Российские ученые научились изучать структуру горных пород без разрушения образцов
Российские ученые разработали математический метод, который позволяет исследовать внутреннюю структуру горных пород по данным рентгеновской томографии без разрушения образцов. Новый подход помогает оценивать расположение минералов, их связность и направление внутренних структур.
Источник: Новости науки
МОСКВА, 26 сентября /Новости науки/. Ученые МГУ им. М.В. Ломоносова и Кольского научного центра РАН разработали математический метод для изучения внутренней структуры горных пород без разрушения образцов.
Новый подход позволяет по трехмерным рентгеновским изображениям определять расположение минералов, их взаимосвязи и преимущественное направление внутренних структур породы. Об этом сообщили в пресс-службе РАН.
Рентгеновская микротомография позволяет получать объемные изображения внутреннего строения камня без его распиливания. На таких снимках видны прожилки, контакты между минералами, отдельные кристаллы, трещины, поры и другие особенности структуры. Однако обычное визуальное описание томограмм во многом зависит от того, какие особенности заметит конкретный исследователь.
Чтобы сделать такой анализ более объективным, ученые объединили несколько математических показателей в единый вычислительный метод. Он позволяет количественно описывать трехмерную структуру материала и оценивать особенности, которые трудно определить только по изображению.
Метод дополнили тремя инструментами анализа. Первый основан на «виртуальных разрезах», при которых трехмерную модель условно разделяют плоскостями вдоль разных осей и сравнивают изменения ее структуры. Второй позволяет определить, образует ли определенная минеральная фаза непрерывную сеть через весь образец. Третий количественно оценивает преимущественное направление поверхностей минеральных зерен.
Работоспособность подхода проверили на образце меймечита из Контозерского вулкано-плутонического комплекса Кольского полуострова. Анализ показал, что магнетитовая фаза, несмотря на высокую фрагментарность и большую площадь поверхности, не образует сквозных каналов через образец. Другие минеральные фазы, напротив, формируют единую сеть, проходящую через породу вдоль вертикальной оси.
«Виртуальные разрезы» также позволили выявить скрытую направленность внутренних структур. Трещины и поры ряда минералов оказались наиболее чувствительны к разделению образца вдоль вертикали, что указывает на их преимущественную вытянутость в этом направлении.
Все выводы о пространственном расположении, связности и направленности минеральных фаз исследователи получили по трехмерным данным, не изготавливая традиционные шлифы. Таким образом, один томографический снимок образца позволяет получить большой объем сведений о его внутреннем строении.
Разработанный метод можно применять не только к горным породам, но и к пористым средам, композитным и биологическим материалам, деталям, изготовленным с помощью аддитивных технологий, и другим объектам, для которых доступны трехмерные томографические изображения.
Новый подход позволяет по трехмерным рентгеновским изображениям определять расположение минералов, их взаимосвязи и преимущественное направление внутренних структур породы. Об этом сообщили в пресс-службе РАН.
Рентгеновская микротомография позволяет получать объемные изображения внутреннего строения камня без его распиливания. На таких снимках видны прожилки, контакты между минералами, отдельные кристаллы, трещины, поры и другие особенности структуры. Однако обычное визуальное описание томограмм во многом зависит от того, какие особенности заметит конкретный исследователь.
Чтобы сделать такой анализ более объективным, ученые объединили несколько математических показателей в единый вычислительный метод. Он позволяет количественно описывать трехмерную структуру материала и оценивать особенности, которые трудно определить только по изображению.
Метод дополнили тремя инструментами анализа. Первый основан на «виртуальных разрезах», при которых трехмерную модель условно разделяют плоскостями вдоль разных осей и сравнивают изменения ее структуры. Второй позволяет определить, образует ли определенная минеральная фаза непрерывную сеть через весь образец. Третий количественно оценивает преимущественное направление поверхностей минеральных зерен.
Работоспособность подхода проверили на образце меймечита из Контозерского вулкано-плутонического комплекса Кольского полуострова. Анализ показал, что магнетитовая фаза, несмотря на высокую фрагментарность и большую площадь поверхности, не образует сквозных каналов через образец. Другие минеральные фазы, напротив, формируют единую сеть, проходящую через породу вдоль вертикальной оси.
«Виртуальные разрезы» также позволили выявить скрытую направленность внутренних структур. Трещины и поры ряда минералов оказались наиболее чувствительны к разделению образца вдоль вертикали, что указывает на их преимущественную вытянутость в этом направлении.
Все выводы о пространственном расположении, связности и направленности минеральных фаз исследователи получили по трехмерным данным, не изготавливая традиционные шлифы. Таким образом, один томографический снимок образца позволяет получить большой объем сведений о его внутреннем строении.
Разработанный метод можно применять не только к горным породам, но и к пористым средам, композитным и биологическим материалам, деталям, изготовленным с помощью аддитивных технологий, и другим объектам, для которых доступны трехмерные томографические изображения.
