显微激光拉曼光谱锆石定年方法及其应用

锆石是岩浆岩、沉积岩和变质岩中的常见副矿物,由于其具有高Th、U含量的特点,已成为地质年代学研究的理想矿物之一。显微激光拉曼光谱锆石定年方法的原理是锆石中U、Th原子自发的α衰变而引起其自身晶格的辐射损伤,锆石晶格破坏的积累和时间呈正相关关系,并且与锆石拉曼光谱半高宽Γ具有相关性。利用锆石显微激光拉曼光谱仪测量锆石特征峰的半高宽可以计算出锆石的辐射损伤累积,进而计算得到锆石发生辐射损伤所累计的时间。锆石辐射损伤定年方法具有空间分辨率高、样品制备和测试方法简单等优势。但是此方法也受控于诸多影响因素,例如锆石自身结构的不均一性、锆石发生热退火作用的速率、锆石重结晶作用及辐射损伤饱和度等对定年结果均具有影响。显微激光拉曼光谱锆石定年方法的建立将有助于判定碎屑锆石物源区、揭示岩体热演化史以及识别继承锆石经历的后期构造热事件等研究。本文从显微激光拉曼光谱锆石定年方法的基本原理、计算过程及年龄影响因素等方面对该方法进行了介绍,并通过对松多高压变质带中变泥质岩中锆石的年代学研究,结合前人的应用实例,对该方法的应用前景进行了展望,为锆石年代学研究提供新的技术手段。     

应用激光拉曼光谱研究锆石LA-ICP-MSU-Pb定年中的α通量基体效应

α通量基体效应是由标准锆石与样品锆石之间的晶体损伤(以α通量表示)不同引起的激光剥蚀速率和坑下分馏行为的差异,已被证实是导致锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果存在系统偏倚的重要原因。α通量越高,剥蚀速率越快,坑下分馏越明显,然而α通量基体效应的校正尚未引起足够的重视。本文采用激光拉曼光谱和LA-ICP-MS对八达岭花岗杂岩样品进行研究,结果表明:实际α通量(D_α~P)≤0.75×1018g-1的锆石样品,蜕晶化程度较弱,其定年结果存在的α通量基体效应可以忽略;D_α~P0.75×1018g~(-1)的锆石样品,蜕晶化程度较高,其定年结果受α通量基体效应的影响明显,依据年龄差-D_α~P经验方程如y=347.8×exp(0.260×10~(-15)x)进行校正可获得准确的年龄结果。本研究认为:采用激光拉曼光谱和半高宽(FWHM)-D_α~P校准曲线获得目标锆石D_α~P,利用年龄差-D_α~P经验方程估计LA-ICP-MS系统偏倚,是校正α通量基体效应的可行途径。     

琥珀的激光拉曼光谱特征研究

采用激光拉曼光谱仪对波罗的海、多米尼加、缅甸三个地区的琥珀样品进行了拉曼光谱测试分析,描述了拉曼光谱的位置、形态、相对强度,分析了振动模式,同时对某些分子基团如ν（C-H）,ν（C-O）做了谱带归属。结果表明,琥珀结构中碳链骨架振动是导致其拉曼光谱形成的主要原因,同一产地不同品种琥珀的拉曼谱峰特征基本一致,不同产地琥珀的拉曼谱峰仅在个别拉曼位移处存在较小差异。另外,对前人提出的用拉曼光谱中ν（C=C）和δ（CH2）的强度比值N（I1645cm-1／I 1450cm-1）来确定天然树脂成熟度的初步设想进行了验证分析。拉曼光谱对于琥珀真伪及其产地的鉴定有一定的辅助作用,但不能作为鉴别产地的唯一指示性依据。     

大别山榴辉岩带片麻岩的锆石拉曼光谱研究

我们对来自大别山榴辉岩带11个片麻岩样品的锆石进行了拉曼光谱研究,这些研究集中在1008和356cm^-1峰和它们的半高宽上。依据阴极发光（CL）图像特征,锆石可分为三种结构类型：（1）核边结构,由一个老的岩浆锆石核和一个变质边构成。也可由两期变质锆石构成;（2）CL不均匀强反差发光的锆石,这些锆石的一些部位明显发亮,这些发亮的部分是在早期岩浆锆石发育而来的;（3）CL总体是均匀的或弱反差发光锆石。在CL图像的基础上,我们用拉曼扫描的方法分析了这3类不同结构的锆石。1008和356cm^-1峰显示了相同或相似的图像特征,而它们的半高宽图像有相同或相似的图像特征。峰和半高宽图像可以有一定差异。核边结构的和CL不均匀强反差发光的锆石的CL结构也反映在拉曼光谱的图像上,半高宽的图像更相似于锆石的CL图像。CL总体是均匀的或弱反差发光锆石的拉曼光谱图像通常也是相对均匀的。11个样品锆石的1008cm^-1峰位值和它的半高宽落在放射破坏趋势上,我们认为早期继承的锆石在超高压变质过程中发生了完全退火和重结晶。一粒锆石拉曼光谱图像的结构反映的是不同的部分蜕晶化程度的差异,由于有相同的蜕晶化历史,这些部分的蜕晶化程度与这些部分的U和Th含量应该是正相关的。     

