激光拉曼探针在流体包裹体研究中的应用
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流体包裹体分析方法简介一、流体包裹体分析测试意义流体包裹体作为成岩成矿的流体标本,其物质成分是相关地质过程的密码,通过对其进行定性或定量分析,可获得古流体的详细资料(如矿物形成和变化的PVTX条件),进而为地质过程特别是成矿作用的研究提供多方面信息。
二、流体包裹体分析方法及步骤简介迄今为止,针对流体包裹体所进行的单包裹体非破坏性分析主要采用显微测温法和显微激光拉曼光谱法,间接或直接获得流体包裹体成分。
具体分析测试步骤如下:1、将岩石样品制成两面抛光的包裹体片;2、在岩相学显微镜下对制成的包裹体片进行观察拍照,镜下观察包裹体的赋存状态,包裹体类型,尺寸形态,分布特征,以及包裹体中的气相百分数,以挑选合适的包裹体进行后续的测试分析;3、包裹体片的前处理(浸泡,清洗),以适合显微测温和显微激光拉曼光谱分析;4、包裹体显微测温分析,利用岩相学显微镜配置Linkam冷热台对流体包裹体样品进行显微测温,通过测定包裹体低温相变温度和均一温度,获得包裹体流体盐度和包裹体最低估计捕获温度;5、显微激光拉曼光谱测定,利用Renishaw RM2000激光拉曼探针分别对样品原位采集拉曼光谱,通过分析识别采集到的特征拉曼光谱,对包裹体成分进行鉴定,主要针对气相。
三、分析测试报价分析测试项目分析费用预算包裹体片磨制30元/片包裹体片观察鉴定100元/片包裹体片前处理20元/片砂岩胶结物:1000元/片显微测温分析脉岩:800元/片包裹体成分:300元/点激光拉曼光谱分析矿物成分:150元/点附注:一般三个月内可完成大约30件样品的分析测试和分析报告。
砂岩胶结物每片视包体发育情况可测~10个包裹体PV T参数;脉岩每片可测20-30个包裹体PVT参数.联系人:丁俊英博士137****9049,**************.cn;吴昌志副教授189****5820,************.cn.。
激光拉曼光谱法测定流体包裹体压力的研究进展李佳佳;李荣西;刘海青【摘要】介绍了目前测试流体包裹体压力的方法并指出其中存在的问题,综述了激光拉曼光谱法测试流体包裹体压力的研究进展。
与目前的测试方法相比,激光拉曼光谱法具有快速、方便的特点,但激光拉曼光谱分析结果主要受到样品、荧光、出峰信号弱等因素的影响,使得该技术在微区微观分析研究上存在局限性。
随着仪器和方法的不断改进,流体包裹体拉曼光谱分析技术将会成为一种方便、准确的地质压力测量手段(引用文献34篇)。
%The current methods for determination of the pressure of fluid inclusion and the problems were introduced,and the recent progress of determination of the pressure of fluid inclusion by laser Raman spectroscopy was parison showed that laser Raman spectroscopy was a more rapid and convenient method,whereas the analytical results obtained by laser Raman spectroscopy were affected by samples,fluorescence,weak signal of peak,which brought some limitation on a microscopic or micro-region analysis.With the improvement of apparatus and methods,laser Raman spectroscopy would be a new approach to obtain internal pressure of inclusions in the future (34 ref.cited).