高压下多硅白云母的拉曼光谱学研究

在金刚石压腔中，通过原位拉曼光谱研究了多硅白云母在常温高压下的稳定性。实验获得了多硅白云母从常压到20GPa的拉曼光谱数据，研究了多硅白云母的266、708和3618cm^-1叫谱峰与压力的相关性。研究发现，多硅白云母的708cm^-1叫谱峰随压力增加有规律地向高频方向偏移，与压力的增加呈明显的正相关性，即y（拉曼位移，cm^-1）=0．5238x（压力，GPa）＋712．31，相关系数R^2=0．9656，并且该谱峰在压力4．7GPa时消失，这可能与多硅白云母中的Si、Al替代有关。羟基3618cm^-1谱峰则随压力增加向低频方向移动，谱峰的降低与压力的增加呈明显的线性关系变化（y=-0．3402X＋3617．8，R^2=0．9662），并且强度随着压力的增加也在逐渐减弱，在压力达18GPa时开始消失，推测该压力可能为多硅白云母在常温下脱羟基的极限压力。     

Raman spectroscopic study of CO2-NaCl-H2O mixtures in synthetic fluid inclusions at high temperatures

Mixtures of CO₂-NaCl-H₂O contained in synthetic fluid inclusions are studied by laser Raman spectroscopy at high temperatures. With increasing temperature, the band splitting (X) of υ₁-2υ₂ diad of spectrum of CO₂ presents more variations, and the intensity ratios of the hot bands to the υ₁-2υ₂ diad increase. For mixtures of gas phase rich in CO₂ and liquid phase rich in H₂O before homogenization, the strength of hydrogen bonding of water in the liquid phase decreases almost linearly with increasing temperature. When mixtures become homogeneous liquid phases, carbon dioxide content increases significantly as a result of the abrupt decrease in hydrogen bonds. Our results show that the hydrogen bonds change only slightly at higher temperatures above the homogeneous point, and a certain extent of the hydrogen bonds still remains at the highest temperature of 550°C of this work. The study is helpful to Raman spectroscopic analysis of natural fluid inclusions at high temperatures.     

Review of the systematics of CO2–H2O fluid inclusions

Aqueous solutions that contain volatile (gas) components are one of the most important types of fluid in the Earth's crust. The record that such fluids have left in the form of fluid inclusions in minerals provides a wealth of insight into the geochemical and petrologic processes in which the fluids participated. This article reviews the systematics of CO₂–H₂O fluid inclusions as a starting point for interpreting the chemically more complex systems. The phase relations of the binary are described with respect to a qualitative P–T–X model, and isoplethic–isochoric paths through this model are used to explain the equilibrium and non-equilibrium behaviour of fluid inclusions during microthermometric heating and cooling. The P–T–X framework is then used to discuss the various modes of fluid inclusion entrapment, and how the resulting assemblage textures can be used to interpret the P–T conditions, phase states, and evolution paths of the parent solutions. Finally, quantitative methods are reviewed by which bulk molar volume and composition of CO₂–H₂O fluid inclusions can be determined from microthermometric observations of phase transitions.     

植物——大气N2O的一个潜在排放源

N₂₂和CH₄的重要温室气体。目前,全球N₂₂₂O不仅是一个普遍存在的自然现象,而且其排放量可达到与土壤排放相比较的水平,因而植物可能是未知的大气N₂O的一个重要排放源;植物排放N₂O受植物的种类、生长发育阶段、养分供给、光照强度及CO₂浓度等因素的影响。     

Synthetic Fluid Inclusions in the Systems NaCl-H2O and NaCl-CO2-H2O: Dissolution Temperatures of Halite

Abstract. This study examined the effect of CO₂ on NaCl solubility in hydrothermal fluid, with the synthetic fluid inclusion technique. Fluid inclusions of 30–40 wt% NaCl and 5 mol % CO₂ were synthesized, and their halite dissolution temperatures, T_m(halite), were measured. The solubilities of NaCl in CO₂-bearing aqueous fluid were obtained at 160–320C under vapor-saturated pressures. The T_m(halite) value in aqueous fluid with 5 mol % CO₂ obtained in this study agrees with that of Schmidt et al. (1995), showing that 5 mol % CO₂ reduces the solubility of NaCl by about 1 wt%.
Calculation of magnetite solubility suggests that 5–10 mol % CO2 decreases magnetite solubility by 4.5–8.9 % relative to the magnetite solubility in CO2-free solution. Therefore, an increase of CO2 content in ore-forming solutions may cause deposition of iron minerals and produce ore deposits.     

