便携式光谱岩心扫描仪DMTCoreScan3便携式光谱岩心扫描仪DMTCoreScan3便携式光谱岩心扫描仪DMTCoreScan3

对于国家和省级实物地质资料馆藏机构而言，入库保管的岩心是经过精心筛选的，具有代表性、典型性和特殊性，这些岩心数量少、代表性强、利用价值大，具有不可替代性，应尽可能的永久保管。

馆藏珍贵岩心的永久保管与取样测试服务是矛盾的，因为传统的取样测试需要破坏岩心,而岩心扫描技术最大的优点是不必取样、不破坏岩心，又能最大限度地挖掘、提取岩心中蕴含的各种信息，是同时实现岩心长期保管和服务利用的最佳手段。此外，岩心扫描后，其内部蕴含的信息从岩石载体转变为电子载体，解决了岩心体积大、质量大、存储成本高、不便于移动等难题，获取的电子数据可以轻而易举地上网服务，能够极大地提高服务效率。

技术方法的发展日新月异，目前能够通过岩心扫描技术获取的岩心数据种类多达10余种；但是并不是所有种类的岩心都适用于各种扫描技术方法，对于实物地质资料馆藏机构而言，应综合考虑扫描目的以及不同扫描技术方法对岩心性状的要求和工作成本等多种因素，为不同种类的岩心，选择合适的扫描技术方法，达到既能降低工作量与工作成本，又能提高工作成效的目的。我们汇总目前已经应用成熟的岩心扫描技术方法，总结每一种技术方法的应用原理、适用范围、对岩心的要求、扫描速度及扫描精度等，对不同种类岩心适用的扫描方法提出建议，为实物地质资料馆购置岩心扫描设备，开展岩心扫描提供参考。

岩心扫描是指将地质工作中形成的岩矿心，通过仪器扫描、数码照相等方法，转化成计算机可存储、处理的文字、图像、数据等信息，对信息进行处理，以数据库的形式进行存储，利用输出设备和系统进行信息展示的过程。岩心扫描技术不需要对岩心进行取样，可连续、批量地提取、分析岩心表面及内部蕴含的物化信息，且不对岩心造成破坏，与传统的实验室测试分析相比，岩心扫描具有以下特点：

1.岩心扫描借助各种声、光、电、射线等信号，不必取样、不破坏岩心，可以反复重复测试，是一种无损的测试分析手段。

2.岩心扫描测试的数据往往是批量的、连续的，获取数据的种类丰富，数据量大。

3.测试的速度快，在扫描的过程中即可获得数据。

4.大多数岩心扫描技术获得的数据是基于对岩心表面测试点范围内的分析测试，测试的范围小，因此容易受局部特征影响，其测试精度一般不如实验室测试的精度高。

【岩心扫描信息采集技术方法的种类】

目前应用成熟的岩心扫描信息采集技术方法种类很多，大体可分为三类：一是获取实物表面图像信息；二是获取实物表面的各类化学参数信息，三是获取实物内部的物理参数信息，详细情况汇总如下：

【岩心扫描技术方法汇总】

【岩心扫描信息采集的原理及用途】

【（1）白光扫描】①原理：岩心外表面的光信号经传感器转换为电信号，用集成芯片进行采样和各种处理后传送给计算机，完成岩心表面图像的采集，采用白平衡技术、分色校正技术、高分辨率图像拼接融合等方法，保证岩心图像的高质量。

②用途：岩心表面图像是岩心能够展示的最直接、最基础的信息，最早应用于石油勘查，目前该项技术已经广泛应用于固体矿产勘查、科学研究等领域。很多岩心在长期保管后，由于风化作用，其表面颜色及含油特征等都发生了很大变化，很难反映原始的岩矿实际，给观察利用带来很大困难，因此在岩心取心初期即对岩心进行扫描，可保留其最原始的表面图像信息。

在固体矿产勘查领域，岩心扫描图像可以用于对比观察，通过综合观察岩心扫描图像、岩性描述及其他测试分析数据等，可以对岩心有初步的认识，甚至可以对一些矿物进行初步的鉴定（图1）；在油气勘查领域，利用表面图像中颜色的差异，可以对岩心的粒度、孔隙度、裂隙度等进行半定量的计算。

【（2）荧光扫描】①原理：荧光扫描通过特殊的紫外光源照射岩心，有机质在紫外光的激发下能发出荧光，通过荧光信号采集、处理，含油岩心以其所含烃类物质的荧光特性显示出明显的可识别性（图2），在图像中对其面积进行定量计算，得到含油指数等综合数据。

