岩样的鉴定与分析.docx
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岩样的鉴定与分析
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岩样的鉴定分析及描述
一、鉴定分析过程
∙把未洗的岩样放在荧光灯下，观察荧光
∙岩样清洗过筛
∙往观察皿或小砂样盘中放一层薄湿样
∙观察湿样的直照荧光
∙用溶剂、进行“cut”荧光测试
∙镜下分析，定出岩样的岩石类型，百分含量和可观察到的特征
∙在岩性描述本上，用标准格式和述语对每个新岩性进行描述（见描述格式）
∙如果需要，挑样做碳酸盐，泥岩密度测定和客户要求的其它试验分析
∙根据需要，修正岩性资料，然后把岩性输入计算机的“Masterlog”中
二、镜下分析
大多数岩屑描述内容来自于在双目镜下对岩样的观察分析。
可观察到的特征有：
岩
石类型、岩石百分比和比率，颜色，结构构造，颗粒大小和孔隙度等。
重要的是在日常录井过程中，用同样的光源和固定的放大倍数。
确保镜头干净且不
被划上划痕，确保光源提供一定亮度的照明。
显微镜长时间不用时要盖起来。
在观察皿或小砂样盘中放薄薄一层岩样；如果太厚，百分比容易估计错。
观察分析
前，把岩样弄湿；弄湿可以去除表层灰尘，表层灰尘可能掩盖岩样的颜色和某些结构构造。
局部放大可以观察到岩石的细小特征，但要注意随后要把放大倍数控制钮拧回原位
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岩样的鉴定分析及描述
三、岩石鉴定
在钻井过程中发现的岩石的主要类型有：
泥质岩类碳酸盐岩类
－页岩－灰岩
－粘土（岩）－白云岩
－泥岩－白垩土
－泥灰岩
硅质沉积岩类蒸发盐岩类
－粉砂岩－石膏
－散砂－硬石膏
－砂岩－石盐
－燧石
角砾岩/圆砾岩
有机岩（生物岩）类
－煤
－褐煤
－沥青质矿物
次要矿物将在下面进行讨论
沉积岩鉴定的原始特征包括：
泥质岩类－页岩、粘土（岩）和泥灰岩主要生成于海相沉积环境，也有些生成于淡水
和湖相沉积环境。
它们主要由沉积物组成，表现为各种各样的颜色，矿物成份和表面硬度。
使它们容易用肉眼识别的是粒极细和在水中的可溶性。
另一方面，缺乏清晰可见的特征使得很难描绘它们的特征。
一般情况下，如果岩屑软并且无结晶形状和结构构造，则这种泥质岩为粘土（岩）或泥岩；如果比较坚固并表现出局部剥落则为页岩。
泥灰岩是含碳酸盐成分在35－65％的泥岩。
在美国，泥灰岩不叫“泥灰岩”叫“钙质泥岩”或“泥质灰岩”。
硅质沉积岩类－粉砂岩只是沉积岩中一小部分。
鉴别粉砂岩主要靠组成颗粒的大小
（比最小的砂粒小，但在一般的放大倍数下能看到单独的颗粒）。
散砂是松散未胶结的岩石，主要由石英颗粒组成，还有一些长石和其它矿物。
在石油界，鉴定散砂主要根据颗粒大小。
其它重要内容是分选度，球度和磨圆度，以及颗粒的颜色和透明度。
散砂固结后就成了砂岩，除了颗粒特征，还要注意胶结和充填情况。
胶结和充填的
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岩样的鉴定分析及描述
－化石保存情况（完整、磨损、破碎）
化石可以构成岩石的组成结构（如藻类化石或珊瑚类化石为基础的灰岩）
"Dunham"分类法是许多客户使用的一种分类方法。
这种分类方法根据沉积环境把碳酸
盐岩分为6类:
1.泥状灰岩－主要由钙质泥组成，含有少于10％的可辩认的颗粒。
这就是说当时的沉积环境是水体比较平静并且缺乏形成颗粒的有机体