【期刊名称】《理化检验-化学分册》【年(卷),期】2016(052)007【总页数】6页(P859-864)【关键词】激光拉曼光谱法;流体包裹体;压力;综述【作者】李佳佳;李荣西;刘海青【作者单位】长安大学地球科学与资源学院,西安 710054;长安大学地球科学与资源学院,西安 710054;长安大学地球科学与资源学院,西安 710054; 中国冶金地质总局西北分局,西安 710119【正文语种】中文【中图分类】O657.37拉曼光谱是一项重要的现代分子光谱技术,已广泛应用于物理、化学、材料、石油、生物、环境、地质和天体等领域[1-10]。
流体包裹体研究进展、地质应用及展望一、本文概述流体包裹体,作为地球内部流体活动的重要记录者,一直以来都是地质学领域的研究热点。
它们以微小包裹体的形式被固定在矿物晶体中,为我们提供了了解地球内部流体性质、活动历史以及成矿作用的关键信息。
本文旨在综述流体包裹体的研究进展,包括其形成机制、分析方法以及地质应用等方面的内容,并对未来的研究方向进行展望。
通过梳理流体包裹体的研究历程,我们可以更好地理解地球内部流体系统的运作机制,为资源勘探、环境评价等领域提供理论支持和实践指导。
二、流体包裹体的形成与演化流体包裹体,作为地质作用中重要的记录者,其形成与演化过程对于理解地壳内流体活动、物质迁移以及成矿作用等具有重要意义。
包裹体的形成通常与岩浆活动、变质作用、构造活动等地质过程密切相关。
在岩浆活动中,随着岩浆冷却和结晶,其中的挥发分和溶解物被捕获在矿物晶格中,形成原生包裹体。
而在变质作用中,由于温度、压力的变化,原有岩石中的矿物发生重结晶,其中的流体被包裹在新的矿物中,形成次生包裹体。
包裹体的演化过程则是一个复杂的物理化学过程。
随着地质环境的变化,包裹体中的流体可能发生相变、溶解-沉淀、氧化还原等反应,导致其成分、形态、大小等发生变化。
这些变化不仅记录了地质历史中的流体活动信息,也为研究地壳内流体性质、运移路径和成矿机制提供了重要线索。
近年来,随着科学技术的进步,尤其是微区分析技术的发展,使得对流体包裹体进行更加精细的研究成为可能。
例如,通过激光拉曼光谱、电子探针等手段,可以对包裹体中的流体成分进行定性定量分析;而通过显微测温、压力计算等方法,则可以揭示包裹体的形成温度和压力条件。
这些技术的发展为深入研究流体包裹体的形成与演化提供了有力工具。
未来,随着研究方法的不断完善和创新,我们对流体包裹体的认识将更加深入。
通过综合应用多种技术手段,结合地质背景分析,有望揭示更多关于地壳内流体活动、物质迁移和成矿作用的细节信息。
流体包裹体研究进展1. 流体包裹体的分类及区分流体包裹体是成岩成矿流体(含气液的流体或硅酸盐熔融体)在矿物结晶生长过程中,至今尚在主矿物中封存并与主矿物有着明显的相边界的那一部分物质。
1.1 流体包裹体的分类流体包裹体成分复杂且成因多样,其分类研究多年来一直是随着测试手段的改进和研究内容的深化而变化。
早期的分类研究主要是以定性描述为主,随着流体包裹体研究水平额度不断发展,出现了以成因、成分、相态和不同包裹体之间的相互关系为主要依据的各种分类。
具有代表性的包括:(1)1953-1976 年:最有代表性的是1969 年Ermakov 提出的分类方案,他根据包裹体的成分和成因,建立了21 个类型,并且根据相的相对比例,建立了一种应用很广的分类。
另外一些人也建立了不同的分类方案,例如,许多分类方案是根据仍宜选用的气液比而划分的,然而气液比由于其连续变化而不易精确测定,限定了其广泛应用。
