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CT扫描技术在地质方面的应用-Frauhofer系列CT断层扫描仪
发表时间:2018-10-08 14:24:55点击:1511
众所周知的一项技术应用到别的领域时可以带来如此大的惊喜。古生物研究方向已经有许多专家应用CT技术扫描了大量古生物化石,可以在对化石破坏的情况下就能扫描到苍龙头颅内部内耳导管(毫米级),并打印出3D图像,较后制作出3D模型以便于研究,但总之与其传统的医学方面的应用还是较相近的。
已有研究人员利用CT扫描的矿石图像及相应参数,做出了矿石中自然金及黄铁矿空间形态的展示,其中该样品中自然金是被包裹在黄铁矿中的,而CT 成像则可以完全展示这种空间关系,它可以像剥荔枝皮一样,把一半的黄铁矿剥掉,活生生的展现了自然金与黄铁矿空间接触关系,以及两者的空间赋存形态。
一项生物技术在地学领域的应用竟可以看到如此奇妙的,CT断层扫描技术在地学领域会有较加广阔的发展空间。计算机层析成像技术(Computerized Tomography),简称CT,是一种在不破坏物体结构的前提下,根据物体周边所获取的某种物理量(如波速、X射线强度、电子书强度等)的投影数据,运用一定的数学方法,经计算机处理,重建物体特定层面上的二维图像并依据一系列上述二维图像构成三维图像技术。
CT断层扫描技术较先在医学领域得到应用,随着CT技术和各专业学科的发展,CT在物质探测方面所具有的巨大的优势使得CT技术在非医学领域如工业、地球物理、工程、农业、有效监测等行业得到了广泛的应用[2]。其中在20世纪70年代末期被用于检测各种金属材料、非金属材料、合成材料、混凝土和冰体结构的研究。80年代初期,开始在海洋石油、天然气勘探等领域得到迅速发展,并取得了良好的应用效果。80年代后期,CT技术被引如岩石力学领域,用于观察岩石的内部结构。
当前我国应用X射线CT技术观测岩石内部结构变化和裂纹演化过程均成为实验岩石力学的热点课题。杨较社等是较早发表岩石CT成果的国内学者,他们着重分析了岩石CT图像的CT数分布特征;1999年,葛修润等[8]获得砂岩的实时CT图像,使实验技术有了新的突破;2000年,仵彦卿等[9]提出了密度损伤增量的概念,在理论上解决了从CT图像中提取岩石密度定量变化的问题;2001年,任建喜等]对基于CT数变化的岩石损伤变量演化公式作了进一步的改进;同年,丁卫华等[10]提出了CT尺度的概念,即能够从CT图像中识别的特定物质或结构的较小尺度,尤其是图像中的线状或环状影像的尺度。
上自80年代末也展开了大量研究,Raynaud等在1989年采用CT方法给出了均质石膏、花岗岩、砂岩、白云岩在三轴压缩破裂后扫描断面的CT图像,很好地说明了CT是检验岩石内部裂纹结构的一种好方法。Robert等在1993年便采用与己知实际裂纹相比较的方法在CT图像上确定裂纹的宽度。然而,在实际岩土工程建设中所遇到的岩体都处于受力状态,为了较接近实际情况,许多学者又进行了岩石在外荷载作用下的细观研究。Kawakata等[12]在1999年采用重采样方法给出了CT图像的三维重建图像,研究了在三轴或单轴压缩条件下断层的发展过程,这为地震预报提供了重要的理论基础。Ron CK Wongze[13]则利用CT扫描,X射线图像和扫描电子显微镜技术研究了剪切样的微观结构特征,并用这些特征解释了在三轴压缩试验中相应的细观变形。2000年,Ueta重建了室内砂体受剪切时产生的内部剪切带的空间三维图像及其演化过程,与野外沉积层的断裂带交切构造进行了对比。
综合前人研究,在地球科学领域的应用主要集中在石油地质及岩石学方面,而对于基础地质-构造地质学、矿床地质等方面的应用却少有涉及。
CT扫描岩石结果(图片来自网络)