拉曼光谱原位观测水合物形成后的饱和甲烷浓度

水合物形成于相对低温高压环境,这种条件下对水合物形成后的流体中残留的甲烷浓度进行直接的原位观测非常困难.本文在高压透明腔体中成功合成了甲烷水合物,利用拉曼光谱技术在低温高压条件下对水合物形成过程中流体中残留的甲烷浓度的变化进行了原位观测,用拉曼峰面积比值法获得了三个温度、压力下水合物形成后的饱和甲烷浓度值.研究发现,水合物生长过程中,流体中的甲烷被不断消耗而浓度逐渐降低,温度对水合物形成后的流体中残留的饱和甲烷浓度影响很大,温度越低,残留的饱和甲烷浓度越小,与通常条件下甲烷在水中的溶解度随温度的降低而增加的趋势正好相反.     

不同压力下Ⅰ型甲烷水合物拉曼光谱

本文描述了合成的I型甲烷水合物高压下拉曼光谱测定结果.甲烷水合物用细粒冰和甲烷气在温度0℃～9℃和压力18MPa下历时2天合成,在金刚石压腔里进行了原位的显微观察和拉曼光谱测定.一组温度25℃和压力范围132～901MPa下的拉曼光谱数据显示,样品的光谱呈左高右低的双峰结构,左谱峰位置范围为2904.4～2907.2cm-1,右谱峰位置范围为2915～2922cm-1,谱峰位置随压力变化,典型光谱的左右谱峰强度比近似为3:1,系典型的Ⅰ型结构特征;这说明甲烷水合物在较高压力下也能保持Ⅰ型结构.作为比较,甲烷气和溶解水中的甲烷的拉曼光谱也进行了测定,它们的拉曼光谱特征与Ⅰ型甲烷水合物的明显不同.     

实测天然气扩散系数在地层条件下的校正

在研究天然气在地下岩石中扩散机理及扩散系数测试方法的基础上，指出了实测天然气扩散系数与地层条件下的差异，利用实测饱和水和干样条件下人造石英粉砂岩的扩散系数值的比值与其物性之间的关系，利用爱因斯坦方程产实测天然气扩散系数的饱和介质转换和温度校正方法，该方法的实际应用表明，校正结果符合地质规律，表明该校正方法是可行的。     

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。     

基于原位拉曼光谱分析揭示热液条件下钨的迁移方式

石英脉型钨矿是典型的热液矿床,揭示热液中钨(W)的迁移方式是重建成矿过程和查明成矿机制的基础。一般认为, W在热液流体中以简单钨酸(如[WO4]2-、[HWO4]-和[H2WO4]0等)和碱金属钨酸盐离子对(如[KHWO4]0和[KWO4]-)的形式迁移。然而,钨酸在流体中具有极强的络合能力,能形成类型多样的复杂络合物。但是,时至今日,关于复杂络合物能否作为热液中W的有效迁移方式这一基础问题仍悬而未决。本文以K2WO4-HCl-H2O体系为例,系统收集并分析了W=O对称伸缩振动(v1)在23～400℃和20～50 MPa下的原位拉曼光谱,查明了温度和流体pH值对热液中W迁移方式的影响。研究发现:(1)在碱性流体中,W主要以[WO4]2-形式迁移,当温度高于300℃时,流体中还存在少量的[HWO4]-;(2)在近中性流体中,当温度在100～150℃之间时,除[WO4]2-外,还有少量W以钨多酸络合物的的形式迁移;(3)在中度酸性流体中,如当流体pH=4.88时(23℃,下同),在中低温(<300℃)条件下,钨多酸络合物的比例可达47.8%,而在高温(>300℃)条件下,钨多酸...     

高压下白云石的原位拉曼光谱研究

利用热液金刚石压腔研究了白云石在温度298 K、压力100～1000 MPa下C-O键弯曲振动峰V1097的拉曼变化特征.结果表明,在实验的压力范围内白云石稳定,其拉曼位移和压力具有很好的线性关系,拟合后得出压力与白云石1097 cm-1拉曼线频率位移的关系为:P=143.47(△Vp)1097 102.67(1097＜Vp＜1103).因此白云石非常适合作为热液金刚石压腔的压标.     