(2)1985-2003 年:最有代表的芮宗瑶的分类方案,他根据捕获时的流体特征将包裹体分为由均一体系形成的和由非均一体系形成的。
其中,均一体系形成的包裹体又分为原生包裹体、次生包裹体、假次生包裹体和出溶包裹体;非均一体系形成的包裹体包括液相+固相、液体+气体或液体+蒸气、两种不混溶流体 3 类。
(3)2003 年至今:有些学者在著作及文献中阐述了一些流体包裹体类型的划分方案,多以流体包裹体的物理状态、成因、形成期次等指标为划分依据。
其中,卢焕章等根据包裹体相数的不同,将流体包裹体分为纯液体包裹体、纯气体包裹体、液体包裹体、气体包裹体、含子矿物包裹体、含液体C02包裹体、含有机质包裹体和油气包裹体等8类。
1.2 流体包裹体的区分在流体包裹体的诸多分类中,按捕获时间与主晶矿物形成时间的关系可分为原生和次生流体包裹体。
原生包裹体是矿物形成时包裹周围的流体而形成的,而次生包裹体的形成晚于主晶矿物,一般与后期主晶矿物的改造事件有关。
流体包裹体成分的拉曼成像研究张文娟;施宏娟;杨璠【摘要】岩浆热液矿床内发育的流体包裹体通常包含多个相态,对包裹体内不同相态的成分进行区分是流体包裹体岩相学研究的重要内容之一.激光拉曼光谱仪是用于单个流体包裹体成分分析最理想的测试手段之一.将激光拉曼光谱面扫描成像技术应用于流体包裹体成分研究,可以实现对包裹体各相态成分的快速、清晰识别.实验叙述了流体包裹体成分拉曼成像研究的实例和方法.【期刊名称】《云南冶金》【年(卷),期】2019(048)003【总页数】3页(P87-89)【关键词】流体包裹体;拉曼成像;德兴斑岩铜矿床【作者】张文娟;施宏娟;杨璠【作者单位】昆明冶金研究院,云南昆明650031;昆明冶金研究院,云南昆明650031;昆明冶金研究院,云南昆明650031【正文语种】中文【中图分类】O657.37流体包裹体(fluid inclusions),是成岩成矿流体在矿物形成过程中被包裹在矿物晶格缺陷、空穴及微裂隙中、而且至今尚在主矿物中完好封存并与主矿物有着明显相界限的独立封闭流体体系。
它如实记录了各种矿床和岩石的形成条件,可为成矿机制研究提供重要依据,已成为目前地球科学研究中最活跃的领域之一 [1-3]。
流体包裹体岩相学是流体包裹体研究的基础和前提,对包裹体不同相态的成分进行区分是流体包裹体岩相学研究的重要内容之一 [4]。
激光拉曼光谱技术应用于流体包裹体已有40多年的历史,该技术可以实现对单个包裹体非破坏性分析,定性或半定量获取包裹体的成分信息,所以受到广大流体包裹体研究者的重视。
激光拉曼光谱面扫描成像技术是新一代快速、高精度、面扫描激光拉曼技术,它将共聚焦显微镜技术与激光拉曼光谱技术完美结合,具备高速、极高分辨率成像的特点。
因为它能够显示出普通的光学显微镜下观察不到的化学成分分布情况,因此拉曼光谱成像技术在众多不同领域内都有着广泛的应用 [5-7],但在流体包裹体各相态成分的研究领域尚未见相关报导,实验叙述了该方面研究的实例和方法。
流体包裹体研究方法一、野外样品采集和室内样品加工1、野外样品采集这里只叙及构造岩的显微样品的采集与制备。
微观构造研究的首要工作就是野外标本的采集。
构造岩主要产于脆性断层及韧性剪切带内,因此,在野外充分观察的基础上,首先就是以垂直断裂带(面)或剪切带片(麻)理走向作剖面,对构造岩作初步分带,并沿带取样。
第一块样应从未变形岩石开始。
取构造岩最好是定向标本。
定向的方法是:将标本从露头上敲下,再放回原来位置,在标本上选取一平面,用记号笔画上水平线(利用罗盘测量),并标出其方向(一般在右侧用箭头表示),再测出倾向及倾角。
其次是做好记录。
记录包括:标本号、倾向及倾角、采样处片(麻)理产状、线理或断层擦线产状等,并尽可能作详细素描。
2、室内样品加工首先是用记号笔将野外编号和定向线一一标好,再标出要切制的薄片面,然后送磨片室切制薄片。
