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矿物包裹体(fluid inclusions)是指在矿物中封存的气体、液体或气液两相体。通过矿物包裹体的分析,可以获得矿物成因、成矿流体的来源、性质和演化等方面的信息。其中,矿物包裹体气体成份分析是矿物包裹体研究中的重要内容之一,它主要通过火焰离子化检测气体成分或气体质量光谱分析对气体成分进行定量分析。本文将从矿物包裹体气体成份分析现状、方法及其应用等方面进行阐述。
一、矿物包裹体气体成分分析方法
(Pyrolysis)
火焰离子化是指将矿物包裹体样品加热至高温时释放的气体进入离子源,通过离子源进行离子化分析,得到气体成分。火焰离子化分为直接接触火焰离子化和于石墨化炉内火焰离子化两种方式。直接接触火焰离子化法需要将样品接近火焰中进行气体的释放,因此容易与火焰接触表面杂质发生反应干扰气体成分结果。于石墨化炉内火焰离子化法则采用石墨化炉对样品进行加热,可避免接触表面杂质所带来的影响,同时具有样品量小、重现性好及分析过程简单等优点。
(QMS)
气体质量光谱分析是指通过气体分子的质量-电荷比(m/z)在质谱仪中进行分析,方法比火焰离子化具有分析灵敏度高、高分辨率及化学特性确定等优点。但是QMS方法具有操作技巧要求高、仪器价格昂贵且对样品量要求大等缺点。
二、矿物包裹体气体成份分析应用
矿物包裹体气体成份分析方法可以为矿床成因解释提供重要的依据,应用十分广泛。以下列举几种主要应用:
(1) 矿床成因研究:通过对矿床中的成矿流体进行气体成分分析,可获得成矿流体的来源及性质等信息。
(2) 矿物成因分析:通过对包裹体中气体的定量分析和组成分析,可以获得晶体形成时的温度压力和流体成分等信息,进而推断矿床成因及其演化。
(3) 地质环境研究:通过对包裹体中气体的组成分析,可以对区域地质环境变化进行分析,如大气中气体的变化和指示物,甚至是古大气气象条件的重建。
(4) 石油地质研究:矿物包裹体气体成份分析在地球化学领域发挥着重要的作用之一。石油地质领域中,对包裹体气体成分的研究甚至可以区分出油类、气类或水类藏等类型储层,还可以根据烃类分子的同位素组成判断烃源岩等。
三、矿物包裹体气体成份分析现状
矿物包裹体研究在过去几十年中得到了广泛的应用,研究方法逐渐成熟,加上现代技术的发展,对样品的要求越来越低。矿物包裹体研究方法中火焰离子化和质谱法是应用比较广泛的矿物包裹体气体成份分析方法,二者各有优缺点。火焰离子化法通常用于定量分析,其样品量要求较小、分析速度快,但不能进行化学成分的分析;质谱法具有分析精度高、分析结果准确、可定量检测样品化学成分等优点,但仪器的使用成本高,操作难度较大。
从气体的分析角度来看,最初是针对矿物的气体分布情况进行了研究,然而这种方法较为困难且不够精确。后期,采用了火焰离子化的方法解决了气体分析的问题,通过对气体化学组成与生成及空间位置上的变化来分析成因。随着技术的发展,QMS被用于确定固体和液体样品中气体的组成,进而获得有用的信息。
总体来看,包裹体气体分析技术的成熟度较高,其在地质、环境、油田和其他领域的应用广泛。如今,矿物包裹体气体成份分析受到越来越多的关注。使用前述分析方法在矿床成因、矿物成因和地质环境等方面,都可以提供大量的信息,为地球科学领域的研究和应用提供了强有力的支持。随着技术的进一步发展和应用的广泛推广,相信矿物包裹体气体成份分析的未来仍会更加广阔。