12CO2/13CO2體系中碳同位素的顯微激光拉曼光譜研究

李佳佳, 李榮西*, 董 會(huì), 王志海, 趙幫勝, 王 寧

(1.長(zhǎng)安大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，陜西西安 710054；2.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心，陜西西安 710054)

CO2是流體包裹體中一種重要的揮發(fā)性組分[1,2]，而CO2的穩(wěn)定性同位素有12CO2和13CO2[3]，且CO2氣體碳同位素在研究地殼和上地幔中礦物起源，以及流體演化等方面具有重要的地質(zhì)意義[4 - 6]。激光拉曼光譜在微區(qū)分析上具有高精度、原位、無(wú)損和快速等特點(diǎn)，使之逐漸成為地球科學(xué)基礎(chǔ)研究中的一種重要分析手段[7 - 10]。

目前，顯微激光拉曼光譜法已經(jīng)應(yīng)用在許多方面，比如：在不同的溫度和壓力下確定CO2和CH4在水中的溶解度[11]；定量分析人工合成流體包裹體中氣體組分的含量[12]；以水為內(nèi)標(biāo)建立工作曲線半定量分析溶液中陰離子的濃度[13]；研究礦物與流體之間的動(dòng)態(tài)過(guò)程和動(dòng)力反應(yīng)[14,15]。因此，顯微激光拉曼光譜法將在定性檢測(cè)分子特征峰和定量分析多組分樣品上成為一項(xiàng)有力的工具。本文采用自行設(shè)計(jì)的裝置制備了一系列不同比例的12CO2/13CO2混合物，然后對(duì)樣品進(jìn)行顯微激光拉曼測(cè)試，獲得CO2氣體碳同位素分子的拉曼特征峰。通過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)12CO2的摩爾分?jǐn)?shù)[x(12CO2)]與12CO2/13CO2混合物的拉曼特征峰峰面積比之間存在數(shù)學(xué)關(guān)系式，這為應(yīng)用顯微激光拉曼光譜法分析流體包裹體中CO2氣體碳同位素提供了理論依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 氣體樣品

選用高純度的標(biāo)準(zhǔn)氣體樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，13CO2(純度為99%)由美國(guó)Sigma-Aldrich公司提供；12CO2(純度為99.99%)由西安泰達(dá)氣體有限公司提供。

1.2 實(shí)驗(yàn)裝置及方法

圖1所示為實(shí)驗(yàn)中制備混合氣體樣品的實(shí)驗(yàn)裝置圖。……