离子抛光/切割cp法

在页岩电镜制样时,通常会用到氩离子抛光/切割CP法。这个过程就是为了让样品表面变得更平整,减少损伤,让微观结构更真实地展现在研究者面前。页岩是一种常见的沉积岩,它形成于湖泊、河流三角洲或者海洋大陆架这些静水环境中,经过长时间的沉积、压实、脱水和重结晶才变成了现在的样子。这种岩石主要由黏土矿物还有少量碎屑矿物组成,像高岭石、蒙脱石、水云母这类成分都不少见。页岩的一个特点就是它很容易沿着层理分裂成薄片,所以才有了“页岩”这个名字。根据成分的不同,页岩可以分为钙质页岩、铁质页岩、硅质页岩等多种类型。物理性质上,它一般硬度不高,普氏硬度系数大约在1.5到3之间,但结构致密的话硬度也能达到4到5。抗风化能力也比较弱,地形上常常形成低山低谷,因为不透水还能当隔水层用。内部的微孔隙和微裂隙是储存页岩气的关键空间,孔径从小几十纳米到几微米不等。有机质含量高的话在特定条件下也能生成石油或天然气。金鉴实验室的高分辨扫描电镜(SEM)在研究中起到了重要作用,能把微观结构拍得特别清楚。鉴别有机质母质、黏土矿物、钙质超微化石还有储集岩都靠它帮忙。由于孔隙太小了,制备样品时必须采取特殊手段防止污染变形,不然结果就不准了。氩离子抛光这种技术就很先进,能解决机械研磨可能堵塞孔隙或者材质互相污染的问题。在这个过程中液氮冷却技术很关键,能消除热效应带来的影响。实验流程一般就是预磨、氩离子抛光/切割、固定喷金处理再加上SEM观察几步走。经过这样处理后得到的表面光滑平整适合做背散射电子成像技术(BSE)观察了。比如用高分辨场发射电镜看就能清楚看到碳酸盐、硅酸盐还有黄铁矿这些有机物是怎么分布的。工业上页岩的用处也很多。有些类型可以当建筑材料用在外墙地板上,或者去做砖瓦制造的原料用在陶瓷工业里头。在石油工业里面它还是烃源岩、储层和密封岩呢。像油母页岩蒸馏一下就能产生碳氢化合物作为能源来用了。