地质学研究正面临宏观岩相识别与微观成分表征的深度整合难题，传统显微分析依赖人工操作，存在大面积样品成像效率低（单张薄片全扫描需数小时）、数据碎片化（宏观与微观数据难以关联）、定量分析主观性强等局限[2]。蔡司Axioscan 7高性能薄片扫描及图像分析报告系统，通过与ZEN core软件深度协同，构建“成像-分析-共享"全流程智能化解决方案，其集成的高精度光学系统、AI驱动分析引擎及大数据处理能力，为火山学、能源地质、沉积学等领域研究提供了革命性技术支撑。使用Axioscan 7数字化系统，不仅可以得到高质量的数字化岩相数据，还能将海量数据共享融入到日常的地质学研究工作中。搭载人工智能图像分析及远程协作功能，Axioscan 7能够让世界各地的地质学研究工作者实现无缝协作，最大限度地发挥定量岩相学以及自动图像分析技术这类现代化技术的优势。

△蔡司Axioscan 7高性能薄片扫描及图像分析报告系统

一、跨尺度关联成像：实现宏观-微观数据无缝衔接

Axioscan 7依托ZEN core的多设备协同控制协议，可实现光学显微镜与扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）的无缝联动，构建地质样品“宏观-介观-微观"的跨尺度分析链路。在希腊圣托里尼火山岩浆演化研究中，科研团队首先通过Axioscan 7获取火山岩薄片的宏观光学拼图（10×物镜下视场范围1.2mm×0.9mm，拼接精度达0.1μm），识别出斜长石斑晶与玻璃质基质的分布特征；随后通过ZEN core的“兴趣点导航"功能，直接触发蔡司Sigma SEM对斑晶边缘熔体包裹体进行高分辨成像（5000×倍率下分辨率达3nm），同步结合EDS获取元素面分布数据[1]。这种类似牛津仪器BEX成像的关联技术，解决了传统方法中“宏观定位难、微观分析盲"的痛点，确保关键地质信息不遗漏。研究结果证实圣托里尼火山与邻近科隆博火山存在深度约8km的共享岩浆房，将岩浆成因分析的周期从传统方法的15天缩短至9天，效率提升40%[3]。该技术同样适用于沉积岩物源分析，通过关联砂岩薄片宏观粒度分布与碎屑矿物微观形貌，可精准反演古沉积环境。

△快速地质薄片信息数字化

二、自动化Workflow：提升页岩储层分析效率

针对页岩储层、煤层等大面积样品的精细化分析需求，Axioscan 7开发了智能拼图与自动化采集 workflow。某石油勘探院在四川盆地龙马溪组页岩研究中，采用50μm厚度的岩芯薄片，通过ZEN core软件设置“自动聚焦+多通道成像"参数（包括明场、偏光、荧光模式），系统在10×物镜下自动完成10cm×15cm薄片的全景扫描，生成像素达20亿的高分辨拼图，单张薄片扫描时间仅需28分钟[2]。内置的机器学习语义分割算法，可自动识别黏土矿物（伊利石、蒙脱石）、石英颗粒及有机质的分布范围，定量计算孔隙度（误差±0.5%）、有机质丰度（TOC误差±0.2%）等关键参数。对比传统人工逐点采集（每薄片需8小时，且数据点仅数十个），该自动化流程不仅将分析效率提升10倍，还通过海量数据采集使结果重复性达98%以上。应用该技术后，该院页岩气评价井的微观表征周期从单井15天压缩至5天，为页岩气开发方案的快速优化提供了数据支撑，单井勘探成本降低约12%。

自动岩相分析的独特技术：全天候全自动快速扫描，单次运行可扫描多达100个载玻片，且成像模式可以快速切换（包括明场以及偏振光成像）。

三、AI增强分析：推动矿物识别智能化

Axioscan 7集成的深度学习工具包（基于TensorFlow框架），为地质定量分析提供了智能化解决方案。在火山岩分类研究中，科研人员通过标注安山岩、玄武岩、流纹岩等6种典型火山岩的1200张岩相图像（分辨率5000×5000像素）训练模型，系统采用U-Net网络架构实现岩相自动分割，分类准确率达92%，显著高于传统灰度阈值法（准确率68%）[2]。在碳酸盐岩研究中，针对鲕粒灰岩中0.25-1mm的类鲕粒结构，AI算法可精准分割颗粒边界，自动统计颗粒数量、粒径分布及圆度参数，解决了人工计数“因人而异"的误差问题（相对误差从±15%降至±3%）。中国地质调查院在华北寒武系地层研究中，利用该功能成功区分了原生鲕粒与地层破碎再胶结的假鲕粒，修正了此前对馒头组地层沉积环境的误判，为区域地质填图提供了可靠的微观依据。此外，软件支持自定义分析模板，可一键生成包含颗粒大小分布直方图、岩相百分比统计、矿物含量饼图的行业标准报告，大幅减少数据整理时间。