2.粒泥状灰岩－岩石由钙质泥组成，含有多于10％的独立的颗粒
3.泥粒状灰岩－岩石由相连的颗粒和钙质泥组成，可能形成于动荡的沉积环境。
当沉
积时，岩石开始形成好多孔，钙质泥次生充填这些孔。
另一种可能是当沉积时，水
体宁静，但当地环境产生大量颗粒产物。
4.粒状灰岩－这种类型的岩石由相连的颗粒组成，含有少于5％的钙质泥。
孔隙间充满
了方结石或白云石晶体。
5.粘结灰岩－100％的颗粒
6.结晶灰岩或白云岩－原生结构完全被重结晶掩盖。
晶体大小是主要的描述内容。
蒸发盐岩类－它的形成环境很局限（即为泻湖的边缘）。
在岩屑中最常见的蒸发盐岩
类是硬石膏和石膏，硬石膏在地下比在地上见得多得多。
硬石膏常有白云岩伴生，并且在有些地方很丰富（如美国中部的几个盆地）。
相对硬度和糖粒状结构把硬石膏和其它岩石区别开来，但硬石膏的细小碎片容易和浅色的粘土（岩）相混淆。
硬石膏加热溶于稀盐酸，冷却则形成针状晶体。
石盐在地下埋芷量很大，但由于易溶于水，在钻井时返出的岩样中很难见到它。
除非用饱和盐水或油基泥浆，否则在石盐到达地表前已被溶解。
常见的有把握的钻遇石盐的特征是钻速很快，一个迟到时间后返出的岩屑减少和垮塌物相对增多。
其它表现特征是见到未溶解完的盐粒和泥浆的含盐度增高。
有机岩类－暗色页岩或灰岩通常含有以油母或沥青形式存在的有机物，它们应当作为生油岩加以重视。
生油物质的鉴别主要是根据直照和滴照荧光。
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煤和褐煤比较容易从岩屑样品中分辩出来。
可以根据1）高钻速和2）气全量增高（因为裂隙中释放出了甲烷）来判断。
煤和褐煤的区别见后面“煤和褐煤的鉴别”
在某些地方，在不同深度，煤和沥青表现出相似的外观和硬度。
有效的鉴别方法是用火柴或打火机烧岩样，当沥青融化的同时，煤或褐煤则燃烧成灰。
四、百分含量
百分含量的估计，需要观察足够的岩屑来确定不同类型岩石的平均含量，这是为什么用10倍作为标准放大倍数的一个原因。
按所附图来估计百分含量。
它可以鉴别出5％的含量。
含量小于5％定为少量（traces）。
附图所示
五、颜色
岩石的表面颜色一般由三个方面决定：
1）组成颗粒的颜色，2）胶结物或充填物的颜色，3）胶结物和充填物的多少。
岩石的颜色可能不是表现为单一一种颜色如：
斑状色、条带状色、斑点状色、杂色等。
一般颜色用象深灰色、中棕色等描述就够了。
有些颜色常常需要给出范围如：
白色到灰色，或简单描为“杂色”。
由于岩屑放在潮湿的地方，因为氧化作用，岩屑洗后充分凉干或过度加热会使颜色发生变化。
从钻具上掉下的铁屑生锈使岩样的颜色受到污染。
泥浆添加剂也有可能影响岩样的颜色判定。
次要矿物也可以根据颜色来鉴定。
见所附表格
六、硬度/裂缝
给岩屑定硬度多少带有主观性。
描述的硬度可能是集合体（如一块岩石）的硬度，也可能是岩石中矿物的硬度，也可能是某个矿物颗粒的硬度。
大多数现场工作者不用绝对硬度值来描述岩石的硬度，而是用相对值来描述。
典型的硬度范围表达方式是：
非常软、软、中软、略软、略硬、中硬、硬、非常硬。
裂缝是地层特别是泥质岩类地层储油情况的一个重要特征。
未固结的粘土表现为小而不规则的裂缝构成的无定形构造。
随着压实程度的增高，粘土（岩）逐渐变为页岩，粘土颗粒纵向延伸形成边棱强而面部弱的化学结合力。
这使的页岩沿着平面形成平行的裂缝，被描述成"parting"或"fissility"（易剥裂）。
