不同油氣類型的分布模式(來源網絡)
掃描電鏡具有分辨率高、景深好的優點,常用來進行礦物微觀形貌的分析,搭配能譜儀可進行微區成分分析,能夠從巖石學角度對頁巖中有機質和礦物接觸關系進行分析,區分不同類型有機質并研究各自的形態特征和空隙發育情況,對于進一步理解頁巖內部空隙形成和分布規律有重要意義。
在實際對頁巖進行掃描電鏡觀察時,需要樣品制備,在頁巖氣領域中經常要借助離子研磨儀處理頁巖樣品,也就是氬離子拋光進行樣品處理來獲取更真實的礦物接觸關系、結晶情況、孔隙發育情況等信息。如下圖所示為離子研磨儀對樣品進行氬離子拋光后觀察到的頁巖內部不同黃鐵礦分析結果,可以得到不同黃鐵礦的聚焦狀態、微晶形態和尺寸、微晶生長情況,以及黃鐵礦內部孔隙和孔隙內的有機質組分。
用離子研磨儀對樣品進行氬離子拋光后使用臺式掃描電鏡觀察到頁巖中的不同黃鐵礦晶體
相較于傳統的機械拋光,離子研磨儀的氬離子拋光可以有效的去除應力破壞層,獲得更加真實、平整的拋光面,避免應力造成的結構變形、破壞,有利于頁巖中微孔的觀察。如下圖所示為氬離子拋光后觀察到的頁巖中的納米孔洞結構。
離子研磨儀對樣品進行氬離子拋光后觀察到頁巖中的孔隙結構
頁巖中觀察到的沉積有機質 SEM掃描電鏡圖像
黃鐵礦是頁巖中分布廣泛的一種自生礦物,根據其形成時期可分為沉積-成巖時期的黃鐵礦和后期填充的黃鐵礦。沉積-成巖時期的草莓狀黃鐵礦是由若干黃鐵礦微晶聚集形成的球狀集合體,如下圖所示,臺式掃描電鏡可以清楚的觀察到黃鐵礦微晶的形態和尺寸,黃鐵礦微晶粒徑、形態與頁巖沉積環境演化有一定關系,觀察結果對于古環境的還原有重要意義。
掃描電鏡頁巖中觀察到的“草莓狀” 黃鐵礦晶體