CH4-H2O体系流体包裹体均一过程激光拉曼光谱定量分析

对南黄海盆地二叠纪地层中某石英脉中的CH4-H2O体系流体包裹体均一过程进行了激光拉曼光谱定量分析。利用甲烷与水的拉曼峰面积比值计算不同温度下流体包裹体中水溶液相中甲烷的浓度,除了在100℃附近出现最小值,随温度增加甲烷浓度呈指数增大。包裹体在214℃完全均一,均一时甲烷的浓度为0·1347mol/L。同时利用甲烷的拉曼特征对流体包裹体均一过程的内压变化作了分析。压力变化可以分为三个区间:19~100℃,随温度升高压力增大;100~150℃压力随温度升高减小;150℃之后压力迅速增大。均一温度下的内压为21·92MPa。流体包裹体内压的变化主要是由甲烷溶解行为和封闭体系的热力学特征决定的。实验表明激光拉曼光技术可以作为定量分析含甲烷流体包裹体的一种有效方法。     

显微激光拉曼成像技术在淡水无核珍珠研究中的应用

近年来,珍珠中的六方球文石成为珍珠研究的一个热点。利用文石与六方球文石的特征拉曼光谱差异,对淡水无核珍珠样品的两种物象组成进行了测试研究。采用显微激光拉曼成像技术初步确定了淡水无核珍珠样品中六方球文石的位置、形状与大小。结果显示,其多分布于珍珠珠核部位,也可出现在珍珠表面。通过扫描电子显微镜进一步观察,珍珠表面上的六方球文石与文石的微形貌特征有较明显的区别。同时,还一并探讨了拉曼光谱在珍珠样品中出现的方向性效应以及有机色素产生的拉曼效应。     

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.     

激光拉曼光谱技术在获取流体包裹体内压中的应用及讨论

本文详细介绍了二氧化碳、甲烷、氮气及其混合物拉曼位移与压力的关系。对实验数据进行拟合发现,不管是纯组分还是混合体系中,气体的拉曼位移基本上是随压力增加呈一级指数递减。在混合体系中,压力对拉曼位移的影响最大,含量次之。氮气与甲烷混合由于分子相互作用发生变化,结果使得氮气拉曼位移随压力变化的灵敏度增加,而甲烷的灵敏度却是降低。随压力增加,峰面积、峰半高宽、峰高等参数也将随之变化。实际的应用结果表明,激光拉曼光谱技术是一种获取复杂体系流体包裹体内压的新方法。     

橄榄石原位高温拉曼光谱研究

利用微型电阻丝加热装置产生高温, 采用镍铬热电偶探测样品的温度, 在273～1 113 K温度范围,对橄榄石晶体进行了原位高温拉曼光谱研究。拉曼光谱数据显示：Si-O伸缩振动模高于800 cm^-1,Si-O弯曲振动模为400～700 cm^-1,SiO₄四面体旋转振动模和金属-氧的平移振动模低于400 cm^-1;得到了橄榄石拉曼振动频率随温度的变化关系,首次发现了橄榄石常温频率为541 cm^-1的Si-O反对称弯曲振动的A_g模,比其它的振动频率有较弱的温度效应。     

水流热扩散系数的试验研究

在系统的明槽水流试验基础上,本文探讨了水流热扩散系数的基本规律.试验成果分析表明:纵向分散系数的适宜尺度是流速分布不均匀综合因素,并与比降和弗汝德数有关,同时给出了估算水流热纵向分散系数的公式;横向热扩散系数与化学物质扩散系数有相似的规律。笔者运用误差理论,导出了温度测量值的不确定度和纵向分散系数的不确定度估算公式。     

Determination of Salinity in Fluid Inclusions with Laser Raman Spectroscopy Technique

ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＬａｓｅｒＲａｍａｎｍｉｃｒｏｐｒｏｂｅｈａｓｂｅｅｎｆｏｕｎｄｉｎｍａｎｙｇｅｏｌｏｇｉｃａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ (Ｓｈｏｖａｌｅｔａｌ.,1995 ;ＭｃＭｉｌｌａｎａｎｄＨｏｆｍｅｉｓｔｅｒ,1988;ＭｃＭｉｌｌａｎ ,1984;Ｄｕｂｅｓｓｙｅｔａｌ.,1982 ;Ｇｒｉｆｆｉｔｈ ,1975 )ａｎｄａｓａｎｏｎ ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅａｎｄｉｎｓｉｔｕｔｅｃｈｎｉｑｕｅ,ｉｔｈａｓｈａｄａｔｒｅｍｅｎｄｏｕｓｉｍｐａｃｔｏｎｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｆｌｕｉｄｉｎｃｌｕｓｉｏｎｃｏｍｐｏｓｉ…     