流体包裹体压力计研究之二:高温高压下碳氢化合物的拉曼光诸

在温度23～315℃、压力高达近2000MPa下用金刚石压腔下研究了正庚烷、环己烷及其混合物的拉曼光谱特征.结果表明:环已烷和正庚烷混合,只是改变了环已烷及正庚烷的平均C-H伸缩振动的拉曼位移,但是并不影响其P-△vp关系式.另外,经过数据拟合,得到了平均C-H伸缩振动的拉曼位移与压力的关系为:P=78.21(△vp)+71.56.该公式可以用来作为流体包裹体尤其是油气包裹体的压力计.     

Solution mechanisms of silicate in aqueous fluid and H2O in coexisting silicate melts determined in-situ at high pressure and high temperature

The structure of H₂O-saturated silicate melts, coexisting silicate-saturated aqueous solutions, and supercritical silicate liquids in the system Na₂O·4SiO₂–H₂O has been characterized with the sample at high temperature and pressure in a hydrothermal diamond anvil cell (HDAC). Structural information was obtained with confocal microRaman and with FTIR microscopy. Fluids and melts were examined along pressure-temperature trajectories defined by the isochores of H₂O at nominal densities, ρ_fluid, (from EOS of pure H₂O) of 0.90 and 0.78 g/cm³. With ρ_fluid = 0.78 g/cm³, water-saturated melt and silicate-saturated aqueous fluid coexist to the highest temperature (800 °C) and pressure (677 MPa), whereas with ρ_fluid = 0.90 g/cm³, a homogeneous single-phase liquid phase exists through the temperature and pressure range (25–800 °C, 0.1–1033 MPa). Less than 5 vol% quartz precipitates near 650 °C in both experimental series, thus driving Na/Si-ratios of melt + fluid phase assemblages to higher values than that of the Na₂O·4SiO₂ starting material.Molecular H₂O (H₂O°) and structurally bonded OH groups were observed in coexisting melts and fluids as well as in supercritical liquids. Their OH/(H₂O)-ratio is positively correlated with temperature. The OH/(H₂O)° in melts is greater than in coexisting fluids. Structural units of Q³, Q², Q¹, and Q⁰ type are observed in all phases under all conditions. An expression of the form, 12Q³ + 13H₂O2Q² + 6Q¹ + 4Q⁰, describes the equilibrium among those structural units. This equilibrium shifts to the right with increasing pressure and temperature with a ΔH of the reaction near 425 kJ/mol.     

成矿流体包裹体盐度的拉曼光谱测定

拉曼光谱在 2 80 0～ 3 4 0 0cm-1范围内对水溶液中OH-离子的变化非常敏感 ,溶液中电解质的浓度变化与溶液的拉曼光谱特征参数之间存在一定的定量关系。通过对不同浓度标准NaCl和KCl水溶液的拉曼光谱特征分析 ,提出了一种可综合反映溶液浓度的拉曼光谱参数 (偏斜率 )。通过试验和分析 ,发现NaCl和KCl水溶液浓度与水溶液拉曼光谱偏斜率之间存在很好的线性关系 ,并找出了拟合直线 ,同时给出了NaCl和KCl水溶液盐度的拉曼参数计算经验公式。为了验证此公式的有效性 ,专门用传统的显微微热计和激光拉曼光谱仪分别测定了人工流体包裹体和马脑壳金矿床含金石英脉中的流体包裹体的盐度 ,并对结果进行了对比讨论 ,证明用激光拉曼光谱仪测定不饱和流体包裹体的盐度是一种快速、简便、无损的盐度测定新方法     

流体包裹体的喇曼光谱分析进展

激光显微喇曼光谱已经成为流体包裹体非破坏性分析的重要手段。它可以快速方便地对单个包裹体进行定性、半定量乃至定量分析，且样品制备简单。通过对入射光进行聚焦，可以分析样品中微米级的包裹体。激光显微喇曼光谱对纯气相包裹体、盐水溶液包裹体、含挥发分的水溶液包裹体，以及有机包裹体的分析已经显示出了很大的潜力。此外，对流体包裹体中同位素比值的分析和作为高温高压下流体的分子之间作用的研究也具有很大应用前景。     

