| 基于计算机断层扫描的火山岩气孔含量及大小分布特征无损快速分析 |
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| 引用本文： | 程荣,钱生平,孙添力,周怀阳.基于计算机断层扫描的火山岩气孔含量及大小分布特征无损快速分析[J].岩矿测试,2020,39(3):398-407. |
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| 作者姓名： | 程荣 钱生平 孙添力 周怀阳 |
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| 作者单位： | 同济大学海洋与地球科学学院, 上海 200092;同济大学海洋地质国家重点实验室, 上海 200092;同济大学电子与信息工程学院, 上海 201804 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金项目重大研究计划项目（91428207）；国家重点基础研究发展计划（973计划）项目（2012CB417300） |
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| 摘 要： | 火山岩的气孔构造记录了岩浆中挥发性气体出溶、膨胀和逃逸的过程。通过对火山岩气孔特征的详细研究,有助于了解岩浆源区的挥发份含量和岩浆的上升喷发过程。目前用来研究火山岩中气孔的方法普遍存在耗时费力、采集气孔数据较少、易破坏样品等问题。本文在通过计算机断层扫描(工业CT)技术获取玄武岩投影数据的基础上,使用商用软件VG Studio MAX对样品进行三维重构和气孔体积测量,再由开源软件ImageJ对CT切片作图像处理和二维形态学运算,同时开发程序代码批量处理CT切片,快速获取气孔的含量及大小分布情况。结果表明:南海玄武岩样品在三维空间中的气孔体积分数为12.32%,大小分布呈现出对数正态分布的特点,等效球直径和最大外接圆直径分别集中分布在180～200μm、340～360μm的区间内。剖面上二维切片中的气孔含量有较大变化,但各个数值围绕体积分数波动的幅度不大,并且与气孔数密度呈显著的正相关关系。同时,通过改进海底环境下火山岩中挥发份质量分数的计算方法,得到该样品气孔体积全部转换为CO_2或H_2O的质量分数分别为0.233%、0.099%。研究认为,工业CT扫描结合图像处理软件可以实现火山岩气孔的无损快速统计和分析,该方法有望提高火山岩中气孔数量、体积以及挥发份含量的计算精度,为研究火山岩成因及其岩浆过程提供帮助。
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| 关 键 词： | 火山岩 三维重建 气孔大小分布 计算机断层扫描 挥发份含量 Matlab图像处理 |
| 收稿时间： | 2019/12/26 0:00:00 |
| 修稿时间： | 2020/3/11 0:00:00 |
Non-destructive and Fast Analysis of Content and Size Distribution of Vesicles in Volcanic Rock by X-ray Computed Tomography |
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| CHENG Rong,QIAN Sheng-ping,SUN Tian-li,ZHOU Huai-yang.Non-destructive and Fast Analysis of Content and Size Distribution of Vesicles in Volcanic Rock by X-ray Computed Tomography[J].Rock and Mineral Analysis,2020,39(3):398-407. |
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| Authors: | CHENG Rong QIAN Sheng-ping SUN Tian-li ZHOU Huai-yang |
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| Institution: | School of Ocean and Earth Science, Tongji University, Shanghai 200092, China;State Key Laboratory of Marine Geology, Tongji University, Shanghai 200092, China;School of Electronic and Information Engineering, Tongji University, Shanghai 201804, China |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | volcanic rock three-dimensional reconstruction vesicle size distribution X-ray computed tomography volatile content Matlab image processing |
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