若只需切一片,破碎岩薄片一般要平行擦线、垂直断面;糜棱岩薄片则是尽量平行矿物拉伸线理、垂直片(麻)理,这样做出来的切片可直接用来判断运动方向或剪切运动指向(注意:一定要通过手标本恢复到野外产状)。
糜棱岩如果要做三维有限应变测量,除平行线理、垂直面理的切片外,一般是垂直线理及面理再切一片。
并常用该片做岩组测量,因为该片所切矿物数量最多,信息也最多,而组构图可以旋转到平行矿物线理的方向上。
如果岩石本身矿物线理及面理不十分发育,应变测量则需作三个互为垂直的切片(根据三个切片的实际产状和测量结果用计算机拟合)。
二、显微镜下观察和冷热台下测定1、显微镜下观察对每个包裹体应做的观察内容包括如下几个方面。
⑴包裹体的大小:应该注明包裹体两个或三个方向上的尺寸(以μm表示)。
这一点很重要,因为有些包裹体的性质,特别是密度、形状可能随包裹体的大小有规律地变化;通常与CO2包裹体比较,水溶液包裹体很少有规则的形状。
⑵包裹体的形状:大多数包裹体具有不规则的形状,然而如果包裹体具有诸如带晶面的形状(负晶形)、球形、椭球形和扁平形等形状时,需要注意。
摘要流体包裹体及其在含油气盆地研究中应用流体包裹体是成矿成岩流体(含气液的流体或硅酸盐熔融体)在矿物结晶过程中,被包裹在矿物晶格缺陷或穴窝中的、至今尚在主矿物中封存并与主矿物有着明显的相边界的那一部分物质。
矿物包裹体的形成贯穿在整个地质作用过程中。
它记录并保存地质作用不同阶段的物理-化学特征包括温度、压力、PH、EH、化学组成、矿化度、同位组成、热动力条件等。
油气运移过程中形成的流体包裹体,往往产自于碳酸盐岩和碎屑岩中的方解石脉、石英脉、石英次生加大边、石英颗粒裂缝愈合处或与其同期形成的萤石、硬石膏等自生矿物中,特别是被包裹在晶格缺陷或窝穴内的那部分由有机的液体、气体组成的包裹体,称为有机包裹体,它们是油气运移聚集过程的直接标志。
流体包裹体作为一个独立的地球化学体系,可以反映成矿时的流体性质(包括温度、压力、pH值等),作为流体活动的唯一原始样品和直接标志,正日益受到国内外地质学家的高度重视。
有机包裹体研究在盆地演化史分析、恢复盆地古地温、分析断裂构造、研究油气运移通道、确定油气运移成藏期次、确定油气演化程度和形成阶段、确定油气勘探深度和预测远景区以及油气源对比等领域取得了明显的进展,已成为生油盆地研究的重要手段之一。
流体包裹体的均一温度、冰点和成分是目前研究流体包裹体最为关心的内容,特别是在油气勘探方面。
包裹体的均一温度反映的是包裹体形成时的温度,对于油气包裹体而言也就是油气充注时的温度,因此利用包裹体的均一温度可以研究成藏期次及充注时间。
包裹体的冰点可以用于研究流体的盐度,从而恢复古环境。
包裹体的成分还可以直接反映流体的组分。
一、流体包裹体的分类流体包裹体可根据组成的不同分为七个亚类:1)、纯液体包裹体。
在室温下为单相液体包裹体,纯液体包裹体通常是从均匀流体中捕获的,形成温度一般较低(图1);2)、纯气体包裹体。
在室温下为单相气体包裹体,一般是在火山喷气、气成条件或沸腾条件下形成的;3)、液体包裹体。
激光拉曼光谱是一种非常有用的分析技术,它在包裹体研究中有着广泛的应用。
激光拉曼光谱通过测量样品中的拉曼散射光谱,可以提供关于样品的化学成分、结构和物理性质的详细信息。
在包裹体研究中,激光拉曼光谱可以用于快速、无损地分析包裹体的成分和特性,从而为包裹体的质量控制和品质保证提供重要的支持。
首先,激光拉曼光谱可以用于包裹体的成分分析。
包裹体通常由多种不同的材料组成,如塑料、纸张、金属等。
通过激光拉曼光谱,可以准确地确定包裹体中各种材料的成分和含量。
例如,可以通过测量包裹体的拉曼光谱,确定其中是否含有塑料材料,以及塑料的种类和含量。
这对于包裹体的材料选择和质量控制非常重要。
其次,激光拉曼光谱可以用于包裹体的质量控制。
包裹体的质量控制是确保包裹体在运输和储存过程中不会发生损坏或变质的关键。