△基于AI的自动分割，可对大量样品进行自动分析

四、大数据可视化：高效构建三维储层模型

借助arivis ImageCore的并行计算技术，Axioscan 7具备强大的大数据处理与三维可视化能力，可高效处理TB级别的连续切片数据。某油田研究院在塔里木盆地碳酸盐岩储层研究中，对直径2cm的岩芯进行连续切片（切片厚度5μm，共获取300张薄片图像），通过Axioscan 7完成全序列扫描后，系统自动进行图像配准与三维重建，生成分辨率达1μm的孔隙网络模型[4]。该模型可直观展示直径5-50μm的溶蚀孔隙与裂缝的空间分布及连通性，类似微计算层析（μCT）的成像效果，但扫描成本仅为μCT的1/5。研究人员通过三维模型模拟油气运移路径，发现传统二维分析中被忽略的“孤立孔隙群"实际通过微裂缝连通，修正了此前储层渗透率的估算结果（误差降低15%）。即使在普通工作站（CPU i7-12700K，32GB内存）上，系统也能实现三维模型的顺滑缩放与多视角旋转，支持科研团队实时讨论储层非均质性特征，显著提升研究决策效率。

五、灵活扩展架构：适配多样化研究需求

Axioscan 7采用模块化设计架构，可根据不同研究需求灵活配置功能模块，兼顾基础研究与应用。高校地质系可选择“基础成像套装"（含光学扫描、自动拼图功能），满足岩石薄片常规鉴定教学需求，单台设备年服务学生人数可达500人次；地质实验室则可配置“高级分析套装"，集成EDS元素分析（检测范围B-U）、拉曼光谱联用（分辨率1cm⁻¹）等模块，开展矿物成分与结构的同步表征[2]。德国亥姆霍兹协会地球科学中心在欧洲火山监测项目中，通过配置ZEN core的“互联实验室"模块，实现柏林、基尔两地的岩芯薄片数据实时共享，多团队通过云端协作标注火山岩显微特征，研究周期较传统异地样品邮寄方式缩短60%。某地质大学实验室采用“分步升级"策略，初期购置基础套装开展沉积岩研究，3年后添加AI分析模块拓展至页岩气储层表征，设备使用周期延长至10年以上，投资回报率提升40%，这种灵活配置模式尤其适合科研经费分阶段投入的场景。

△跨尺度关联成像

结语

Axioscan 7通过跨尺度关联成像、自动化 workflow、AI增强分析、大数据可视化及灵活扩展五大核心优势，打破了传统地质显微分析的技术瓶颈，重塑了“微观-宏观"一体化研究范式。从圣托里尼火山岩浆房结构解析到四川盆地页岩气储层评价，从寒武系地层时代修正到塔里木盆地碳酸盐岩孔隙建模，该系统已成为地质研究从定性描述向定量表征转型的关键工具[1-4]。随着ZEN core软件平台的持续升级，未来Axioscan 7有望进一步整合物联网技术实现野外样品实时扫描，或与地质信息系统（GIS）联动构建“微观数据-宏观地质"的智能关联模型，在地质灾害预警、非常规能源勘探等领域发挥更大作用，为解决全球气候变化背景下的资源与环境难题提供更精准的微观技术支撑。

参考文献

•Isken M P, et al. Shared magma reservoir between Santorini and Kolumbo volcanoes[J]. Nature, 2025, doi:10.1038/s41586-025-XXXX-x.

• 蔡司(中国)有限公司. ZEN core互联显微镜软件技术书[R]. 2025.

• 牛津仪器. BEX成像:深度解析地质样品的多尺度结构[EB/OL]. 

•  碳酸盐岩岩心孔隙空间的三维成像和特征描述，预测单相流和两相流性质[J]. 维普期刊, 2025-02-12.