BaySpec拉曼光譜在地質(zhì)學(xué)應(yīng)用

1、北京培科創(chuàng)新技術(shù)有限公司 拉曼光譜儀在地質(zhì)學(xué)中的應(yīng)用顯微拉曼光譜儀是一種新型的微區(qū)分析儀器，其高精度、方便、快捷、無損 的特點(diǎn)，為地質(zhì)學(xué)中新技術(shù)、新方法的應(yīng)用提供了最先進(jìn)的手段。 相比于 532nm&785nm 激光波長激發(fā)，美國 bayspec 公司 1064nm 激發(fā)波長顯微拉曼光 譜儀具有極致抑制熒光的效果，不斷擴(kuò)大了拉曼光譜在地質(zhì)學(xué)中的應(yīng)用范圍。 1、拉曼光譜應(yīng)用于流體包裹體分析對流體包裹體的分析測試是拉曼光譜在地質(zhì)學(xué)中應(yīng)用最集中的領(lǐng)域。流體包 裹體是礦物結(jié)晶生長過程中，被捕獲在礦物晶格內(nèi)、至今仍與宿主礦物有著相的 界限、并沒有與外界發(fā)生物質(zhì)交換的那一部分古流體。流體包裹體作為

2、一個獨(dú)立 的地球化學(xué)體系，可以真實(shí)反映成巖成礦時的流體性質(zhì)（包括溫度、壓力、ph 值等）。激光顯微拉曼光譜可在微區(qū)原位對與成巖、成礦、成油、成氣相關(guān)的古 流體包裹體進(jìn)行快速、無損的分析。其具體應(yīng)用主要是對流體包裹體的成分進(jìn)行 定性或定量分析，此外，還可獲得地層埋藏時的溫度、壓力等參數(shù)。拉曼光譜分析避免了樣品污染，可用于分析礦物中的氣相、液相、水溶液相 和固體包裹體成分，特別是為單個有機(jī)包裹體成分的研究提供了簡單可靠的測試 手段，有助于不同期次、不同世代、不同成因包裹體的地球化學(xué)研究。在氣相組 分方面可用于對群體包裹體氣相成分進(jìn)行定性分析，也可對單個包裹體的 ch4、 co2、h2s、n2 等氣

3、體成分進(jìn)行定量分析。在室溫和低溫條件下可以對鹽水合物、 氣水合物及具有拉曼活性的子礦物、石墨及含碳物質(zhì)進(jìn)行定性和半定量分析。實(shí)驗(yàn)樣品的包裹體中存在氣液兩相的 co2，通過高分辨率顯微拉曼光譜儀可 以通過微小差異的拉曼位移對其進(jìn)行有效的區(qū)分與識別。2、拉曼光譜應(yīng)用于礦物快速識別及結(jié)構(gòu)分析 拉曼光譜是一種“指紋譜”，在完善的各種礦物拉曼“指紋譜”數(shù)據(jù)庫的基聯(lián)系電話郵箱：sales礎(chǔ)上，能夠快速有效確定各種巖石的礦物組成。拉曼光譜成像技術(shù)可以將巖石薄 片中各種礦物成分完美呈現(xiàn)在研究者的眼前，為研究巖石中礦物組成與分布等特 征提供可靠的依據(jù)。便攜式拉曼光譜的產(chǎn)生使拉曼光譜儀

4、從實(shí)驗(yàn)室到達(dá)了野外環(huán) 境，為地質(zhì)家在野外勘探中快速確定巖石礦物組成提供一種新的方法。通過顯微拉曼成像技術(shù)對 14mm×14mm 的碳酸鹽礦物拋光區(qū)域進(jìn)行大范圍 拉曼成像，能夠有效識別出各種礦物。遼寧博物館獲得的蛇紋石樣品，扣除背景干擾，使用 1064nm 激發(fā)波長拉曼 光譜儀對其多個位置進(jìn)行光譜采集?？梢钥吹皆?1064nm 激發(fā)波長下，可以較為 快速的得到拉曼光譜信號，且能較好的抑制熒光干擾。同時，激光拉曼顯微光譜可以對巖石中礦物的微區(qū)結(jié)構(gòu)，如相變、分子的有 序無序占位、位錯、蛻晶化及重結(jié)晶等過程進(jìn)行研究分析。分析結(jié)果可以應(yīng)用于 高壓超高壓變質(zhì)帶中的標(biāo)志礦物識別，以及礦物結(jié)構(gòu)隨溫度