流体包裹体研究进展

本世纪前十年(2001年-2010年),国内流体包裹体的研究和应用都有了很大的进展。本文就流体包裹体研究的几个主要方面——包裹体流体体系PVTX性质的模拟、人工合成流体包裹体、成矿流体和成矿机制研究以及油气包裹体和成藏过程研究等——进行了总结。国内包裹体流体体系PVTX性质的模拟研究已经达到国际水平,各种天然流体体系的状态方程被应用于包裹体研究中。结合国际上流行的流体包裹体合成技术,国内学者利用人工流体包裹体,已经开展了流体包裹体形成机理、包裹体中流体体系相平衡和流体包裹体分析设备标定的研究工作。成矿流体和成矿机制研究仍然是流体包裹体的主要应用领域,一些国际前沿的新技术和新方法,如金属矿物中流体包裹体的红外显微测温技术,单个流体包裹体成矿元素的LA-ICP-MS测定方法,以及流体包裹体组合(FIA)研究方法等,被国内学者在研究中采用。油气包裹体研究越来越受到石油地质学家的重视,其在油气成藏机理尤其是油气充注以及成分演化史研究中发挥着日益重要的作用。除了上述主要研究领域,利用熔体包裹体研究地幔流体,通过超高压变质岩中流体包裹体研究变质流体,应用表生环境下蒸发岩(石盐)中的流体包裹体研究古气候,这些方面也都取得了很好的研究成果。本世纪的前十年,国内流体包裹体研究与国际研究紧密结合,中国学者创立的ACROFI系列会议目前也已经成为国际流体包裹体界的重要系列会议之一。     

流体包裹体中盐度分析与应用——以福山凹陷为例

盐水包裹体中盐度（w（NaCl））信息与均一温度一样,是进行流体活动分析的主要依据。基于福山凹陷盐水包裹体盐度测试数据并结合均一温度等信息,对福山凹陷流体包裹体的幕次组合及成藏期流体的幕式活动特征进行了分析。结果表明：福山凹陷烃类包裹体荧光色丰富,均一温度单一峰值,盐水包裹体盐度具有先下降后上升再下降的变化特征;其流体包裹体可划分为7个幕次组合,即福山凹陷古近系存在着7幕流体活动,早2幕为排烃早期流体活动,中间3幕为成藏期流体活动,后2幕为异常热流体活动。分析还得出：福山凹陷具有多幕成藏、多源混注的成藏特征,成藏时期为13~6 Ma,油气主充注幕次对应于生排烃高峰;异常热流体活动时期晚于成藏期,且异常热流体活动是导致地层水盐度中途突然升高的主因。     

一种新的成矿流体示踪法——流体包裹体N2—Ar—He示踪体系

本文介绍一种新的成矿流体示踪法,Ｎ２－Ａｒ－Ｈｅ示踪体系,概述了其主要原理和分析方法,并以粤中长坑Ａｕ－Ａｇ矿和粤东嵩溪Ａｓ－Ｓｂ矿为例,进行了成矿流体Ｎ２－Ａｒ－Ｈｅ示踪体系研究,结果显示其成矿流体主要来自建造水或沉积热卤水,为矿床成因研究提供了新的证据。     

龙门山中段推覆体内流体包裹体特征

采用流体包裹体研究和地质研究相结合的方法，研究了龙门山茂汶推覆体和彭灌推覆体内流体特征，讨论了盆山间流体的温度，盐度变化规律和流体可能的流动方向。研究表明推覆体内流体的均一温度为101．9－226℃，压力为13．5－18．0MPa，密度为0．91－1．14g/cm^3。从茂汶推覆体至彭灌推覆体，流体的盐度具有增高、温度总体有降低特征；靠近造山带一侧的盆地内流体，其盐度和温度明显低于造山带内推覆体中的流体。在推覆体内部，从推覆体前锋到主滑面流体的均一温度逐渐降低。断层是流体运移的主要通道，盆山间流体有运移和热交换，盆地流体有可能通过滑动面被带入造山带内部。     

当前流体包裹体研究和应用概况

本文概要总结近年来流体包裹体研究和应用的发展情况,包括流体包裹体岩相学,PVTX研究,分析技术和应用等四个方面。岩相学方面的主要进展反映在“流体包裹体组合”概念的提出和应用。在PVTX研究方面,人工包裹体和热液金刚石压腔的应用极大地促进了我们对地质流体体系相特征的了解。各种分析技术不断涌现或改进,其中以Laser-Raman对气体成分和LA-ICP—MS对溶质成分的分析尤其有用。流体包裹体的应用领域一直以矿床学研究为主,当前和今后一段时间仍将如此。但是,流体包裹体在地球科学的其它领域,尤其是石油地质以及岩浆和地球内部过程的研究等方面,正得到越来越多的应用。     