云南前寒武系-寒武系界线锆石激光拉曼光谱研究及意义

本文通过对8个澳大利亚TEM标准锆石和近百枚云南梅树村剖面前寒武系—寒武系界线M5层斑脱岩火山成因锆石进行了不同入射方位的激光拉曼光谱分析和对比研究。证实正常锆石拉曼光谱各峰的出现、强度与拉曼光束的入射方位有关,同时也发现晶化度差的异常锆石其拉曼光谱各峰的出现、强度与拉曼光束的入射方位无关或有很小的关系。这类异常锆石在四个不同方位上并不产生特征拉曼谱峰,就是有其强度也非常小。可以认为这些异常锆石的激光拉曼光谱特征与其晶体结构及蜕晶化的程度是有密切关系的。笔者等发现:①产在新鲜的火山灰M5层中约有80%的锆石因为高铀钍含量已发生不同程度蜕晶化,5%的锆石为滚圆状的继承老锆石,均为不适合铀-铅离子探针质谱(SHRIMP)和热电离同位素质谱(ID-TIMS)定年的异常锆石;②因为低铀钍含量该M5层中仅有15%的锆石没有发生蜕晶化,为适合SHRIMP和ID-TIMS同位素定年的正常锆石,只有这类锆石的年龄才能代表前寒武系—寒武系界线的年龄。首次提出火山成因锆石晶化度与锆石拉曼光谱的定量关系。使用这项显微拉曼光谱新技术方法可以对寒武系底界M5层火山灰或其它火成岩和变质岩锆石晶体的晶化状况作出了快速判断。对U-Pb定年来讲是一种简单易行并且十分有效的重要制约手段。     

云南前寒武系一寒武系界线锆石激光拉曼光谱研究及意义

本文通过对8个澳大利亚TEM标准锆石和近百枚云南梅树村剖面前寒武系一寒武系界线M5层斑脱岩火山成因锆石进行了不同入射方位的激光拉曼光谱分析和对比研究。证实正常锆石拉曼光谱各峰的出现、强度与拉曼光束的入射方位有关，同时也发现晶化度差的异常锆石其拉曼光谱各峰的出现、强度与拉曼光束的入射方位无关或有很小的关系。这类异常锆石在四个不同方位上并不产生特征拉曼谱峰，就是有其强度也非常小。可以认为这些异常锆石的激光拉曼光谱特征与其晶体结构及蜕晶化的程度是有密切关系的。笔者等发现：①产在新鲜的火山灰M5层中约有80％的锆石因为高铀钍含量已发生不同程度蜕晶化，5％的锆石为滚圆状的继承老锆石，均为不适合铀一铅离子探针质谱（SHRIMP）和热电离同位素质谱（ID—TIMS）定年的异常锆石；②因为低铀钍含量该M5层中仅有15％的锆石没有发生蜕晶化，为适合SHRIMP和ID-TIMS同位素定年的正常锆石，只有这类锆石的年龄才能代表前寒武系一寒武系界线的年龄。首次提出火山成因锆石晶化度与锆石拉曼光谱的定量关系。使用这项显微拉曼光谱新技术方法可以对寒武系底界M5层火山灰或其它火成岩和变质岩锆石晶体的晶化状况作出了快速判断。对U-Pb定年来讲是一种简单易行并且十分有效的重要制约手段。     

湖北黄土岭麻粒岩锆石拉曼光谱和等离子体质谱研究

对湖北黄土岭麻粒岩中锆石同时进行了激光拉曼探针、阴极发光 (CL)观察和U ,Th及Pb Pb年龄ICPMS测定 ,发现麻粒岩中部分锆石发生的不是固态重结晶作用 ,而是部分熔蚀 /沉淀再结晶过程。结合CL图像结构特征和2 0 7Pb/ 2 0 6Pb年龄初步推断 ,麻粒岩相事件发生在 2 0亿年之后。结构、化学和同位素组成的测定表明 ,大别地区广泛存在的燕山期热事件使锆石发生不同程度的变质重结晶作用 ,使锆石晶格愈合。     