5、變化的識別及規(guī)律研究。金紅石和銳鈦礦的成分都為 tio2，但是它們的晶型不同，通過拉曼光譜 特征峰的不同能很好的識別金紅石與銳鈦礦。3、拉曼光譜應(yīng)用于高演化有機(jī)質(zhì)成熟度分析 在石油地質(zhì)和煤巖學(xué)中，鏡質(zhì)體反射率（ro%）是反映烴源巖和煤演化程度比較通用的標(biāo)尺性指標(biāo)，但是，由于其在高過成熟樣品中非均質(zhì)性強(qiáng)且數(shù)據(jù)的 變化范圍較大，往往會影響樣品熱演化程度的準(zhǔn)確評價。拉曼光譜在測定天然固 體有機(jī)質(zhì)拉曼散射中出現(xiàn)的 d 峰和 g 峰信息，能夠反映出地質(zhì)樣品中含碳固體 有機(jī)質(zhì)的熱演化程度。拉曼位移在 12501450cm-1 左右的 d 帶（通常稱無序帶）， 為雙共振拉曼散射模式，主要反映晶格結(jié)構(gòu)缺陷和芳

6、環(huán)片層的空位信息；拉曼位 移在 15001605cm-1 左右的 g 帶（通常稱有序帶），主要反映 c=c 鍵的切向伸縮 振動。拉曼位移 25002700cm-1 位二階倍頻峰 g帶。通過光譜中 d 峰和 g 峰位移的峰間距（g-d）和峰高比（dh/gh）在樣品熱 演化中的變化規(guī)律及其與鏡質(zhì)體反射率（ro%）的關(guān)系，可以根據(jù)大量分析對比 研究資料建立與鏡質(zhì)組反射率對應(yīng)的拉曼參數(shù)計(jì)算反射率（ro）的公式，并推 廣應(yīng)用于其他天然碳化固體有機(jī)質(zhì)樣品的拉曼分析結(jié)果的反射率計(jì)算，實(shí)際解決 一些用傳統(tǒng)光學(xué)方法難以測定微粒、微量樣品或礦物包裹體中固體有機(jī)質(zhì)鏡質(zhì)組 反射率的困難，以及高演化階段的煤和固體瀝青等

7、光學(xué)非均質(zhì)性強(qiáng)，難以準(zhǔn)確地 評價有機(jī)質(zhì)的熱演化程度等有關(guān)問題。4、天然與人工寶石鑒別珠寶玉石由于其獨(dú)特的保值價值、信仰價值、感情價值、藝術(shù)價值及收藏價 值，市場上各種以次充好，以假替代等各種造假手段都應(yīng)運(yùn)而生，這給此類寶石 的傳統(tǒng)鑒定帶來了較大的困難。顯微共焦拉曼光譜儀在寶石鑒定領(lǐng)域內(nèi)成了強(qiáng)有 力，甚至是最終的鑒別手段。顯微拉曼光譜鑒定技術(shù)作為一種無損、準(zhǔn)確、快速 的寶石鑒定方法，與傳統(tǒng)的寶石礦物鑒定方法相比具有以下一些優(yōu)勢： 顯微拉曼光譜儀可以對寶石進(jìn)行微區(qū)分析，不僅能夠鑒定出寶石礦物的 主要礦物成分，而且還可以探測到礦物中微量、超微量雜質(zhì)、包裹體和 人工摻雜物的成分和結(jié)構(gòu)，從而可以鑒定是否

8、為天然寶石； 對鑒定出寶石礦物中的氣體或熔體包裹體非常有效，可以明確寶石的質(zhì) 地、種屬和產(chǎn)地等信息； 非接觸無損傷的特性使其對原料寶石和刻面寶石測試都有較好的適用； 拉曼光譜技術(shù)可以與其他分析檢測手段配合，提供更加準(zhǔn)確可靠的鑒定結(jié)果。含蠟翡翠 a 貨是天然翡翠按照傳統(tǒng)工藝加工的最后階段有一過蠟工序，要 將翡翠浸漬于熔融的川蠟之中，使得天然翡翠表面有一些殘留的川蠟。翡翠 b 貨是翡翠經(jīng)過強(qiáng)酸漂白和注膠處理的一種產(chǎn)品，b 貨翡翠必然或多或少地總會有 環(huán)氧樹脂存在。川蠟和環(huán)氧樹脂都很容易產(chǎn)生熒光，采用 1064mn 激發(fā)光源能極 致抑制熒光的產(chǎn)生，能夠準(zhǔn)確、快速、有效的鑒定含蠟翡翠 a 貨和翡翠 b 貨。石蠟環(huán)氧樹脂紅寶石屬于剛玉族，o-al-o 對應(yīng)的 417cm-1 為最強(qiáng)振動峰，具有重要的鑒定 意義。合成紅寶石的拉曼波峰與天然紅寶石的拉曼特征波峰一樣為 417cm-1，但 是合成紅寶石的半高寬都要小于天然紅寶石的半高寬。這主要是由于自然界結(jié)晶 生長的天然紅寶石經(jīng)過了漫長的地質(zhì)年代，要比人工合成紅寶石的結(jié)晶時間長得 多。在結(jié)晶過程中，地質(zhì)的溫度和壓強(qiáng)條件有一個緩變的過程，鍵長、鍵角一般 比人工合成