激光拉曼探针在流体包裹体研究中的应用

［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）０４－０２３８－０７

ＴｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｌａｓｅｒＲａｍａｎｍｉｃｒｏｐｒｏｂｅｔｏｔｈｅｓｔｕｄｙｏｆｆｌｕｉｄｉｎｃｌｕｓｉｏｎ

ＺＨＡＮＧＭｉｎ，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．１ＳｔｒｕｃｔｕｒａｌｄｉａｇｒａｍｏｆｌａｓｅｒＲａｍａｎｍｏｌｅｃｕｌａｒｍｉｃｒｏｐｒｏｂｅ

①———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

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