②用途：应用图像处理及模式识别理论和数学地质方法，进行层理分析、荧光评级、裂缝分析、孔洞分析和砂砾岩砾石定量分析计算，并自动生成图文报表，为研究部门迅速准确地提供各种相应的研究数据，为油气田的储层精细评价、油藏精细描述及成像测井定量分析等相关技术的发展起到很大的推动作用。因此可以通过荧光扫描确定油气勘查岩心或岩屑的含油性质、含油级别及含油饱满程度等。

【2.化学参数信息采集】岩心的化学参数主要是矿物构成和元素浓度。在矿物构成扫描方面，主要应用颜色光谱技术，该技术起源于遥感领域应用的“地物光谱”；在元素浓度扫描方面，X射线荧光光谱（简称XRF）分析技术是一种新的分析技术，但经过多年的探索以后，现在已经完全应用成熟，广泛应用于冶金、地质、有色、建材、商检、环保、卫生等各个领域。

【（1）高光谱矿物扫描分析】①原理：基于反射光谱分析技术，利用光谱仪采集和测量岩心在4002500nm波长范围内的反射波谱，依据其光谱诊断性特征来计算和识别不同的矿物，最终形成矿物学信息。

②测试矿物种类：目前市场应用成熟的技术为中低温蚀变矿物（一般为含水硅酸盐矿物）的识别。如在可见光近红外区域（4001000nm）可识别矿物：铁氧化物矿物、含铁矿物、稀土矿物等；在短波红外区域（10002500nm）可识别矿物：烃类物质、含羟基类矿物、磷酸盐类矿物、硫酸盐类矿物、碳酸盐类矿物等，具体见表2。此外据调研，高温蚀变矿物（无水硅酸盐矿物，如石英，长石，辉石，石榴子石，橄榄石等）的光谱扫描技术在实验室也已经成熟，但尚未做市场应用。

【高光谱技术识别矿物种类汇总：】

AlOH：钠云母、白云母、伊利石、叶蜡石、蒙脱石、高岭石等。

FeOH：绿脱石、铁蒙脱石等。

MgOH：绿泥石、滑石、绿帘石、金云母、叶蛇纹石、透闪石、角闪石等。

SiOH：乳白石英石、异极矿等。

碳酸盐类：方解石、白云石、铁白云石、菱镁矿、菱铁矿等。

硫酸盐类：明矾石、黄钾铁钒、石膏。

③用途：在固体矿产勘查领域，矿体往往与蚀变作用在空间上具有某种特定的关系，如斑岩型铜、钼矿的矿体往往与钾化带（特征矿物为钾长石、黑云母、石英）和石英绢云母化带（特征矿物为石英、绢云母、黄铁矿）关系紧密，可作为寻找斑岩型铜矿标志；而钨、锡、钼、铋等高温矿物，也常与云英岩化（特征矿物为石英和白云母）等高温蚀变作用关系紧密。蚀变作用的发育范围大于矿体的范围或与矿体有固定的上下关系，因此通过对矿山岩心进行高光谱扫描，掌握重要蚀变作用的发育特征，从而可以在空间上预测矿体的产出位置。

【（2）XRF岩心扫描】①原理：X射线荧光光谱（XRF）分析技术根据分辨X射线的方式，分为波长色散X射线荧光光谱仪（WDXRF）和能量色散X射线荧光光谱仪（EDXRF）。X射线是一种波长较短的电磁辐射，通常是指能量范围在0.1—100KeV的光子。当用高能电子照射试样时，入射电子被试样中的电子减速，会产生波长连续X射线谱。如果入射光束为X射线，试样中的元素内层电子受其激发，可产生特征X射线，称为二次X射线，或称为X射线荧光。通过分析试样中不同元素产生的荧光X射线波长（或能量）和强度，可以获得试样中的元素组成与含量信息，达到定性和定量分析的目的。

②测试元素种类：利用XRF分析技术可以同时测量样品中从铝AI（或Mg）到铀U的绝大部分元素的浓度分布图，从微量到高浓度均能反映出来。

③用途：提供岩心样本的化学数据，一般用于陆地、海洋、湖泊、河口、冰河的沉积岩心分析，研究沉积环境和古气候。如通过对Fe、Ca、K、Si、Al、Ti、Zr、Sr等元素含量的变化（图4），转化为沉积物中Fe2O3、CaO、K2O、SiO2、Al2O3、TiO2等化合物含量的变化，综合其磁化率、孢粉、硅藻、矿物、色素等多种指标，对环境指标和古环境演化进行重建。