通过激光拉曼光谱,可以检测包裹体中的化学物质和物理性质的变化,从而及时发现包裹体的质量问题。
例如,可以通过测量包裹体的拉曼光谱,检测其中是否存在化学反应或物理变化,如氧化、水解、热分解等。
这可以帮助及早发现包裹体的质量问题,并采取相应的措施进行修复或更换。
此外,激光拉曼光谱还可以用于包裹体的真伪鉴别。
在现代社会中,假冒伪劣产品的问题非常严重,尤其是在包裹体领域。
通过激光拉曼光谱,可以对包裹体进行快速、无损的鉴别。
每种材料都有其独特的拉曼光谱特征,通过比对样品的拉曼光谱与已知真品的光谱数据库,可以确定包裹体的真伪。
这对于保护消费者的权益和维护市场秩序非常重要。
最后,激光拉曼光谱还可以用于包裹体的研究和开发。
包裹体的研究和开发是一个复杂而多样化的过程,需要对包裹体的材料、结构和性能进行深入的了解。
通过激光拉曼光谱,可以对包裹体的材料进行表征,研究其结构和性质的变化规律。
例如,可以通过测量包裹体的拉曼光谱,研究不同材料对包裹体性能的影响,优化包裹体的设计和制备工艺。
这对于提高包裹体的性能和功能非常重要。
总之,激光拉曼光谱在包裹体研究中具有广泛的应用。
流体包裹体拉曼参数调节
流体包裹体拉曼参数调节是通过改变流体包裹体的物理性质,来
调节其拉曼光谱的特征参数。
拉曼光谱是一种非常有效的分析方法,
可以用来研究物质的化学成分、结构以及其他性质。
在流体包裹体中,拉曼光谱可以用来确定包裹体中的成分、温度、压力等重要信息。
为了调节流体包裹体的拉曼参数,可以采取以下几种方法:
1. 改变包裹体的成分:调节包裹体中溶解物质的浓度或类型,
可以改变拉曼光谱的特征峰。
例如,加入其他溶解剂或添加剂可以改
变溶解物质的溶解度和在包裹体中的结构状态,进而影响拉曼光谱的
峰形和强度。
2. 控制包裹体的温度和压力:温度和压力是影响包裹体内物质
状态的重要参数。
通过调节温度和压力,可以改变包裹体内各种分子
的构型和相互作用,从而影响拉曼光谱的特征参数。
3. 调节激发光的能量和波长:激发光的能量和波长直接影响拉
曼光谱的谱线位置和强度。
通过改变激发光源的参数,如波长和功率,可以调节流体包裹体的拉曼光谱特征。
4. 优化测量条件:通过调节仪器的参数,如光路、滤波器、接
收器灵敏度等,可以优化拉曼光谱的测量条件,提高信噪比和分辨率,从而获得更准确、可靠的拉曼参数。
综上所述,通过改变流体包裹体的成分、温度、压力,以及调节
激发光的能量、波长和测量条件,可以有效地调节流体包裹体的拉曼
参数,为进一步研究其性质和应用提供了基础。
流体包裹体在地学中的应用摘要:流体包裹体在矿物晶体中出现是普遍的,它几乎是和主矿物同时并由相同物质形成的。
流体充填在晶体缺陷中后,立即为继续生长的主矿物所封闭,基本没有物质的渗漏,体积基本不变。
因此,流体包裹体是原始成矿,成岩溶液或岩浆熔融体的代表。
流体包裹体作为成矿流体样品是矿物最重要的标型特征之一,通过研究流体包裹体,可为解决一些地质问题提供可靠资料[1]。
本文将浅述流体包裹体在地学中的应用。
关键词:流体包裹体地学油藏应用一.流体包裹体的基本概念流体是一个在应力作用下发生流动, 并且与周围介质处于相对平衡状态下的物体。
矿物中流体包裹体是成岩成矿流体(含气液的流体或硅酸盐熔融体)在矿物结晶生长过程中, 被包裹在矿物晶格缺陷或穴窝中的至今尚在主矿物中封存并与主矿物有着相的界限的那一部分物质。
根据成因, 包裹体可分为原生、假次生和次生等。
矿物流体包裹体作为一种研究方法, 起初主要被应用于矿床学的研究。
目前, 流体包裹体的分析已广泛应用于矿床学、构造地质学、壳幔演化、地壳尺度上的流体迁移石油勘探以及岩浆岩系统的演化过程等地学领域。
流体包裹体研究的基本任务之一, 即是尽可能地提供准确详细的有关古流体组成的物理化学信息, 以便于建立古流体作用过程的地球化学模型[2]。