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岩样的鉴定分析及描述
在有异常压力的泥岩和页岩井段，由于地层和井眼中液柱压力不平衡造成地层沿着特定的凹面形成裂缝。
这种情况也发生在岩石基质侧向压力高的井段。
同样泥岩和泥浆接触水化可能导致更多的块状垮塌物。
不管哪种情况，这种形状的垮塌物很多时要告诉客户代表引起注意。
燧石有时会同其它沉积岩弄混。
燧石一个可靠的分辩特征是所谓的“贝壳状”断口，裂口表面象贝壳内部一亲平滑。
砂岩和其它以石英为主的沉积岩一般从颗粒边缘裂开，这些地方比石英晶体结构的
结合力要小得多，另一方面由于硅质胶结的胶结力很强，石英砂岩的裂缝会穿过石英颗粒。
七、结构
岩石的结构是指岩石的组成成份颗粒的大小、形状和排列形式：
∙颗粒或晶体的大小描述粒度大小必须有参考标准，要么用标准实物粒度板，要么用透明的标准粒度板
∙颗粒的形状－描述形状即描述颗粒的球度和磨圆度。
球度是描述颗粒本身表面积和相同表面积的球体的对比关系。
见附图。
有些人
在岩性描述时不想描述球度特征，但是球度影响到岩石的孔隙度和渗透性，应当在岩性描述时提到球度特征。
磨圆度描述的是颗粒棱角的尖锐程度。
附图列出了不同类型的磨圆度及其描述词语。
∙分选－分选是指所给的岩石碎屑中颗粒大小范围，一般是根据观察到的部分估计的
描述分选的术语如附图
结构也涉及到颗粒表面的细微特征，有时涉及到“光泽”。
鉴定表面结构的一般用
词是：
1）coated,sooty－颗粒表面裹有很薄的一层物质
2）Vitreous,glassy,faceted－光洁，平滑、看不到构造
3）Silky,pearly/polished－和上面相似，但有轻微的毛糙或腐蚀
4）Frosted,dull,etched－严重变毛糙或擦痕很多
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岩样的鉴定分析及描述
5）Sucrosic－一般表现为"糖粒状"结晶结构
6）Pitted－由于溶蚀或冲击形成空洞
7）Striated－由于刻划或磨擦形成的平行线痕
8）Greasy,waxy－在软矿物或有包裹体的硬矿物上表现出来的光滑，平滑（除非确实
见到油否则不描为"oil"）
八、基质/胶结物
基质有时也叫充填物，由充填在岩石比较大的颗粒之间的空隙中的小的独立的颗粒
组成。
胶结物是在颗粒周围和沉积物之间的空隙中沉淀聚集下来的化学物质，它往往把沉积物或颗粒粘结在一起。
胶结物表现为晶体的聚合体或生长在相同成份的物质颗粒上
一般大多数基质是由粉砂和泥土组成的。
粉砂可以通过缩小空隙而提高胶结的速度
泥土经过压实或遇水膨胀使孔隙度变小。
在泥质为基质的砂岩中化学胶结不常见。
岩石孔隙中液体的类型，液体中离子的多少和地化环境，决定了胶结物的种类和数
量。
所有沉积物的胶结物最常见的是硅和钙。
一种岩石可能出现几种不同的胶结阶段或胶结时期。
胶结层可能是分开的，也可能是一个长在另一个上或一个取代另一个。
石英砂岩中常见的是硅质胶结。
胶结物通常表现为次生晶体长在石英碎屑颗粒上。
颗粒和胶结物之间视觉上的连续性使得单独的结构很难辩认。
蛋白石，玉髓和燧石是其它形式的硅质胶结。
白云质和钙质物质沉积为晶体或晶簇。
干净的结晶的钙质胶结物经常被认为是晶体。
硬石膏和石膏胶结常跟白云质和硅质胶结伴生，很少跟钙质胶结伴生其它胶结物质有：
黄铁矿（以非常小的晶体形式）、菱铁矿、赤铁矿和磷酸盐等。
九、次要矿物和化石
除了形成矿物颗粒的主要矿物和胶结物外,还有很少量的其它许多种类的次要矿物.
