[發明專利]一種碳酸鹽巖溶蝕過程可視化定量和定性評價方法

在審

• 申請號: 201811481479.X
• 申請日: 2018-12-05
• 公開（公告）號: CN109612914A
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發明（設計）人: 張中儉;陳曉鵬;張彬;林達明
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（北京）
• 主分類號: G01N17/00
• 分類號: G01N17/00
• 代理公司: 深圳市道臻知識產權代理有限公司 44360
• 代理人: 陳琳;孟智廣

本發明公開了一種碳酸鹽巖溶蝕過程可視化定量和定性評價方法，其中，包括步驟：碳酸鹽巖樣品表面磨平，設置測試區域；對測試區域進行三維成像，獲取測試區域表面的微觀形貌；對樣品進行淋雨溶蝕實驗；再次對測試區域進行三維成像，對樣品表面微觀形貌進行對比分析，計算其淋雨溶蝕后起伏度的變化及溶蝕速率。本發明特別適用于各種PH值溶液對碳酸鹽巖的溶蝕。本發明不僅能通過微觀形貌的變化來可視化、定性評價碳酸鹽巖的溶蝕過程，還可以通過起伏度的變化來定量評價碳酸鹽巖的溶蝕過程。

技術領域

本發明涉及巖石風化研究技術領域，尤其涉及一種碳酸鹽巖溶蝕過程可視化定量和定性評價方法。

背景技術

碳酸鹽巖的溶蝕過程及其評價對喀斯特地貌的形成、油氣勘察、二氧化碳地質封存、石質文物的保護等具有重要的研究意義。目前，碳酸鹽巖溶蝕機制的最有效的研究手段是室內溶蝕模擬實驗。在以往諸多學者的研究中，通常用溶蝕量和溶蝕速率來定量評價碳酸鹽巖的溶蝕過程。現有的碳酸鹽巖的溶蝕量和溶蝕速率測定方法主要有兩類。

第一類方法是從反應物濃度變化的角度求取溶蝕量。即：每隔一段反應時間提取反應溶液，并用滴定法或電導率法測定溶液的濃度和/或離子含量，由此計算碳酸鹽巖溶蝕量和溶蝕速率。該方法受人為影響，并且有時溶液的濃度和/或離子含量難以測定。具體來說，一方面，一般使用滴定法測量溶液濃度和/或離子含量，則測定結果的準確性受人為影響；另一方面，如果使用中性水淋濾或溶蝕碳酸鹽巖，則溶液的濃度和離子含量變化很小，則結果難以測定。

第二類方法則通過測定溶蝕反應前、后碳酸鹽巖物質的量或質量的變化。測定碳酸鹽巖物質的量或質量前須將碳酸鹽巖置于高溫環境下(一般105-110℃)烘干，而后冷卻至室溫(20-25℃)。這就會使溶蝕量和溶蝕速率的測試結果疊加了溫度變化的影響，導致測試結果不準確。尤其是，若碳酸鹽巖溶蝕實驗設置為循環溶蝕，碳酸鹽巖的多次高溫、低溫的循環往往會加劇碳酸鹽巖的溶蝕。

以上兩種方法均是從宏觀上測定碳酸鹽巖的溶蝕量和溶蝕速率，滴定法或電導率法的實驗操作方法與測試環境會影響測定結果的精度。樣品物質的量或質量的變化僅可反映碳酸鹽巖整體溶蝕過程，無法從微觀上觀察碳酸鹽巖的溶蝕過程。而使用顯微觀察手段從微觀上評價碳酸鹽巖溶蝕過程則更形象，更具有可描繪性。

目前現有的顯微觀察巖石表面的方法必須經過破壞性制樣，比如鑄體薄片、掃描電鏡、電子探針等，但是這些方法都破壞了樣品的完整性。并且，在使用目前現有的顯微觀察方法觀測碳酸鹽巖表面時，測試結果圖像只是二維圖像，不如三維圖像形象具體。對于顯微觀察結果也只是以定性描述為主，無法定量化。

發明內容

鑒于上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種碳酸鹽巖溶蝕過程可視化評價方法，該方法能從碳酸鹽巖表面的微觀變化定性和定量評價碳酸鹽巖溶蝕過程，還能夠在三維空間內可視化碳酸鹽巖表面形貌在溶蝕過程。

本發明的技術方案如下：

本發明提供一種碳酸鹽巖溶蝕過程可視化定量和定性評價方法，其中，包括：

步驟S100、將碳酸鹽巖的樣品表面磨平，設置n個測試區域(n≥2)，記為1,2,......n；

步驟S200、對測試區域進行三維微觀形貌成像，得到n個測試區域的微觀形貌圖，分別記為V₁～V_n，得到n個測試區域的起伏度，分別記為H₁～H_n；

步驟S300、將樣品放入試驗箱內，用溶液對樣品進行淋雨噴灑試驗，試驗時長為T，試驗結束后，取出樣品；

步驟S400、對樣品表面觀測區域進行三維成像，溶蝕試驗后該樣品n個測試區域的微觀形貌圖分別記為V_1′～V_n′，n個測試區域的起伏度分別記為H_1′～H_n′；