二.流体包裹体研究方法流体包裹体研究是地质流体研究的一个重要组成部分。
自20世纪70年代以来,流体包裹体研究有重大进展,尤其在单个流体包裹体成分分析方面。
随着激光拉曼显微探针(LRM)、扫描质子微探针( PIXE)、同步加速X—射线荧光分析(SXRF)及一些质谱测定法的应用与发展,我们巳经能够较精确的测定单个流体包裹体成分,并且己有可能对流体包裹体中最重要的参数一重金属元素进行较精确的测定。
相对而言,流体包裹体镜下观察和均一温度的研究手段较为单一,主要为测温分析与扫描电子显微镜等方法,而成分分析研究方法则多样化。
成分测试主要向微区方向发展,可分为显微测温(对包裹体盐度的测试)及包裹体成分的仪器分析,仪器分析又可分为三类,即非破坏性单个包裹体的成分分析(如红外光谱法),破坏性单个包裹体成分分析(如激光等离子光谱质谱法)和破坏性群体包裹体的成分分析(如色谱—质谱法)。
[收稿日期]2007-06-29;[修回日期]2007-09-06[基金项目]国家“973”多种能源共存项目资助(2003CB214603)。
[作者简介]张敏(1974—),女,山东潍坊人,工程师,硕士,主要从事流体地球化学研究。
E-mail:zhangmin715@126.com世界核地质科学WorldNuclearGeoscienceVol.24,No.4Dec.2007第24卷第4期2007年12月激光拉曼探针在流体包裹体研究中的应用张敏,张建锋,李林强,邱林飞(核工业北京地质研究院,北京100029)[摘要]激光拉曼探针(LRM)是一种非破坏性测定物质分子成分的微观分析技术。
在详细介绍激光拉曼探针工作原理、测试方法的基础上,着重阐述了该项技术在单个包裹体成分分析、盐度和压力测定研究中的应用,进而指出了LRM不仅可以对样品中不同期次的单个流体包裹体各相态的成分进行定性分析,而且还可以对包裹体中某些流体成分的相对量及流体的盐度、压力进行定量化研究。
同时,也指出了LRM在微区微观分析研究上存在的某些局限性和不足。
[关键词]激光拉曼探针;流体包裹体;成分;盐度;压力[中图分类号]O657.3[文献标识码]A[文章编号]1672-0636(2007)04-0238-07TheapplicationoflaserRamanmicroprobetothestudyoffluidinclusionZHANGMin,ZHANGJian-feng,LILin-qiang,QIULin-fei(BeijingResearchInstituteofUraniumGeology,Beijing100029,China)Abstract:LaserRamanmicroprobeisamicro ̄analyticaltechniquefordeterminingmolecularcomponentswithoutdestroy.BasedontheintroductionofworkingprincipleandanalysismethodofLRM,thispaperexpatiatesonitsapplicationtothestudyofcompositionanalysis,salinityandpressureofsinglefluidinclusion.TheresearchfurthershowsthatLRMcannotonlyqualitativelyanalyzethecomponentofdifferentphasesofsinglefluidinclusionsindifferentages,butalsocanquantitativelydeterminesomerelativecomponents,salinityandpressureoffluidinclusion.SomelimitationandshortageofLRMintheresearchofmicro ̄analysisarealsosummarized.Keywords:laserRamanmicroprobe;fluidinclusion;component;salinity;pressure激光拉曼探针(laserRamanmicroprobe,LRM),又称显微激光拉曼光谱仪(laserRamanmicrospectrometer),问世于20世纪60年代。