这大大帮助了我们判断沉积物的来源、沉积环境和沉积物沉积后的历史。
次要矿物可以放在最后鉴定描述。
我们现场看到的化石，可能是完整的微体化石,也可能是微体化石或大化石的碎片,
但化石在很多地方都作为地层年代的一个重要标志。
脱机工程师应至少可以鉴定出一般
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岩样的鉴定分析及描述
常见的微体化石大类，如:
藻类、腕足类、苔藓类、珊瑚类、有孔虫类，海百合类、腹
足类、介形类。
我们一般只描述出化石的大类和多少。
具体细致的鉴定分析一般由实验室进行。
十、可以观察到的孔隙
通用观察确定孔隙度常常很困难，特别是对软的沉积岩。
孔隙度估计表：
附表
十一、油气显示
是否对一口井进行测试部分取决于岩屑中的油气显示的情况。
油层比气层容易从岩
屑中观测到。
油气显示的解释很微妙，最好的油层不一定有最强的油气显示！
_在正常的有明显压差的循环条件下，在钻头接触地层前后，地层都受到泥浆一定程
度的冲刷。
岩石的渗透性越好，岩屑返出井口后存留的油越少。
对采集到的岩屑进行清洗，使岩屑中油的残留更少。
另一方面，渗透性低使油气最大程度保留在岩屑中,所以,
有时岩芯刚出筒时看到有油气冒出。
有许多方法可以测岩屑样品中的含油情况
∙荧光
－直照
－滴照
－残留物
－QFT
∙气味
∙油浸和油溢
∙油在酸中反应
∙润湿性
在对岩屑做其它工作前，先放在荧光灯下观察荧光、照荧光是对泥浆、岩屑和岩芯
中含油情况最灵敏的测试。
直照荧光是样品未加处理放在荧光灯下反射出的荧光。
滴照
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岩样的鉴定分析及描述
荧光是滴有机溶剂后样品反射出的荧光情况。
滴照用的试剂有三氯甲烷和丙酮。
不能用四氯化碳，因为它有剧毒，且毒性在体
内聚集。
在观察皿中放薄薄一层清洗过的岩样，放入荧光灯的盒子中，然后打开荧光灯
在观察荧光前，让眼睛先看看暗处。
仔细观察岩屑有无荧光反射，哪怕是模糊的和针尖大小的荧光也不可放过。
如果只有个别岩屑有荧光则把它们挑出来，放在一个特定的观察皿中以备进一步检查测定。
矿物荧光和油的直照荧光很相似。
但通过滴照很容易把它们区别开。
矿物荧光滴照
不扩散，油的荧光滴照扩散。
滴照荧光的测试，取少量岩屑放在白色瓷板的小坑中，往岩屑上滴上有机溶剂。
把
瓷板放在荧光灯下观察是否有带荧光的物质从孔隙中流出来。
如果没有带荧光的物质流出，放20－30分钟或直到液体蒸发完，再放入荧光灯下观察，有围绕岩样的一个带有荧光的光环标明有机溶剂溶出了岩样中的油。
另一种可选择的方法是把岩样放入试管中，加有机溶剂到试管的一半位置，用木塞
（不能用胶皮）堵好试管，振动摇晃约30秒。
岩样中的油将被溶出。
在试管背后放一张白纸，观察试管中溶液中含油情况。
如果溶液中不含油，过几分钟，把试管放入荧光灯下观察，如果有油的话溶液中将形成荧光"雾"。
如果想让客户代表或地质师评价滴照情况，可以把岩屑放在滤纸上滴照。
溶剂蒸发
后将在滤纸上残留下一个荧光环。
把每张这样的滤纸标上深度放入塑料袋中，降低毒性挥发和以防万一荧光环消失。
岩样荧光是用下列参数来评价的：
颜色－在荧光灯下，原油的颜色范围是从棕色经过绿、金黄、兰、黄色到白色。
大
多数情况下，重油的荧光颜色为深色。
分布－直照荧光的分布可以是均匀的、点状的、斑状的。
呈点状荧光可能是独立的
砂岩颗粒上的油发出的荧光，也可能是气体冷凝形成的小油滴发出的荧光。
强度－亮、暗、暗淡、微弱
