飞纳电镜在地质行业矿物成分探究中的应用
你是否也曾对天上的流星许下愿望？你是否也曾对划过的流星充满好奇？这“天外来客”是宇宙派来的信使吗？在来到我们的家园之前，它们过去的行踪是怎样的呢？
到达地球后，这些“天外来客”长什么样呢？
大部分流星在落到地面之前，会被消耗殆尽，只有少部分会掉到地面上，这些 “天外来客”，我们称之为 “陨石”。这些在天上闪着光的流星，其实也就是一块块的石头。那么这些远道而来的石头，它们表面形貌是怎么样的呢，成分是什么呢，我们通过扫描电镜来一探究竟！
陨石含有地球上不常见的矿物组合，或者地球上没有的球粒结构，通过研究陨石可以获得对太阳系的物质起源、组成和演化的认识。我们来看一下这个陨石，在扫描电镜下的形貌以及成分，解密一下这是什么种类的陨石吧。
扫描电镜下陨石的金相图
陨石的金相组织图中，不同灰度的区域，代表着不同的成分，我们通过能谱面扫 Mapping 来进一步判断这些区域中都包含哪些成分，从而判断陨石的具体种类。
陨石的能谱 Mapping 结果
陨石的元素含量结果
结合能谱 Mapping 及成分结果，我们可以看出，这块陨石的元素主要是 Si，Mg，Fe 等，铁镍金属含量小于 30 %，是典型的石陨石。
陨石 - 自动矿物分析
自动矿物分析 -- Maps Mineralogy（图片来源于赛默飞）
自动矿物分析软件 Maps Mineralogy 是一种先进的全自动空间矿物分析解决方案，基于最先进的超高分辨率成像硬件，分析效率高，性能优越，可以提供准确、可靠且具有统计意义的数据。该软件可以帮助油气研发实验室、科研机构、高效及数字岩石服务商等应对多种成像及矿物分析挑战，也可为选矿专家提供专业、可靠、高度定制化的报告模板，以进行颗粒、矿物连生关系等高级分析。
陨石属于地质行业的一个分支 -- 矿物研究，那么，扫描电镜除了可以观察陨石的形貌及测量成分之外，在地质行业中，还可以做些什么呢？
1. 矿石颗粒的尺寸测量及统计分析
矿石分布 -- 颗粒统计分析测量系统
矿石颗粒统计分析结果
在该文献中，作者使用矿山尾矿石来制造磁性流体，其中通过扫描电镜以及能谱（EDS）确定矿物的大小，几何形状以及成分等，并探究了不同粒径分布的矿石对于磁性流体行成过程的影响。作者使用飞纳电镜能谱一体机 Phenom ProX 及附带的 Particle Metric 颗粒统计分析测量系统，进行矿石颗粒的快速可视化分析。该系统可以随时获取各种颗粒的面积、当量直径、表面积、外接圆直径、比表面积、周长、宽高比、充实度、伸长率、灰度等级、长轴、短轴长度（椭圆）、凸壳体、重心、像素点数、凸状物等数据，大量节省了科研时间，提高了科研效率。【参考文献：Quitian, G., Saldarriaga, W. & Rojas, N. Making a Magnetorheological Fluid from Mining Tailings. Metall Mater Trans B 48, 3401–3406 (2017).】
2. 矿物中微量元素快速筛查
FeatureScan 系统工作流程
矿石中目标矿物的含量一般都很低，寻找较麻烦，通过飞纳电镜的全自动分析扫描软件--FeatureScan，可以快速寻找目标物相，对矿石的品位分析有很大帮助。可以帮助科研人员大幅减少重复劳动，提高至少 5 倍以上的工作效率，并能够通过对整个样品地毯式扫描，确保取图无遗漏，提高搜索的精确度。
3. 压裂液的形貌观察及孔径分析
压裂液微观形貌（温控样品杯）
压裂液的微观结构表征，对于压裂液性能的分析具有重要的指导作用。但由于压裂液含有水、油等液体，不能使用扫描电镜直接观察，可使用配备温控杯的飞纳电镜，对样品快速冷冻后，进行表面形貌观察。
同时也可以通过飞纳电镜的孔径统计分析测量系统，对压裂液微观孔洞尺寸及分布进行统计，一键生成数据报告。
4. 沉积岩微观形貌及成分分析
沉积岩的扫描电镜图（左）和 EDS 面扫成分分析（右）
纹层是沉积岩中最小最薄的原始沉积层，纹层的形成大多与一年中的季节变化有关、由沉积物物源的变化而形成，因此通过纹层可以反演古环境和古气候的变化。通过扫描电镜来观察纹岩层的纹理、颗粒大小、形貌以及成分信息，有助于进一步推算沉积年代，当时气候、降水情况等。
5. 粘土矿物
粘土在扫描电镜下的形貌
粘土矿物在石油生成、运移、聚集及油气勘探开发研究中的重要作用。粘土矿物是以微米为计量单位的质点，一般粘土矿物仅为几个微米，用普通的光学显微镜已经很难区分粘土矿物的成分、形态及分布特征。利用扫描电镜和能谱分析可以弥补这一不足之处。使用扫描电镜，可以对粘土进行以下三个方面的研究：
· 研究粘上矿物的形态及分布，来确定成岩作用过程、成岩阶段及次生变化；
· 研究粘上矿物的共生组合及变化，来确定成岩环境及地球化学背景，如温度、压力、酸碱度；
· 对粘上矿物的成分分析（结合 X 衍射分析），确定埋藏深度、恢复盆地埋藏史及热演化史、反映油气成熟度。
飞纳台式扫描电镜在反映物质微观形貌和元素上具有自动化程度高、分辨率高、样品制备简单等优点，广泛应用于不同领域的研究，在地质领域发挥着非常重要的作用。