早在1928年,印度物理学家拉曼(Raman)首先发现并系统研究了拉曼散射,但由于没有理想的光源,拉曼谱学的发展受到了极大的限制。
随着激光光源和信号处理技术的发展,到20世纪70年代激光拉曼探针作为一项非破坏性微区分析技术已经渗入到地学研究的各个领域,尤其是在矿物岩石和流体包裹体第4期研究领域得到了广泛的应用。
激光拉曼探针分析技术可以快速、准确、无损地实现对单个包裹体(>1μm)的定性分析,并可以对包裹体的部分流体成分进行相对定量分析。
本文将首先介绍激光拉曼探针的工作原理和测试方法,并结合笔者的实际测试体会和相关的实验数据,着重介绍这一微区分析技术方法在流体包裹体研究中的应用进展及其展望。
1激光拉曼探针的工作原理和测试方法1.1工作原理显微激光拉曼光谱是一种非破坏性测定物质分子成分的微观分析技术,是基于激光光子与物质分子发生非弹性碰撞后,改变原有入射频率的一种分子联合散射光谱(McMillan和Hofmeister,1988;徐培苍等,1996)。
当一束特定波数(ν0)的单色光照射到被研究的物体上时,一部分被透射、一部分被反射、还有一部分被散射。
在散射光中,除了与入射光波数ν0相同的光谱外,还包含有一系列波数为ν0±Δν0的光谱成分,其中Δν0(cm-1)即为拉曼位移。
Δν0并不受入射光ν0的影响,而仅仅取决于物质分子的振动能级,因此,利用物质分子基团的差异,可以获得不同的拉曼光谱,从而达到鉴定和研究物质分子基团的目的(Roberts和Beattie,1995)。
激光拉曼探针主要由6部分组成(图1):激光发射源(常见的如Ar+、He激光源、固体激光源等)、大样品室和显微样品台系统、双单色器、检测器、光谱耦合器、计算机和数据处理系统。
1.2测试方法由于拉曼光谱是一种散射技术,它对样品的要求不高,只要包裹体的主矿物透明,就可以把激光光束聚焦到所需要分析的单个包裹体上进行分析。
因此,按常规方法磨制成厚度为100~300μm的包裹体薄片并抛光即可。
由于荧光会屏蔽一些比较弱的拉曼散射,干扰其分析结果,因此,在制样和分析时要尽量避免荧光的产生。
除此之外,在分析时应尽量选用靠近薄片表面的包裹体,因为它们的信号比深部包裹体要强。
将样品表面清洗干净后,可以直接置于拉曼探针显微镜的载物台上,选择合适的物镜,将需要分析的包裹体放置于镜头中央的十字丝下待测。
文中部分实验所用仪器为法国JY公司生产的LabRAMHR800型可见显微共焦拉曼光谱仪,通常选择激光光源为532nm的Ar+激光器,若所测样品有荧光等因素的干扰,则可以选择波长为633、785nm的激光光源来尽量避开干扰。
选择所测光谱的计数时间一般大于30s,每1cm(波数)计数一次,100~4300(cm-1)全波段一次取峰。
激光束斑大小约为1μm,光谱分辨率0.14(cm-1)。
由于每种物质都有其拉曼位移特征峰(表1),因此,利用拉曼光谱对流体包裹体的拉曼活性成分进行定性分析非常方便,只需确定拉曼峰特征就可以对其成分进行判断。
并且每种物质都有其对应的“指纹”拉曼光谱,在其他条件一定的情况下,物质的拉曼图1激光拉曼探针(LRM)结构简单示意图Fig.1StructuraldiagramoflaserRamanmolecularmicroprobe①———激光发射源;②———大样品室和显微样品台系统;③———双单色器;④———检测器;⑤———光谱耦合器;⑥———计算机和数据处理系统张敏,等:激光拉曼探针在流体包裹体研究中的应用239世界核地质科学第24卷峰强度与其浓度成正比,据此,可实现对物质的微区、成分、浓度等的检测。
