火山巖的氣孔構(gòu)造記錄了巖漿中揮發(fā)性氣體出溶、膨脹和逃逸的過程。通過對火山巖氣孔特征的詳細研究,有助于了解巖漿源區(qū)的揮發(fā)份含量和巖漿的上升噴發(fā)過程。目前用來研究火山巖中氣孔的方法普遍存在耗時費力、采集氣孔數(shù)據(jù)較少、易破壞樣品等問題。本文在通過計算機斷層掃描（工業(yè)CT）技術(shù)獲取玄武巖投影數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,使用商用軟件VG Studio MAX對樣品進行三維重構(gòu)和氣孔體積測量,再由開源軟件ImageJ對CT切片作圖像處理和二維形態(tài)學運算,同時開發(fā)程序代碼批量處理CT切片,快速獲取氣孔的含量及大小分布情況。結(jié)果表明:南海玄武巖樣品在三維空間中的氣孔體積分數(shù)為12.32%,大小分布呈現(xiàn)出對數(shù)正態(tài)分布的特點,等效球直徑和最大外接圓直徑分別集中分布在180～200μm、340～360μm的區(qū)間內(nèi)。剖面上二維切片中的氣孔含量有較大變化,但各個數(shù)值圍繞體積分數(shù)波動的幅度不大,并且與氣孔數(shù)密度呈顯著的正相關(guān)關(guān)系。同時,通過改進海底環(huán)境下火山巖中揮發(fā)份質(zhì)量分數(shù)的計算方法,得到該樣品氣孔體積全部轉(zhuǎn)換為CO₂或H₂O的質(zhì)量分數(shù)分別為0.233%、0.099%。研究認為,工... 

【文章來源】：巖礦測試. 2020,39(03)北大核心

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

氣孔的三維空間分布情況

玄武巖樣品在中國石油化工股份公司石油物探技術(shù)研究院使用微焦點錐束CT實驗設(shè)備(美國通用電氣公司)進行測試,設(shè)備型號為Phenix v|tome|x s,測試電壓150kV,束流220mA,檢測樣品的系統(tǒng)分辨率為19.9μm。典型的CT布局系統(tǒng)如圖1b所示,X射線源和探測器分別置于轉(zhuǎn)臺兩側(cè),轉(zhuǎn)臺帶動樣本360°旋轉(zhuǎn),每轉(zhuǎn)動一個微小的角度后,探測器會接收由X射線照射樣本獲得的投影圖數(shù)據(jù)。其原理是利用X射線在穿過物體的斷面時,會因物質(zhì)密度的不同而發(fā)生不同程度的衰減,計算機系統(tǒng)通過將衰減系數(shù)轉(zhuǎn)為灰度值,再經(jīng)過一系列校正后就可以重構(gòu)樣品的三維像素體圖像[29]。因此,CT圖像可以反映被檢測物體內(nèi)部物質(zhì)密度的分布關(guān)系。對于具有較大氣孔和簡單氣孔結(jié)構(gòu)的氣孔狀玄武巖,由于氣孔與基體密度差異大,CT圖像上的灰度會明顯不同(圖2d)。一般氣孔呈現(xiàn)灰度值較低的黑色,圖像軟件很容易借助灰度閾值分割,邊緣檢測,形態(tài)學運算(開閉、腐蝕膨脹等)等方法提取出巖石內(nèi)部的氣孔形貌,這一轉(zhuǎn)化過程所帶來的誤差也可忽略[31-32]。圖2 基于工業(yè)CT掃描的三種氣孔含量及大小分布統(tǒng)計方法

基于工業(yè)CT掃描的三種氣孔含量及大小分布統(tǒng)計方法

【參考文獻】：
期刊論文
[1]天池火山三期浮巖氣孔形態(tài)的復雜性及其動力學成因[J]. 彭年,朱曉艷,劉永順,聶保鋒,李蘇.  地學前緣. 2019(06)
[2]青藏高原古高程重建研究現(xiàn)狀[J]. 馮偉,楊淑芬,黃若寒,姚麗潔,馮盈.  世界地質(zhì). 2019(03)
[3]基于掃描電鏡和JMicroVision圖像分析軟件的泥頁巖孔隙結(jié)構(gòu)表征研究[J]. 戚明輝,李君軍,曹茜.  巖礦測試. 2019(03)
[4]地質(zhì)多孔介質(zhì)成像技術(shù)現(xiàn)狀與進展[J]. 王海濤,楊葉,張晉言,耿尊博.  地球物理學進展. 2019(01)
[5]高效無損巖心孔隙度精確測量新方法[J]. 賈寧洪,呂偉峰,常天全,李彤,楊濟如,馬德勝,程林松,劉慶杰,楊勝建.  石油學報. 2018(07)
[6]利用納米透射X射線顯微成像技術(shù)研究頁巖有機孔三維結(jié)構(gòu)特征[J]. 王羽,汪麗華,王建強,姜政,金嬋,王彥飛.  巖礦測試. 2017(06)
[7]基于SEM圖像灰度水平的頁巖孔隙分割方法研究[J]. 王羽,金嬋,汪麗華,王建強,姜政,王彥飛.  巖礦測試. 2016(06)
[8]微焦X射線掃描成像技術(shù)在巖石物性特征研究的現(xiàn)狀[J]. 盧樹參,許紅,陳勇,張海洋,王修齊,張威威.  海洋地質(zhì)前沿. 2016(03)
[9]利用三維CT掃描技術(shù)定量計算熔巖流氣泡體積的研究與實現(xiàn)[J]. 張茂亮,劉真,陳德峰,郭正府,郭文峰.  巖石學報. 2014(12)
[10]基于灰度CT圖像的巖石孔隙分形維數(shù)計算[J]. 彭瑞東,楊彥從,鞠楊,毛靈濤,楊永明.  科學通報. 2011(26)



本文編號：3030781