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滴照的强度－在大多数情况下只看到一点的残余荧光，这并不是差油层的必然显示
其它岩样可能看到溶剂从孔隙中溶出的物质呈条状（所以荧光呈条状）。
按重要程度递增的顺序，滴照的强度为：
残余状、轻微雾状、中等雾状、轻微溢流，中等溢流，强的
溢流。
还要注明滴照的反应速度快、中、慢，这与岩石的渗透性有关。
气味－根据气味的强弱分为浓、弱、微弱。
气味浓是重油的特征，轻而刺鼻的气
味与凝析油有关。
气层的岩屑没有明显的气味，尽管硫化氢检测设备测不到的硫化氢
量，也能从岩屑的气味上得出来。
油浸和油溢－含油岩屑或岩芯表面油污的多少是地层渗透性的一个重要标志。
油污
的荧光颜色从深棕（重油）到无色（轻质油或凝析油）。
油遇酸反应－这种方法对检测岩屑特别是含碳酸盐的岩石中有没有油非常有效。
如果用油基泥浆或泥浆中加了许多柴油时，这种方法就不能用了。
把样品放入白瓷板的小坑中，滴几滴稀盐酸，如果岩屑样品中含油则由于盐酸和碳酸盐反应产生大的气泡（在放大镜下看）。
气泡变大是因为油使得表面张力增大。
当油的含量足够大时,气泡表面将看到彩虹色,气泡可能大到能让岩屑离开坑的底部.
润湿性－岩屑样品中水太多或加水后，岩屑漂浮起来，表明有油的存在。
当然用油
基泥浆时这种方法无效。
用空气钻井时由于岩屑颗粒太细加之水的表面张力，可能也会漂浮，所以这种方法也不适用。
QFT－用QFT测定仪测得岩屑样品的QFT值，这个值与岩屑含油情况有直接的关系
注：
当看到直照和滴照荧光时，为了避免错误的解释，要和泥浆添加剂和泥浆反应
产生物作对比。
十二、岩性描述表
下面的表列出了描述沉积岩用的修饰词及其缩写。
十三、火成岩
火成岩是岩浆活动的结果。
岩浆可能在地表下凝固形成深成岩或侵入岩，也可能由
于火山喷发作用在地表凝固形成喷出岩。
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深成岩有时侵入到沉积岩的裂缝中，垂直方向的叫岩墙，水平方向的叫岩床。
有的
地方要钻很厚的深成岩才能钻到沉积岩油层。
火成岩的简单分类见附表:
十四、变质岩
变质岩是原来存在的岩石受高温和高压的影响发生了根本的变化而形成的。
强烈的
变质作用使岩石产生了根本的变化，有时使岩石内部的矿物发生替代。
大多数情况下，钻遇变质岩就标志着钻到了基底。
做某些物理和化学实验，有利于判定岩屑的成份和含油情况。
大多数实验是很简单
的操作，可以对岩样进行快速处理，但结果只是定性的。
有的实验如碳酸盐和泥岩密
度，测得的结果是定量的，但需要很多的时间。
一、稀盐酸的应用
10％的稀盐酸是对岩样的定性分析最有用的一种试剂。
在岩样分析中，稀盐酸的应
用使我们可以观察到的有：
冒气泡的程度－一般的讲，灰岩遇稀盐酸立即反应，而白云
岩则反应比较慢。
岩屑形状，孔隙度、渗透性和纯度都和稀盐酸的反应速度有影响。
含油的灰岩，由于岩屑表面有一层油的包裹体，阻止了岩屑本体和酸的接触，使反映变慢，有可能被误认为是白云岩。
如果白云岩表面有一层灰岩的灰尘包裹，则遇酸立即反应，可能被误认为是灰岩。
反应后的残余物－如果给足够的稀盐酸，纯的碳酸盐岩岩屑将完全反映，但大多数
情况下，岩石中含有一定量的不溶于稀盐酸也不和稀盐酸反应的物质如燧石，硬石膏、砂、粉砂、泥土和其它一些次要矿物。
如果不是看到不溶的残余物，浅色的泥质物质很难从碳酸盐岩中分辩出来。
油显示－上一章中详细叙述了，如果含碳酸盐岩的岩屑中有油，反应则变慢且会形