流体包裹体盐度低温拉曼光谱测定方法研究

氯盐溶液作为流体包裹体中最普遍和最重要的盐水化合物,是测定包裹体盐水溶液含盐度的主要溶质,但由于其强离子键化合物的分子特性在常温、常压下没有拉曼效应,拉曼光谱测试无法获取氯盐的有效特征信息,使得利用拉曼光谱研究流体包裹体分子组分及含盐度的方法存在严重缺陷。本文联合利用激光拉曼光谱探针和冷热台,原位采集了不同盐度的NaCl-H₂O和CaCl₂-H₂O标准盐水溶液在低温下(-185℃)形成的冰、NaCl水合物和CaCl₂水合物的拉曼光谱,分析了不同盐度标准盐水溶液形成的水合物拉曼特征峰的变化规律,尝试建立流体包裹体盐度低温拉曼光谱测定方法。分析表明,NaCl水合物约3425 cm^-1拉曼特征峰与冰约3120 cm^-1拉曼特征峰峰面积比值和配制的NaCl-H₂O标准溶液盐度呈良好的正相关(r²=0.9995),CaCl₂水合物约3431 cm^-1拉曼特征峰与冰约3120 cm^-1拉曼特征峰峰面积比值也和配制的CaCl₂-H₂O标准溶液盐度呈较好的正相关(r²=0.9458)。利用愈合人工水晶法合成的NaCl-H₂O和CaCl₂-H₂O包裹体标样检验了用上述方法低温测定流体包裹体盐度的可靠性,结果表明该技术用于盐度大于0.5 mol/L的NaCl-H₂O体系流体包裹体时,数据精度好于20%;用于盐度大于0.5 mol/L的CaCl₂-H₂O体系流体包裹体时,数据精度最高可达5%,完全可达到半定量-定量测定的要求。研究还发现,包裹体内压可能对低温拉曼光谱测定流体包裹体盐度影响不大,分析中获得的冰拉曼特征峰的拉曼位移(约3120 cm^-1)与前人略有差异,可能与实验条件下获得的冰的多型不同有关。与国内外同行的研究结果比较,本研究更加注重该项实验技术的实际应用,通过对不同体系盐水溶液系列进行拉曼光谱实验分析,对实验条件和方法进行不断优化,在确定流体体系的同时实现了包裹体盐水溶液盐度半定量-定量测定,准确度优于传统方法,并且该方法具有很强的实用性。     

高温下合成包裹体中流体水分子氢键的拉曼光谱分析

在合成包裹体腔中，用显微激光拉曼探针原位分析了高温下纯水和含气体CO2的流体中水分子的氢键作用。研究结果表明，随着温度升高，流体中水分子的氢键作用不断减弱，但纯水在最高的测量温度400℃，含CO2的流体在520℃都还存在着比较强的氢键作用。含CO2的流体比相同温度下纯水的氢键作用弱，并且当气相与液相混溶成为纯液相后，它的氢键与温度的关系明显出现了转折，温度对氢键的影响比均一前小。     

高温高压下石膏脱水相变的原位拉曼光谱研究

本文运用激光拉曼光谱仪,利用水热金刚石压腔装置对高温高压条件下石膏-水体系中的石膏脱水相变进行拉曼光谱研究.在压力0.1 MPa～837.9 MPa和温度16～200 ℃条件下通过系列实验对相变的过程进行了原位光谱分析.与人们已知的无水条件下石膏分两步脱水的过程不同,高压下石膏在饱和水环境下倾向于一次性的脱去所有结晶水而形成无水石膏,实验中没有观察到半水石膏的出现.通过实验数据得到石膏和无水石膏的转折温度和平衡压力间的关系式为P(MPa)=19.56·T(℃)-2926.5.     

流体包裹体压力计研究之二:高温高压下碳氢化合物的拉曼光谱

在温度23～315℃、压力高达近2000MPa下用金刚石压腔下研究了正庚烷、环己烷及其混合物的拉曼光谱特征。结果表明：环己烷和正庚烷混合,只是改变了环己烷及正庚烷的平均C-H伸缩振动的拉曼位移,但是并不影响其P-△^-vp关系式。另外,经过数据拟合,得到了平均C-H伸缩振动的拉曼位移与压力的关系为：P=78．21（△^-vp）＋71．56。该公式可以用来作为流体包裹体尤其是油气包裹体的压力计。     

H2O diffusion models in rhyolitic melt with new high pressure data

Water diffusion in silicate melts is important for understanding bubble growth in magma, magma degassing and eruption dynamics of volcanos. Previous studies have made significant progress on water diffusion in silicate melts, especially rhyolitic melt. However, the pressure dependence of H₂O diffusion is not constrained satisfactorily. We investigated H₂O diffusion in rhyolitic melt at 0.95–1.9 GPa and 407–1629 °C, and 0.2–5.2 wt.% total water (H₂O_t) content with the diffusion-couple method in a piston-cylinder apparatus. Compared to previous data at 0.1–500 MPa, H₂O diffusivity is smaller at higher pressures, indicating a negative pressure effect. This pressure effect is more pronounced at low temperatures. Assuming H₂O diffusion in rhyolitic melt is controlled by the mobility of molecular H₂O (H₂O_m), the diffusivity of H₂O_m (D_H2Om) at H₂O_t ≤ 7.7 wt.%, 403–1629 °C, and ≤ 1.9 GPa is given by

D_H2Om=D₀exp(aX),