显微CT技术在地质领域中的应用

显微CT技术在地质领域中的应用

1、 引言

显微 CT 技术是一项通过利用 X 射线对微观样品进行高分辨率成像的先进技术，是研究和解决地质学问题的重要工具，在地质行业发挥着不可或缺的作用。本文将介绍显微 CT 技术的基本原理、发展历程以及其在地质行业的特殊应用。

2、 显微 CT 技术简介

显微 CT 技术利用 X 射线照射样品，通过探测器记录透射的 X 射线强度分布，再利用计算机算法重构出样品的三维内部结构。其独特之处在于能够在非破坏的情况下，提供高分辨率和全方位的三维图像。

1. 显微 CT 技术的发展历程

显微 CT 技术主要用于微观尺度下的样品成像，其发展历程包括几个阶段：

1990 - 2000：显微 CT 技术开始应用于生物学、材料科学等领域，但分辨率和样品大小受到限制。

2000 - 2010：随着 X 射线源和探测器的技术进步，显微 CT 的分辨率和成像质量得到了极大的提升。

2010 - 至今：显微 CT 应用于更多领域，如地质学、考古学等，取得了显著成就。

2.显微 CT 技术的特点

显微 CT 技术是在工业 CT 技术的分支，同时又具有其独特的特点：

• 高分辨率成像：显微 CT 技术能够实现亚微米级别的分辨率，可以清晰显示微观结构，揭示样品内部的细节特征。

• 非破坏性检测：相比传统的样品制备方法，显微 CT 技术不需要对样品进行任何破坏性处理，保持了样品的完整性，可以多次扫描同一样品。

• 三维重建：通过显微 CT 技术获得的数据可以进行三维重建，使得研究人员能够全方位地了解样品的内部结构。

• 体积小安装便捷：相较于传统工业 CT 设备，显微 CT 尤其是台式显微 CT 具备更小的体积，对安装环境的要求少，无需配置特殊电源线即可使用。

3、 显微 CT 技术在地质行业的应用

1.岩石矿物学研究

显微 CT 技术能够对岩石、矿物样品进行高分辨率成像，揭示其中的微观结构特征，为岩石成因和性质的研究提供了重要依据。

【1】钙质砂岩的 3D 渲染体积（左列）按其当量直径 (ED) 进行颜色编码的孔隙体积（右列）

2.古生物学研究

应用显微 CT 技术对古生物化石进行扫描，可以获得其内部骨骼结构等信息，为古生物学家研究古代生物的形态特征提供了重要参考。

【2】盾皮鱼类 Compagopiscis 间侧片(IL)和牙齿组织学显微成像及三维虚拟重建

3.岩心研究

显微 CT 技术在岩心研究中具有重要应用，可以对岩心样本进行非破坏性的三维成像，揭示其中的孔隙结构、矿物组成等信息，为油气勘探和储层评价提供了重要依据。

【3】不同压力条件下显示致密储层中不同的石油构造

4.矿床勘探与开采

显微 CT 技术可以用于矿石样品的内部成分分析，帮助矿床勘探人员准确定位矿体位置和估计矿石储量。

5.地下水资源研究

显微 CT 技术可用于地下水储层的孔隙结构、渗透性等参数的研究，为地下水资源的开采和管理提供科学依据。

2023 年 9 月 18-21 日期间，复纳科技携手 NEOSAN 显微 CT 参加了 2023 中国地质学会年会，同时分享了其在地质行业相关的应用案例：

样品为页岩，以 900nm 像素大小扫描，显示矿物的分布及其典型薄层之间的断裂形态

样品为碳酸盐，以 1.8μm 像素大小扫描，无损地显示其内部 3D 微观结构

总结

显微CT技术作为一种高分辨率、非破坏性的成像技术，为地质学研究提供了独特的视角。其在地质行业的应用，为岩石矿物学研究、古生物学研究、矿床勘探与开采以及地下水资源研究等领域带来了显著的进展，促进了地质科学的发展和矿产资源的有效开发利用。

关于 NEOSCAN 显微 CT  

NEOSCAN 是一家专注于设计和生产显微 CT 仪器的公司，由 Alexander Sasov 创立于比利时。目前 NEOSCAN 推出三款显微 CT 产品：N60、N70、N80，可在不破坏样品的同时，得到样品的结构信息（空腔孔隙）、密度信息（组分差异），同时可以输出三维模型，进行仿真分析。

N80 高分辨台式显微 CT

了解更多NEOSCAN 台式显微 CT 产品详情与应用案例，欢迎联系我们。

参考文献

【1】 Cnudde, V., Boone, M.N., ”High-resolution X-ray computed tomography in geosciences: a review of the current technology and applications”, Earth Science Reviews (2013), doi: 10.1016/j.earscirev.2013.04.003

【2】Sanchez S, Dupret V, Tafforeau P, et al. 3D microstructural architecture of muscle attachments in extant and fossil vertebrates revealed by synchrotron microtomography PLoS One, 2013, 8(2): e56992

【3】Yang S, et al.(2022) Pore structure and fluid distribution of tight sandstone by the combined use of SEM, MICP and X-ray micro-CT. Journal of Petroleum Science and Engineering. 208,109241.