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Scale dependence of textural alignment in shales quantified using electron microscopy
Marine and Petroleum Geology ( IF 4.2 ) Pub Date : 2020-12-01 , DOI: 10.1016/j.marpetgeo.2020.104707 Maor Kaduri , Maoz Dor , Ruarri J. Day-Stirrat , Simon Emmanuel
Marine and Petroleum Geology ( IF 4.2 ) Pub Date : 2020-12-01 , DOI: 10.1016/j.marpetgeo.2020.104707 Maor Kaduri , Maoz Dor , Ruarri J. Day-Stirrat , Simon Emmanuel
Abstract Textural alignment is the primary cause of anisotropy associated with the permeability and mechanical and acoustic properties of rocks. Although particle alignment in shales is known to be influenced by burial depth, mineralogical composition, and diagenetic history, understanding how these influence image-based measures of compaction at the micrometer to nanometer scale is not well understood. Here, we use a novel method, which combines scanning electron microscopy and image analysis algorithms, to quantify clay alignment in sedimentary rocks. For a given field of view, the alignment intensity in shales from the Podhale Basin in Poland is positively correlated with clay content based on image analysis. However, our analysis also shows that the intensity is strongly dependent on the spatial scale of imaging: as magnification increases and the field of view in the SEM images decreases, the alignment intensity drops. Therefore, in images with small fields of view, clay alignment is determined by the presence of localized equant silicate mineral grains, which effectively hinder the alignment process at the micrometer scale. By contrast, in images with larger fields of view, alignment intensity is determined by the overall compaction state. We also show that when the field of view is constant, alignment intensity decreases with pixel density, and we suggest a range of operating parameters required for obtaining optimum values for alignment intensity from SEM images of shales.
中文翻译:
使用电子显微镜量化的页岩中纹理排列的尺度依赖性
摘要 纹理排列是与岩石的渗透性、力学和声学特性相关的各向异性的主要原因。尽管已知页岩中的颗粒排列受埋藏深度、矿物组成和成岩历史的影响,但了解这些如何影响微米到纳米尺度的基于图像的压实测量尚不清楚。在这里,我们使用一种结合扫描电子显微镜和图像分析算法的新方法来量化沉积岩中的粘土排列。对于给定的视场,来自波兰 Podhale 盆地的页岩的排列强度与基于图像分析的粘土含量呈正相关。然而,我们的分析还表明,强度强烈依赖于成像的空间尺度:随着放大倍数的增加和 SEM 图像中的视野减小,对准强度下降。因此,在小视场图像中,粘土排列是由局部等量硅酸盐矿物颗粒的存在决定的,这有效地阻碍了微米尺度的排列过程。相比之下,在具有较大视场的图像中,对齐强度由整体压实状态决定。我们还表明,当视场恒定时,排列强度随像素密度而降低,并且我们建议了从页岩的 SEM 图像中获得排列强度最佳值所需的一系列操作参数。粘土排列是由局部等量硅酸盐矿物颗粒的存在决定的,这有效地阻碍了微米级的排列过程。相比之下,在具有较大视场的图像中,对齐强度由整体压实状态决定。我们还表明,当视场恒定时,排列强度随像素密度而降低,并且我们建议了从页岩的 SEM 图像中获得排列强度最佳值所需的一系列操作参数。粘土排列是由局部等量硅酸盐矿物颗粒的存在决定的,这有效地阻碍了微米级的排列过程。相比之下,在具有较大视场的图像中,对齐强度由整体压实状态决定。我们还表明,当视场恒定时,排列强度随像素密度而降低,并且我们建议了从页岩的 SEM 图像中获得排列强度最佳值所需的一系列操作参数。
更新日期:2020-12-01
中文翻译:
使用电子显微镜量化的页岩中纹理排列的尺度依赖性
摘要 纹理排列是与岩石的渗透性、力学和声学特性相关的各向异性的主要原因。尽管已知页岩中的颗粒排列受埋藏深度、矿物组成和成岩历史的影响,但了解这些如何影响微米到纳米尺度的基于图像的压实测量尚不清楚。在这里,我们使用一种结合扫描电子显微镜和图像分析算法的新方法来量化沉积岩中的粘土排列。对于给定的视场,来自波兰 Podhale 盆地的页岩的排列强度与基于图像分析的粘土含量呈正相关。然而,我们的分析还表明,强度强烈依赖于成像的空间尺度:随着放大倍数的增加和 SEM 图像中的视野减小,对准强度下降。因此,在小视场图像中,粘土排列是由局部等量硅酸盐矿物颗粒的存在决定的,这有效地阻碍了微米尺度的排列过程。相比之下,在具有较大视场的图像中,对齐强度由整体压实状态决定。我们还表明,当视场恒定时,排列强度随像素密度而降低,并且我们建议了从页岩的 SEM 图像中获得排列强度最佳值所需的一系列操作参数。粘土排列是由局部等量硅酸盐矿物颗粒的存在决定的,这有效地阻碍了微米级的排列过程。相比之下,在具有较大视场的图像中,对齐强度由整体压实状态决定。我们还表明,当视场恒定时,排列强度随像素密度而降低,并且我们建议了从页岩的 SEM 图像中获得排列强度最佳值所需的一系列操作参数。粘土排列是由局部等量硅酸盐矿物颗粒的存在决定的,这有效地阻碍了微米级的排列过程。相比之下,在具有较大视场的图像中,对齐强度由整体压实状态决定。我们还表明,当视场恒定时,排列强度随像素密度而降低,并且我们建议了从页岩的 SEM 图像中获得排列强度最佳值所需的一系列操作参数。