成较大的气泡。
腐蚀-这种方法可以获得一些关于岩石结构、粒度和岩石中非碳酸盐的含量等信息,被用来做腐蚀实验的样品必须有一个平整的表面（可钜出或磨出一个平面）。
把这个平面
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浸入到稀盐酸中10到30秒。
经过稀酸腐蚀后，用清水把样品上残余的酸清洗掉，注意不要碰到样品表面上不与稀酸反应也不溶于稀盐酸的物质,炭岩一般在平整的表面形成一个光面。
不溶的物质（和反应慢的白云石）将以“浮雕”的形式出来。
腐蚀还可以显现出化石，碎屑矿物和鲕粒的结构。
二、硬度
相对硬度－常常通过用钢针刻划样品的表面来测定。
石英和硅质的物质钢针刻划不
动，但可留下一条明亮的钢印。
灰岩和白云岩可看到钢针的刻痕。
软矿物如石膏、硬石膏、和粘土可以留下刻划的沟。
湿的泥岩和页岩很难确定相对硬度，因为泥岩和页岩遇水后改变了内部结构。
相对硬度测定时应注意，刻划过程是发生在组成颗粒上还是发生在基质上。
例如粉砂岩可以看到划痕，但是在镜下提高放大倍数可以看到当用钢针刻划基质时，石英颗粒被挤到了两边。
三、泥岩的膨胀垮塌
泥岩遇水膨胀是因为它含有蒙托石造成的。
蒙托石遇水膨胀的物性可以把它和比较
稳定的高岭石和伊利石区别开来。
泥岩膨胀垮塌说明井眼不稳定，需要改变泥浆的化学性质来避免事故的发生。
四、煤和褐煤的确定
煤和褐煤很容易用10％的硝酸来区分。
步骤如下：
∙取一小快可能是煤也可能是褐煤的样品放入试管中
∙往里面加入一些10％的硝酸溶液
∙用木塞把口堵好，振荡摇晃约30秒
∙如果溶液变为棕黄色则为褐煤，如果溶液保持原色则为煤
五、硫酸盐的鉴别
这儿仅就如何区分石膏和硬石膏做些描述。
首先要想区分石膏和硬石膏，我们需要
如下物品：
∙10％HCL溶液
∙氯化钡溶液
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岩样的鉴定分析及描述
∙三溴甲烷（密度为2.88）
∙加热台
∙小烧瓶
∙滤纸
∙2个试管
用下列步骤进行实验：
∙把几小块需要鉴定的样品放入一个小烧瓶中
∙往小烧瓶中加一些10％的盐酸溶液
∙用加热台加热小烧瓶直到里面的液体沸腾，然后把烧瓶从加热台移开
∙待冷却后，把烧瓶中的液体经过滤纸过滤倒入试管中，把岩屑丢掉
∙往有这种液体的试管中加10滴氯化钡溶液，有白色沉淀产生说明岩屑中有硫酸盐岩
∙小心把液体倒掉，留下沉淀物并待它干燥
∙往另处一个试管中加一些三溴甲烷
∙把沉淀物放入有三溴甲烷的试管中，如果沉淀物沉底则说明是硬石膏，如果漂着则说明是石膏
六、碳酸盐岩的染色
一种快的鉴别方解石的方法是用茜素红染色，方解石放在茜素红的染色液中会被染上深红色，其它矿物不会被染上色。
茜素红染色剂的配制是1克茜素红，998毫升馏水，2毫升浓盐酸。
岩屑样品的准备：
∙岩样必须先清洗干净并凉干
∙把岩样的表面用砂纸打光可以加强染色的强度
染色步骤
∙把要染色的样品在稀盐酸中放一会，然后在蒸馏水中涮涮
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∙往样品上滴两滴茜素红染色剂，保持45秒种使其反应
∙把多余的染色剂清洗掉，把样品凉干
∙如果是方解石则染上红色，白云石或其它矿物则染不上色
如果需要染上的颜色可以用丁香油或甘油去掉，也可用热水和肥皂清洗掉。
七、碳酸盐含
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