显微激光拉曼光谱测定天然气水合物的方法研究

天然气水合物是由烃类气体在一定的温度和压力下与水作用生成的一种非化学计量的笼型晶体化合物,显微激光拉曼光谱是测定其水合指数、笼占有率等结构参数的重要手段。天然气水合物极易分解,不能在常温常压下进行分析测试。本文针对天然气水合物的特性,研制了一套适合显微激光拉曼光谱法测定水合物的小型装置,将样品放入液氮罐中,定期加入液氮(-196℃)保存,确保在测定的过程中甲烷水合物保持稳定状态,解决了肉眼不可见水合物的微观识别问题。对实验合成的一系列不同体系的甲烷水合物和我国海域和陆域的水合物样品进行了分析,探讨了水合物样品的合成、保存和处理方法,研究了拉曼光谱测试条件,揭示不同条件下形成的水合物笼型结构特征。分析结果表明,对同一样品,测定水合指数的相对标准偏差小于1%,方法准确可靠,经分析南海神弧海域水合物为典型Ⅰ型结构的水合物,祁连山冻土区水合物为Ⅱ型结构的水合物,可为我国天然气水合物研究提供必要的结构信息。     

变质锆石拉曼光谱研究--以大别造山带为例

对大别山的道士冲辉石岩、双河榴辉岩和碧溪岭石榴橄缆岩的锆石进行了激光拉曼探针，阴极发光（CL）观察和U、Th等微量元素的微区分析及U－Pb同位素测定，发现锆石拉曼光谱波数和半高宽都能指示其蜕晶化程度，但对于高度蜕晶化锆石，波数已经不再完全适用，而只能通过其特征谱峰半高宽来确定。碧溪岭石榴橄榄岩锆石微区微量元素和拉曼探针分析发现，半高宽和Th/U比正相关，这是由岩浆锆石在变质过程中不同程度的固态重结晶作用造成的，其可能曾经遭受过约220Ma的热事件扰动。双河榴辉岩锆石则可能遭受了流体参与下的变质重结晶作用的影响。锆石重结晶作用是变质岩中锆石年龄和化学组成变化的主要原因。     

广西金牙金矿有机包裹体激光拉曼光谱研究

金牙金矿是桂西北微细粒浸染型金矿床具有代表意义的典型矿床。其赋矿层位为三叠系中统百蓬组的富有机碳的浊积岩系。通过对成矿过程中有机包裹体的激光拉曼分子微探针研究认为:(1)有机质在成矿过程中会发生热降解,其降解产物烃的量可衡量热的程度;(2)无机组分和CO2/CH4 参数可用于研究热液的地球化学环境。     

激光拉曼光谱及其在地学中的应用

引言拉曼光谱这门谱学技术是1962年问世的一种新的实验手段,七十年代国内外已在物理、化学、医学、生物学等领域得到较普遍的应用,八十年代我们开始应用到地质学领域中。散射效应是1928年由印度科学家拉曼(C.V.Raman)和克利施南(K.S.Krishnan)在研究液体苯时从实验中首次观察到这一现象。不久,蓝伯格(Landberg)和曼德斯塔(Mandelstam)在苏联报道了他们在研究石英晶体时亦观察到光的散射现象,加本内斯(Cabannes)和罗卡德(Rocard)在法国也证实了拉曼的观察结果。实际上早在1923年斯梅卡尔(A.     

低温加热后伊利石的激光拉曼光谱特征

在分析伊利石结构和常温下拉曼光谱特征的基础上，尝试用激光拉曼光谱法监测伊利石随温度变化而发生的一系列情况，对经历了不同温度后的伊利石样品开展了拉曼光谱研究。结果显示，高波数段羟基振动峰带宽随温度升高呈现逐渐缩短的趋势，且其振动峰峰面积比值随温度升高而逐渐增大，并最终利用这些特征建立了温度与拉曼峰特征参数的数学表达式。     

不同变质程度煤的激光拉曼光谱特征

对不同矿区，不同变质程度煤的9个镜煤样品进行了激光拉曼光谱测定，并对其特征光谱进行了参数化。在1000－2000cm^-1的波数范围内有两个明显的拉曼频率振动峰G峰和D峰。当镜质体反射率R0＜2．28％时，D峰位置随R0的增大向低波数位置偏移。G峰与D峰峰位差和峰高比随R0的增大而增加。当R0约为2．1％时，拉曼光谱特征趋势发生逆转性变化。在2500－3250cm^-1之间有一个明显的拉曼谱带，并随煤变质程度的增加呈现如下规律，其谱带的变化与有机质的成熟度演化具有一珲的同步性，特别是在有机质进入成熟门限后，由于油相和气相成分的大量生成，出现明显的振动峰，而进入无烟煤（R0＞4．4％）后，其振动峰变弱，因此，煤的激光拉曼光谱特征可作为油气盆地判断有机质成熟度的一个指标。     

