一种可重复的扫描电子显微镜（SEM）表面成像技术，用于监测气体与岩石相互作用过程中的微观结构变化

《Greenhouse Gases: Science and Technology》：A Reproducible SEM Surface Imaging Protocol for Monitoring Microstructural Changes During Gas–Rock Interactions

　　

摘要

可靠地表征岩石样品中的矿物学和结构变化对于理解流体-岩石相互作用至关重要，尤其是在模拟地下条件的实验研究中。本研究提出了一种可重复的扫描电子显微镜（SEM）分析方法，用于在受控温度和压力条件下对岩石表面进行暴露于CO₂前后的分析。该协议能够精确地重新定位观察区域，从而可以直接比较诸如矿物溶解、次生沉淀和孔隙度演变等微观结构特征。通过将SEM与数字图像分析和专家岩石学解释相结合，该方法提高了比较研究的可重复性和定量严谨性。详细描述了从样品制备到暴露后成像的完整实验流程，强调了空间参考和表面保护的重要性。通过一个案例研究来演示该协议，该研究使用了来自西班牙埃布罗盆地中始新世的碎屑砂岩样品，这些样品代表了潜在的储层岩石。样品在受控条件下（8 MPa、40°C、30天）暴露于超临界CO₂中，要么是干燥状态，要么是与CO₂饱和的盐水接触。结果表明，盐水介导的CO₂暴露导致了选择性矿物溶解、颗粒脱落和孔隙度增加，表明其具有相对较高的地球化学活性。相比之下，干燥CO₂暴露引起的变化很小，这表明流体的存在对化学相互作用至关重要。所提出的协议能够进行详细的离散时间表面表征，并为评估地质储存环境中的岩石-CO₂相互作用提供了一个可靠的框架。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。