2在流体包裹体研究中的应用地质作用过程中流体所起的作用和它们所扮演的角色是近年来地球科学研究的一个重要前沿课题。
而流体包裹体作为惟一的原始成岩、成矿流体真实情况的记录者,越来越被地学研究者们所重视。
流体包裹体的成分分析是研究成矿流体成分、矿化机理和恢复成矿环境的必要手段。
但是通过爆裂法获取的包裹体成分通常为群体成分,往往不能代表某期次或某个流体包裹体的成分,从而制约了对地质流体演化、成矿流体作用的深入探讨。
到目前为止,拉曼探针是针对单个流体包裹体进行原位无损分析测定的最为有效的方法之一[2]。
下面就其在流体包裹体研究中的主要作用,做一简单介绍。
2.1鉴定单个流体包裹体内气液相中的分子、离子成分2.1.1在岩浆及盐水包裹体研究中的应用拉曼探针可用于鉴定大于1μm的流体包裹体中气体(CO2、CH4、N2、H2、O2、H2O等)和水溶液中的离子(CO32-、HCO3-、SO42-等)。
目前主要应用拉曼谱图直接解析法,即通过与已知分子基团、矿物结构的标准拉曼谱进行直接对比,从而实现对分子成分和分子配位体结构信息的定性分析。
作者应用LabRAMHR800型可见显微共焦拉曼光谱仪对我国南方某花岗岩型铀矿床中的矿石样品做了拉曼光谱的分析测试工作,实验选取赋存于石英脉和萤石矿物中的气液包裹体作为拉曼分析测试的研究对象。
测试结果(图2)显示,包裹体气相中含有CO2、CH4、N2、H2、H2O等气体成分,液相成分主要为HCO3-、CO32-、H2O等。
在这些气液包裹体成分中,有一个共同表1气液包裹体各分子、离子的特征拉曼峰及扫描范围谱[1]Table1CharacteristicRamanspectraanditsscanningrangeofmoleculeorioninfluidinclusion[1]注:V,气相;L,液相;B,盐水溶液相。
分子式或离子式状态拉曼特征峰值,cm-1拉曼谱仪扫描范围,cm-1气相(V)液相(L)或盐水溶液(B)N2V、L2328 ̄23332326 ̄23292320 ̄2340CO2V、L1386 ̄13901382 ̄13861376 ̄1396COV、L2143 ̄21462140 ̄21422135 ̄2155O2V、L1554 ̄15561552 ̄15531543 ̄1563SO2V、L1150 ̄11531147 ̄11491142 ̄1162H2SV、L2609 ̄26132595 ̄26082590 ̄2620H2OV、L、B3645 ̄37503310 ̄36103200 ̄3750CH4V、L2913 ̄29192909 ̄29152905 ̄2925C2H6V、L2953 ̄29682948 ̄29542945 ̄2975C2H4V、L3017 ̄30253013 ̄30203010 ̄3030C6H6V、L3068 ̄30743064 ̄30693060 ̄3080H2V、L4154 ̄41654149 ̄41574145 ̄4170Cl2V554 ̄557546 ̄566F2V889 ̄895880 ̄905HCO3-B1017 ̄10221010 ̄1030CO32-B1065 ̄10711060 ̄1080SO42-B979 ̄982970 ̄990NO3-B1046 ̄10501040 ̄1060240第4期点即含有大量的CO2气体及一定量的还原性气体(CH4、H2等),这充分说明在铀矿的形成过程中,铀的溶解、迁移以及富集成矿作用与CO2气体密切相关并发生在还原环境中。
夏林圻等(1990)运用LRM测定了相山铀矿火山杂岩石英中岩浆包裹体收缩气泡内的挥发组分,结果显示CO2和CO是气相中最主要的组分[3]。