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TitreAlteration of organic matter by ion milling
AuteurSanei, H; Ardakani, O H
SourceInternational Journal of Coal Geology vol. 163, 2016 p. 123-131, https://doi.org/10.1016/j.coal.2016.06.021
Année2016
Séries alt.Secteur des sciences de la Terre, Contribution externe 20160059
ÉditeurElsevier
Documentpublication en série
Lang.anglais
DOIhttps://doi.org/10.1016/j.coal.2016.06.021
Mediapapier; en ligne; numérique
Formatspdf
Sujetséchange d'ions; matières organiques; propriétés optiques; réflectivité; réflectance; combustibles fossiles
Illustrationstables; photomicrographs; histograms
ProgrammeCaractérisation des réservoirs de schiste, Les géosciences pour les nouvelles sources d'énergie
Résumé(disponible en anglais seulement)
Ion milling is increasingly used as a mean of sample surface preparation for scanning electron microscopy (SEM) to provide high-resolution imagery needed for studying the nanoscale structure of mudstones. Application of this technique has introduced new insight into nano-structural properties within organic matter (i.e., organic porosity) as an important reservoir control factor in unconventional shale/tight rocks. The continuous bombardment of the sample surface by ions (e.g.,Gallium, Argon) results in the formation of kinetic heat energy, hence heating the milled surface of the rock.While this technique has proven to provide a spectacular surface for studying the fine structures, the effect of initial heat transfer to the organic matter (OM) is notwell understood. Optical properties ofOM (reflectance and fluorescence spectrometry) respond to the degree of aromatization of organic molecules, caused by thermal alteration. The effects of ion milling on dispersed OM were studied on four different macerals (i.e., solid bitumen, pyrobitumen, zooclasts, and alginate) within mudrocks of different thermal maturity levels. These mudrockswere milledwith a cryogenic broad ion beam(C-BIB) and a focused ion beam (FIB). The random reflectance (Ro), bi-reflectance and the fluorescence red/green quotient (Q) of the macerals were measured and compared before and after the milling processes.
The results show that initial heating caused by ion bombardment results in significant thermal alteration of the OMsurfaces. The C-BIB milling resulted in 10 to 53% increase in the Ro values of the studied macerals, depending on their initial chemical refractoriness. The higher energy FIB milling increased Ro values of the samemacerals by one order of magnitude. The solid bitumen appears to be more susceptible to thermal alteration than more refractory macerals (e.g., zooclasts and pyrobitumen). Ion milling did not shift the fluorescence spectra in immature alginate, suggesting that thermal alteration caused by ion milling is limited to the surface and not the entire body of the maceral. This study also documents significant morphological and possible chemical changes in pyrite due to the ion beam incident thermal alteration in most samples. Since most ion beam SEMstudies focus on organic nanoporositywithin theOM, thermal alteration caused by ion milling may have serious implications for image-based physical analysis of pores. The possibility of increased nanoporosity due to rapid devolatilization of lighter organic compounds in macerals could potentially have a significant impact on organic porosity, especially at lower thermal maturities (i.e., oil and wet gas windows).
Résumé(Résumé en langage clair et simple, non publié)
Le fraisage ionique est de plus en plus utilisé comme un moyen de préparation d'échantillons de surface pour la microscopie électronique à balayage (MEB) afin de fournir des images haute résolution nécessaires à l'étude de la structure nanométrique des pélites. L'utilisation de ce procédé a fourni un nouvel aperçu de la nanoporosité au sein de la matière organique (porosité organique), comme un important facteur de contrôle des réservoirs non conventionnels. Le bombardement continu de la surface de l'échantillon par les ions produit une conversion en énergie cinétique de la chaleur, donc le réchauffement de la surface fraisée de la roche. Bien que cette technique offre une surface spectaculaire pour l'étude des structures fines, l'effet du transfert de chaleur initial sur la matière organique (MO) est encore mal compris. La présente étude compare les propriétés optiques des différents macéraux dispersés dans les pélites (chitinozoaires, alginate, bitume solide, et pyrobitume) représentant un large éventail de maturités thermiques, avant et après que les échantillons aient été polis par les méthodes dites par faisceau ionique dispersé cryogénique et par faisceau ionique focalisé afin de déterminer les effets de l'altération thermique de la MO lors du processus de fraisage.
GEOSCAN ID298784