據(jù)。通過測試包裹體均一溫度、捕獲溫度、壓力的計(jì)算為烴源巖及儲(chǔ)層的演化、油氣勘探開發(fā)及成礦規(guī)律等提供科學(xué)依據(jù),還可根據(jù)包裹體產(chǎn)出及分布特征為油氣生成-運(yùn)移-聚集提供依據(jù)。此外,運(yùn)用拉曼光譜還可分析N、O、H同位素并成功分析方解石中的氧同位素。近年,隨著儀器的不斷發(fā)展,拉曼光譜儀與其他儀器的組合對礦物/元素進(jìn)行分析逐漸成為拉曼光譜發(fā)展的主要方向之一。將激光拉曼與近紅外光譜結(jié)合可有效地降低熒光背景,進(jìn)而提供反映物質(zhì)結(jié)構(gòu)的精細(xì)譜帶,同時(shí)根據(jù)分子的散射強(qiáng)度與樣品濃度成正相關(guān)關(guān)系,可對礦物的含量進(jìn)行定量分析。但是需根據(jù)不同的樣品選擇不同的濃度,當(dāng)樣品濃度過低較難精確獲得待分析區(qū)的晶體結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分等信息。3.2氣液包裹體均一溫度測試采用英國Renishawinvia拉曼光譜儀對貴州仁懷震旦系燈影組碳酸鹽巖中氣液包裹體成分及均一溫度進(jìn)行測試,根據(jù)拉曼光譜譜圖中峰位識(shí)別出有甲烷、二氧化碳(圖3),再根據(jù)拉曼譜圖中甲烷的位移獲得其均一溫度為193.7℃,從而提供成礦流體的物理化學(xué)條件及成礦溫度等信息。4巖相色譜-電子圖像觀察巖石的組構(gòu)不僅與巖石的成因密切相關(guān),還可為沉積環(huán)境、油氣儲(chǔ)集性能及巖石分類命名等研究提供依據(jù),因此作為巖礦鑒定的主要內(nèi)容之一。目前,光學(xué)顯微鏡作為巖石結(jié)構(gòu)組分觀察的主要手段,主要觀察巖石中礦物的相關(guān)關(guān)系、礦物的賦存狀態(tài)、空隙的形態(tài)及分布等特征。然而隨著地質(zhì)勘探的不斷深入微細(xì)礦物、頁巖儲(chǔ)集空間等的研究在地質(zhì)工作中日益重要,但是由于光學(xué)顯微鏡的分辨率及放大倍數(shù)的限制無法觀察到微米/納米級礦物的形貌特征及孔隙的形態(tài)、分布規(guī)律。掃描電鏡分辨率達(dá)到1nm、放大倍數(shù)達(dá)到數(shù)十萬倍,通過二次電子圖像可清晰地觀察到納米/微米礦物的表面形貌特征、微孔隙的形態(tài)及分布等,進(jìn)而為巖石的成因、礦物的選冶及儲(chǔ)層評價(jià)等提供依據(jù)。此外,掃描電鏡通過對微孔隙的形態(tài)進(jìn)行觀察,還可推斷儲(chǔ)層埋藏階段主要的成巖作用類型等信息。4.1掃描電鏡能譜儀觀察不同黏土礦物的特征掃描電鏡作為微區(qū)原位分析的主要測試儀器之一,具有分辨率高、景深大、放大倍數(shù)大、圖像立體感強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。其中常規(guī)掃描電鏡、透射掃描電鏡、環(huán)境掃描電鏡在地質(zhì)找礦及石油勘探中使用頻率較高、普及較廣。掃描電鏡主要用于對礦物的形貌特征觀察、礦物間的相關(guān)關(guān)系、礦物的賦存狀態(tài)及頁巖氣儲(chǔ)層中的微米-納米孔隙進(jìn)行觀察。日立S-4800型場發(fā)射掃描電鏡二次電子分辨率為1nm,放大倍數(shù)為20~80萬倍,可清晰地對結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及微區(qū)形貌特征進(jìn)行觀察。掃描電鏡與其他儀器的組合也是其優(yōu)勢之一,例如掃描電鏡與X射線技術(shù)結(jié)合,能快速對礦物進(jìn)行定性/量分析,是一種能對微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面分析的組合。透射電鏡可用于對礦物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行觀察,進(jìn)而指示礦物的成因。黏土礦物是沉積巖中的主要礦物之一,是影響油氣開發(fā)的主要因素之一,不同的黏土礦物對儲(chǔ)層有不同程度的影響,通過掃描電鏡可以在不破壞試樣的狀態(tài)下清晰地觀察到高嶺石呈片狀、蒙脫石呈絮狀、伊利石呈蜂窩狀及絲縷狀、綠泥石呈針葉片狀,進(jìn)而了解各種黏土礦物的形態(tài)特征。如:伊利石一般不存在于富鉀的堿性條件;蒙脫石形成于富鈉與鈣的堿性條件;高嶺石常存在于酸性環(huán)境。此外,隨著埋藏深度的增加、pH值的變化及K+的加入,高嶺石易變?yōu)橐晾?。通過掃描電鏡下黏土礦物的形貌特征進(jìn)而了解不同礦物的特性,從而為地層對比、成巖作用過程、成巖階段及次生變化、盆地埋藏史恢復(fù)及熱演化等提供依據(jù)。近年由于非常規(guī)天然氣的勘探需求,掃描電鏡廣泛用于油頁巖及致密砂巖中納米孔隙的觀察,進(jìn)而提供頁巖中孔隙類型及孔隙分布的特征,為儲(chǔ)層物性特征研究及儲(chǔ)層評價(jià)提供依據(jù)。頁巖中的納米/微米孔隙是頁巖氣賦存的主要場所,決定了頁巖中游離氣、吸附氣的儲(chǔ)集能力;頁巖中發(fā)育的微裂隙不僅為頁巖氣的運(yùn)移提供了通道,還可作為游離氣的賦存空間,提高了儲(chǔ)層性能。運(yùn)用掃描電鏡背散射電子信號觀察伊朗東部地表露頭含硫化物的鉻鐵巖及硅酸鹽中自形、半自形的硫釕、硫鋨礦及其共生硫化物等礦物,還觀察到鉑族礦物以浸染