基于计算机断层扫描的火山岩气孔含量及大小分布特征无损快速分析
发布时间：2021-02-12 11:19
火山岩的气孔构造记录了岩浆中挥发性气体出溶、膨胀和逃逸的过程。通过对火山岩气孔特征的详细研究,有助于了解岩浆源区的挥发份含量和岩浆的上升喷发过程。目前用来研究火山岩中气孔的方法普遍存在耗时费力、采集气孔数据较少、易破坏样品等问题。本文在通过计算机断层扫描（工业CT）技术获取玄武岩投影数据的基础上,使用商用软件VG Studio MAX对样品进行三维重构和气孔体积测量,再由开源软件ImageJ对CT切片作图像处理和二维形态学运算,同时开发程序代码批量处理CT切片,快速获取气孔的含量及大小分布情况。结果表明:南海玄武岩样品在三维空间中的气孔体积分数为12.32%,大小分布呈现出对数正态分布的特点,等效球直径和最大外接圆直径分别集中分布在180～200μm、340～360μm的区间内。剖面上二维切片中的气孔含量有较大变化,但各个数值围绕体积分数波动的幅度不大,并且与气孔数密度呈显著的正相关关系。同时,通过改进海底环境下火山岩中挥发份质量分数的计算方法,得到该样品气孔体积全部转换为CO2或H2O的质量分数分别为0.233%、0.099%。研究认为,工...
【文章来源】：岩矿测试. 2020,39(03)北大核心
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
气孔的三维空间分布情况
玄武岩样品在中国石油化工股份公司石油物探技术研究院使用微焦点锥束CT实验设备(美国通用电气公司)进行测试,设备型号为Phenix v|tome|x s,测试电压150kV,束流220mA,检测样品的系统分辨率为19.9μm。典型的CT布局系统如图1b所示,X射线源和探测器分别置于转台两侧,转台带动样本360°旋转,每转动一个微小的角度后,探测器会接收由X射线照射样本获得的投影图数据。其原理是利用X射线在穿过物体的断面时,会因物质密度的不同而发生不同程度的衰减,计算机系统通过将衰减系数转为灰度值,再经过一系列校正后就可以重构样品的三维像素体图像[29]。因此,CT图像可以反映被检测物体内部物质密度的分布关系。对于具有较大气孔和简单气孔结构的气孔状玄武岩,由于气孔与基体密度差异大,CT图像上的灰度会明显不同(图2d)。一般气孔呈现灰度值较低的黑色,图像软件很容易借助灰度阈值分割,边缘检测,形态学运算(开闭、腐蚀膨胀等)等方法提取出岩石内部的气孔形貌,这一转化过程所带来的误差也可忽略[31-32]。图2 基于工业CT扫描的三种气孔含量及大小分布统计方法
基于工业CT扫描的三种气孔含量及大小分布统计方法
【参考文献】：
期刊论文
[1]天池火山三期浮岩气孔形态的复杂性及其动力学成因[J]. 彭年,朱晓艳,刘永顺,聂保锋,李苏. 地学前缘. 2019(06)
[2]青藏高原古高程重建研究现状[J]. 冯伟,杨淑芬,黄若寒,姚丽洁,冯盈. 世界地质. 2019(03)
[3]基于扫描电镜和JMicroVision图像分析软件的泥页岩孔隙结构表征研究[J]. 戚明辉,李君军,曹茜. 岩矿测试. 2019(03)
[4]地质多孔介质成像技术现状与进展[J]. 王海涛,杨叶,张晋言,耿尊博. 地球物理学进展. 2019(01)
[5]高效无损岩心孔隙度精确测量新方法[J]. 贾宁洪,吕伟峰,常天全,李彤,杨济如,马德胜,程林松,刘庆杰,杨胜建. 石油学报. 2018(07)
[6]利用纳米透射X射线显微成像技术研究页岩有机孔三维结构特征[J]. 王羽,汪丽华,王建强,姜政,金婵,王彦飞. 岩矿测试. 2017(06)
[7]基于SEM图像灰度水平的页岩孔隙分割方法研究[J]. 王羽,金婵,汪丽华,王建强,姜政,王彦飞. 岩矿测试. 2016(06)