常见酸根离子浓度的激光拉曼光谱定量分析

探讨利用激光拉曼光谱法对微量包裹体溶液中常见酸根离子成分（氯离子、硫酸根和乙酸根）进行定量测量。依据酸溶液某些拉曼光谱参数（如拉曼强度、半高宽和谱峰面积等）与对应振动的分子或离子团数量有密切的定量关系，估算酸溶液中离子或分子的浓度。结果表明，硫酸和乙酸溶液的拉曼光谱特征峰参数与浓度呈良好的线性关系；电解质水溶液拉曼峰的形变参数WA1／WA2、WH1／WH2可用于估算氯离子浓度。运用多元统计学的方法，拟合出盐酸、硫酸和乙酸溶液的浓度与各拉曼参数的回归方程。     

激光拉曼光谱在岩矿鉴定中的应用

激光拉曼光谱以其非破坏性、高灵敏度和高分辨率等特性,一直以来都是研究矿物的重要方法之一。通过激光拉曼光谱及mapping扫谱,可准确、方便的获得矿物的成分组成、应力分布、蚀变情况等信息,了解矿物的变形、断裂机理以及矿物质的形成机理,恢复其成岩环境。     

三角帆蚌贝壳珍珠层中类胡萝卜素的激光拉曼光谱研究

三角帆蚌贝壳珍珠层及养殖珍珠的拉曼光谱中除由文石矿物引起的拉曼峰外，还可观察到明显的由全反式结构的类胡萝卜素引起的1132cm^-1(C-C单键的伸缩振动）和1527cm^-1(C=C双键的伸缩振动）两个拉曼峰，根据类胡萝卜素的拉曼光谱特征推断其分子中的C＝C双键的数目为10。珍珠层中类胡萝卜素的相对浓度与珍珠层的颜色密切相关，在同一贝壳中从壳后端至壳顶，其相对浓度逐渐变小。对贝壳珍珠层中类胡萝卜素的研究可为珍珠漂白及在食品、化妆品等领域的应用提供科学的依据。     

盐水溶液中常见阴离子团的激光拉曼光谱定量分析研究

应用RenishawinVia激光拉曼光谱仪分析研究了人工配制的钠盐溶液中CO3 2-、SO4 2-、HSO4-、HCO3-和NO3-等阴离子团及水包络峰的拉曼谱图特征,建立了拉曼光谱参数（强度面积积分）与溶液中阴离子团浓度的定量关系,提出了利用拉曼谱峰强度面积分法定量分析流体包裹体中CO3 2-、SO4 2-、HSO4-、HCO3-和NO3-等常见阴离子团浓度的方法。对HSO。一和HCO。一这样易电离的酸式阴离子团采用了净目标酸式阴离子团浓度拟合工作曲线。讨论了强度面积积分法定量分析的优越性和激光拉曼探针定量分析Cl-的难点及前景。     

显微激光拉曼光谱测定单个包裹体盐度的实验研究

水溶液激光拉曼光谱上 O-H 展宽区(2800～3800 cm~(-1))对盐浓度的改变非常敏感,通过计算显微激光拉曼光谱的偏移参数,就可以确定包裹体溶液(室温)的盐度。已有实验证明这种方法适合于标准溶液。人工合成流体包裹体作为天然包裹体的参照物,可以被用来验证许多涉及流体包裹体的假设的有效性,人工合成包裹体是检验激光拉曼光谱测定单个流体包裹体盐度可行性的关键。本文采用 Sterner 等(1984a)提出的方法,在50MPa/100 MPa,500～600℃范围内合成纯 H_2O 体系及 NaCl-H_2O 体系的包裹体,利用合成包裹体对单个流体包裹体盐度的激光拉曼光谱测定进行较为系统的研究。结果表明这种方法确定单个不饱和流体包裹体盐度是可行的,而且较精确(相差 1％±),是一种快速、简便、无损的盐度测定方法。     

显微激光拉曼光谱在矿床学中的应用

介绍了显微激光拉曼光谱在矿床学研究中的应用原理、应用领域及研究现状，同时对其发展前景作了简要分析。     

激光拉曼光谱在岩矿鉴定中的应用

激光拉曼光谱以其非破坏性、高灵敏度和高分辨率等特性,一直以来都是研究矿物的重要方法之一。通过激光拉曼光谱及mapping扫谱,可准确、方便的获得矿物的成分组成、应力分布、蚀变情况等信息,了解矿物的变形、断裂机理以及矿物质的形成机理,恢复其成岩环境。