安山质玻璃中水的扩散实验

在CSV（Cold—Seal—Vessel）高压设备中,设置温度550℃、压力0．1GPa、放置240h的条件下,进行了安山质玻璃中水的扩散实验,利用傅立叶红外光谱仪测定了安山质玻璃中OH、H2Om和H2Ot的含量,而后通过定量计算和计算机处理,获得了水在安山质玻璃中的扩散曲线。为研究水在安山质玻璃中的扩散规律以及火山喷发机理和成因提供了依据。     

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。     

高温高压条件下水镁石相变的拉曼光谱研究

本文应用金刚石压腔装置结合拉曼光谱分析技术原位观测了高温高压条件下水镁石的结构变化特征。结果表明：常温升至300℃过程中,随温度升高,水镁石中表征H-O对称伸缩振动的3652 cm-1拉曼特征峰向低波数移动,拉曼特征峰波数与对应的体系温度呈现良好的线性相关关系。常温条件下体系加压过程中,当压力升高至1.19 GPa时,水镁石中表征H-O振动的3652 cm-1拉曼峰向高波数移动并逐渐消失,同时产生表征方镁石的1078 cm-1拉曼特征峰,表明水镁石脱水相变为方镁石。随后压力降低过程中,表征水镁石H-O振动的3652 cm-1拉曼特征峰没有重新出现,脱水相变过程不可逆。     

流体包裹体成分测定的低温相变和显微拉曼光谱分析技术研究进展

论述了包裹体低温分析技术的原理以及进展。传统的流体包裹体低温分析技术是以显微冷冻测温测定无机盐体系为主,目前已发展到应用低温原位拉曼光谱技术对包裹体中的阳离子和阴离子进行定量-半定量分析。油气包裹体原位低温分析技术也取得了较大的突破,对不同成分油气包裹体低温下的相变过程取得了一定的认识,据此对油气包裹体进行分类,推测其主要成分,为油气包裹体计算提供基础参数。     

煤层气在煤储层中的扩散及其影响因素

煤层气在煤储层中的扩散是指从煤基质孔隙表面上解吸的煤层气运移到割理系统的主要过程。发生扩散的前提条件是气体浓度差的出现，衡量扩散能力大小的重要参数是扩散系数。前者为由解吸速度、解吸气量和煤层气产量、井孔压力降等因素控制的动态参数，而后者为主要受扩散物质性质、扩散介质特征、扩散系统的温度、压力和孔隙结构形态等因素影响的静态参数。煤层气在煤储层中的扩散量与煤层气浓度差和扩散系数呈正比关系。     

Quantification of Water Content and Speciation in Synthetic Rhyolitic Glasses: Optimising the Analytical Method of Confocal Raman Spectrometry

Quantification of water content in silicate glasses is of vital significance in understanding magma evolution and metamorphic anataxis. Here we provide a method for the determination of total dissolved water content and water speciation in silicate melts by confocal laser Raman spectrometry based on a set of hydrous rhyolitic glasses. A series of alumino-silicate glasses with water contents from 0.33 to 9.05% m/m were synthesised in a piston cylinder apparatus. Synchrotron-FTIR mapping shows that these glasses have relatively homogeneous distributions of dissolved water. Total water contents of the glasses were precisely measured by TC/EA-MS and FTIR. Both external and internal calibration were established for the quantitative analysis of water content and water speciation in the silicate glasses based on excellent linear correlation between total dissolved water content and integrated area of the water Raman band. Furthermore, by decomposing the total water Raman bands into four Gaussians components, the relative concentration of water speciation (OH groups and molecules H₂O_m) dissolved in the glasses was determined with a similar trend to water speciation data derived from FTIR. We suggest that the relative concentration of water speciation can be estimated in rhyolitic glasses with 4–8% m/m H₂O. Our work provides an accurate method to determine total water content and a potential tool to limit the relative concentration of water speciation dissolved in silicic glasses.