白云岩电镜扫描试验研究

白云岩电镜扫描试验研究

摘要：为研究白云岩微观结构，采用电镜扫描仪、离子溅射仪等设备进行试验。研究结果表明：白云岩存在碎屑状、似羽状及片状三种微观结构。碎屑状结构岩样的微观颗粒的大小及形状均不规则，颗粒排列杂乱，颗粒间结构松散甚至有孔洞；似羽状结构岩样微观结构的结构面不平整，颗粒间由一些晶体连接为一个整体相对紧密，但结构面也伴有微裂隙和孔洞的出现；片状结构岩样的微观颗粒排列有序、紧密，结构面比较平滑、完整，无孔洞和微裂隙。 关键词：白云岩；微观结构；电镜扫描 1引言

岩石的微观结构对其宏观力学行为具有很强的控制作用，针对白云岩的微观结构开展研究很有意义。既有研究成果表明，学者们都认可岩石的微观结构对其宏观力学性能有极大影响。文章以白云岩为研究对象，通过开展电镜扫描试验，试图研究白云岩微观结构特征，由此可进一步丰富白云岩的研究成果[1-3]。 2仪器设备

1）德国卡尔.蔡司∑IGMA扫描电子显微镜：采用先进的第三代GEMINI镜筒的∑IGMA场发射电子显微镜在处理所有材料方面有杰出表现。GEMINI镜筒因其操作简单，极低压成像和超稳定探测电流等优势得到广大用户的认可，同时可提供高分辨率的能谱分析和波谱分析。∑IGMA可处理直径达250mm和高145mm的试样，此外，理想的共面设计使得能谱分析（EDS）和背散射电子分析（EBSD）同时使用。 系统控制：基于Windows ×P的SmartSEM操作系统，可选鼠标、键盘、控制面板控制。扫描电镜(SEM)广泛地应用于金属材料(钢铁、冶金、有色、机械加工)和非金属材料(化学、化工、石油、地质矿物学、橡胶、纺织、水泥、玻璃纤维)等检验和研究。在材料科学研究、金属材料、陶瓷材料、半导体材料、化学材料等领域进行材料的微观形貌、组织、成分分析，各种材料的形貌组织观察，材料断口分析和失效分析，材料实时微区成分分析，元素定量、定性成分分析，快速的多元素面扫描和线扫描分布测量，晶体、晶粒的相鉴定，晶粒尺寸、形状分析，晶体、晶粒取向测量。

2）北京中科科仪SBC—12小型离子溅射仪：本仪器主要适用于扫描电子显微镜样品镀覆导电膜（金膜），仪器操作简单方便，是配合中小型扫描电子显微镜制样必备的仪器。

3白云岩电镜扫描试验岩样准备

对于扫描电镜试验来说，它的一个优点就是试验样品的制作是比较简单的，对于金属类的试样，新鲜的金属断口的试验样品是不用再做其他多余的岩样处理的，可以对要观察的岩样进行直接的扫描观察，针对不导电岩样需要做镀膜处理后才能进行试验[4-5]。

本文选取白云岩为电镜扫描试验的岩石试样，针对不能导电的岩石，在进行试验观察前，需在样品外表面喷镀一层可导电金属或炭物质，镀膜厚度控制在5~10nm为宜。

试验的岩样制作成为块状，岩样直径为0~2cm，厚度不超过0.5cm。用导电胶把试样粘结在样品座上，针对块状且不导电的岩样进行镀膜处理，然后放在扫描电镜中进行观察。

4白云岩电镜扫描试验步骤

1）制作好试样，然后用导电胶固定试样在载物台上，之后将岩样放在离子溅

射仪中进行镀膜；

2）打开电子扫描电镜放入镀好膜试样后，等待电镜扫描仪内部抽为真空状态，然后调整探针与试样之间的距离、以及扫描的衬度和最佳倍数； 3）然后寻找自己感兴趣的区域，选择不同倍数，进行照像；

4）之后在选定自己对试件所要进行能谱物质分析的区域，然后进行样品物质成分的分析。

5白云岩微观结构

针对白云岩试样，文章分别开展了扫描比例为2μm、10μm、100μm的电镜扫描试验。从微观结构上来看，岩石的微观结构主要有碎屑状（占比51%）、似羽状（占比39%）和片状结构（占比10%）。

碎屑状结构岩样的微观颗粒的大小及形状均不规则，颗粒排列杂乱，颗粒间结构松散甚至有孔洞；似羽状结构岩样微观结构的结构面不平整，颗粒间由一些晶体连接为一个整体相对紧密，但结构面也伴有微裂隙和孔洞的出现；片状结构岩样的微观颗粒排列有序、紧密，结构面比较平滑、完整，无孔洞和微裂隙。 6结论

通过对白云岩开展电镜扫描试验，着重研究了白云岩的微观结构，研究表明白云岩微观结构主要有碎屑状（占比51%）、似羽状（占比39%）和片状结构（占比10%）。碎屑状结构岩样的微观颗粒的大小及形状均不规则，颗粒排列杂乱，颗粒间结构松散甚至有孔洞；似羽状结构岩样微观结构的结构面不平整，颗粒间由一些晶体连接为一个整体相对紧密，但结构面也伴有微裂隙和孔洞的出现；片状结构岩样的微观颗粒排列有序、紧密，结构面比较平滑、完整，无孔洞和微裂隙。

参考文献

[1]冯文凯,黄润秋,徐强.岩石的微观结构特征与其力学行为启示[J].水土保持研究.2009,16(6):26-29.

[2]赵永红,黄杰藩,王仁.岩石微裂隙发育的扫描电镜即时观测研究[J].岩石力学与工程学报.1992,11(3):284-294.

[3]李术才,李树忱,朱维申,简浩,王刚.裂隙水对节理岩体裂隙扩展影响的CT实时扫描试验研究[J].岩石力学与工程学报.1992,11(3):3584-3590.

[4]倪骁慧,朱德珍,赵杰,李道伟,冯夏庭.岩石破裂全程数字化细观损伤力学试验研究[J].岩土力学.2009, 30 (11):3283-3290.

[5]倪骁慧,李晓娟,朱德珍,杜时贵.不同频率循环荷载作用下花岗岩细观疲劳损伤量化试验研究[J].岩土力学.2012, 33 (2):422-427.