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, 王志海, 趙幫勝, 王 寧

(1.長安大學地球科學與資源學院，陜西西安 710054；2.中國地質調(diào)查局西安地質調(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、無損和快速等特點，使之逐漸成為地球科學基礎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態(tài)過程和動力反應[14,15]。因此，顯微激光拉曼光譜法將在定性檢測分子特征峰和定量分析多組分樣品上成為一項有力的工具。本文采用自行設計的裝置制備了一系列不同比例的12CO2/13CO2混合物，然后對樣品進行顯微激光拉曼測試，獲得CO2氣體碳同位素分子的拉曼特征峰。通過測試發(fā)現(xiàn)12CO2的摩爾分數(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)學關系式，這為應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 實驗部分

1.1 氣體樣品

選用高純度的標準氣體樣品進行實驗，13CO2(純度為99%)由美國Sigma-Aldrich公司提供；12CO2(純度為99.99%)由西安泰達氣體有限公司提供。

1.2 實驗裝置及方法

圖1所示為實驗中制備混合氣體樣品的實驗裝置圖。……