[8]微焦X射线扫描成像技术在岩石物性特征研究的现状[J]. 卢树参,许红,陈勇,张海洋,王修齐,张威威. 海洋地质前沿. 2016(03)
[9]利用三维CT扫描技术定量计算熔岩流气泡体积的研究与实现[J]. 张茂亮,刘真,陈德峰,郭正府,郭文峰. 岩石学报. 2014(12)
[10]基于灰度CT图像的岩石孔隙分形维数计算[J]. 彭瑞东,杨彦从,鞠杨,毛灵涛,杨永明. 科学通报. 2011(26)
本文编号：3030781
【文章来源】：岩矿测试. 2020,39(03)北大核心
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
气孔的三维空间分布情况
玄武岩样品在中国石油化工股份公司石油物探技术研究院使用微焦点锥束CT实验设备(美国通用电气公司)进行测试,设备型号为Phenix v|tome|x s,测试电压150kV,束流220mA,检测样品的系统分辨率为19.9μm。典型的CT布局系统如图1b所示,X射线源和探测器分别置于转台两侧,转台带动样本360°旋转,每转动一个微小的角度后,探测器会接收由X射线照射样本获得的投影图数据。其原理是利用X射线在穿过物体的断面时,会因物质密度的不同而发生不同程度的衰减,计算机系统通过将衰减系数转为灰度值,再经过一系列校正后就可以重构样品的三维像素体图像[29]。因此,CT图像可以反映被检测物体内部物质密度的分布关系。对于具有较大气孔和简单气孔结构的气孔状玄武岩,由于气孔与基体密度差异大,CT图像上的灰度会明显不同(图2d)。一般气孔呈现灰度值较低的黑色,图像软件很容易借助灰度阈值分割,边缘检测,形态学运算(开闭、腐蚀膨胀等)等方法提取出岩石内部的气孔形貌,这一转化过程所带来的误差也可忽略[31-32]。图2 基于工业CT扫描的三种气孔含量及大小分布统计方法
基于工业CT扫描的三种气孔含量及大小分布统计方法
【参考文献】：
期刊论文
[1]天池火山三期浮岩气孔形态的复杂性及其动力学成因[J]. 彭年,朱晓艳,刘永顺,聂保锋,李苏. 地学前缘. 2019(06)
[2]青藏高原古高程重建研究现状[J]. 冯伟,杨淑芬,黄若寒,姚丽洁,冯盈. 世界地质. 2019(03)
[3]基于扫描电镜和JMicroVision图像分析软件的泥页岩孔隙结构表征研究[J]. 戚明辉,李君军,曹茜. 岩矿测试. 2019(03)
[4]地质多孔介质成像技术现状与进展[J]. 王海涛,杨叶,张晋言,耿尊博. 地球物理学进展. 2019(01)
[5]高效无损岩心孔隙度精确测量新方法[J]. 贾宁洪,吕伟峰,常天全,李彤,杨济如,马德胜,程林松,刘庆杰,杨胜建. 石油学报. 2018(07)
[6]利用纳米透射X射线显微成像技术研究页岩有机孔三维结构特征[J]. 王羽,汪丽华,王建强,姜政,金婵,王彦飞. 岩矿测试. 2017(06)
[7]基于SEM图像灰度水平的页岩孔隙分割方法研究[J]. 王羽,金婵,汪丽华,王建强,姜政,王彦飞. 岩矿测试. 2016(06)
[8]微焦X射线扫描成像技术在岩石物性特征研究的现状[J]. 卢树参,许红,陈勇,张海洋,王修齐,张威威. 海洋地质前沿. 2016(03)
[9]利用三维CT扫描技术定量计算熔岩流气泡体积的研究与实现[J]. 张茂亮,刘真,陈德峰,郭正府,郭文峰. 岩石学报. 2014(12)
[10]基于灰度CT图像的岩石孔隙分形维数计算[J]. 彭瑞东,杨彦从,鞠杨,毛灵涛,杨永明. 科学通报. 2011(26)
本文编号：3030781
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