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引言
包裹體（inclusion），是指礦物中由一相或多相物質(zhì)組成的并與宿主礦物具有相的界限的封閉系統(tǒng)，包裹體中的物質(zhì)成分是研究相關地質(zhì)過程中的密碼，它可以揭示不同時期成巖成礦的物化條件和物質(zhì)來源。激光拉曼光譜作為一種高精度、原位、無損和便捷的分子譜，現(xiàn)已成為研究包裹體的重要手段[1]。利用激光拉曼光譜，可以獲得包裹體中分子和化學基團信息，了解其成分、結(jié)果和對稱性；也可以對包裹體進行一些定量分析，比如利用特征峰與濃度、內(nèi)壓之前的線性關系，對其鹽度和壓力等性質(zhì)進行分析[2]。此外激光拉曼光譜系統(tǒng)與其他設備聯(lián)用還可以獲得更多的材料信息。
卓立漢光的應用團隊成功地將拉曼光譜技術應用于礦物包裹體的鑒定與分析中，獲得了以下研究成果：
激光拉曼光譜檢測原理
拉曼光譜是一種散射光譜，拉曼光譜技術是一種基于拉曼散射效應，通過分析與入射光頻率（波長）不同的散射光，從而獲得物質(zhì)信息的分子光譜技術。當一束單色光
照射樣品時，樣品分子會使入射光發(fā)生散射。大部分散射光只是改變了運動方向，而光的頻率（波長）相較入射光未發(fā)生變化，這種散射被稱為瑞利散射，屬于彈性散射；少部分散射光不僅傳播方向發(fā)生了改變，而且光的頻率（波長）也發(fā)生了改變，這種散射被稱為拉曼散射，屬于非彈性散射。
散射光和入射光之間的頻率差稱為拉曼位移。拉曼位移和入射光的頻率無關，它只與物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)有關。拉曼位移的大小由物質(zhì)分子的振動能級結(jié)構(gòu)決定，不同的化學鍵和基團種類與拉曼位移是一一對應的，因此拉曼光譜也被認為是物質(zhì)的“指紋光譜”。
圖1拉曼光譜原理示意圖
實驗方案及分析實驗方案：
實驗設備采用的是我公司“Finder930”全自動化拉曼光譜分析系統(tǒng)，測量過程均為共聚焦檢測；激發(fā)波長為532nm；激發(fā)功率：~6.5mW；光譜儀參數(shù)：320mm焦長，600g/mm光柵刻線；物鏡：50X長焦物鏡；針孔大小：50μm；狹縫寬度：100μm。
圖2“Finder930”全自動化拉曼光譜分析系統(tǒng)
實驗主要對綠輝石（主晶）的礦物包裹體進行拉曼光譜研究。實驗選取了3個包裹體進行單點檢測和Mapping掃描，采集時間依樣品的實際拉曼光譜而定。
實驗分析：
3.1包裹體的單點拉曼光譜分析天然綠輝石會因為其無序-有序的相變而表現(xiàn)出不同的拉曼光譜特征。一般而言，綠輝石的拉曼光譜可以分成四個部分：100cm-1~300cm-1區(qū)域內(nèi)存在一些低強度的拉曼峰；300cm-1~450cm-1區(qū)域內(nèi)會出現(xiàn)一組重疊峰；在600cm-1~800cm-1區(qū)域內(nèi)存在一個強的非對稱特征峰（~680cm-1）；在800cm-1~1300cm-1區(qū)域內(nèi)會出現(xiàn)一個強的非對稱特征峰（~1010cm-1）[3]。當綠輝石內(nèi)部的有序性發(fā)生變化時，其特征拉曼光譜也會產(chǎn)生些許變化。圖3為綠輝石（主晶）和其包裹體的拉曼光譜圖，與之相對的包裹體圖像也附在圖中。
圖3.1綠輝石（主晶）和包裹體1的拉曼光譜圖
圖3.2綠輝石（主晶）和包裹體2的拉曼光譜圖
圖3.3綠輝石（主晶）和包裹體3的拉曼光譜圖
從圖3的數(shù)據(jù)我們可以看出，主晶是綠輝石的巖石可以包含多種包裹體。在測量過程中我們可以根據(jù)拉曼光譜對主晶（綠輝石）和各種包裹體快速地進行定性分析。
3.2包裹體的Mapping拉曼光譜分析
從3.1節(jié)我們可以發(fā)現(xiàn)，包裹體的拉曼光譜存在區(qū)別于主晶（綠輝石）的特征峰（具體已在圖中使用藍色三角進行標識），因此我們可以選取這三個特征峰，對不同包裹體的共焦拉曼光譜數(shù)據(jù)進行處理，得到如圖4所示的Mapping圖像。
圖4.1包裹體1 Mapping結(jié)果
掃描區(qū)域：18*18μm；掃描步長：0.5μm；積分時間：1s
圖4.2包裹體2 Mapping結(jié)果
掃描區(qū)域：80*60μm；掃描步長：1μm；積分時間：1s
圖4.3包裹體3 Mapping結(jié)果
掃描區(qū)域：60*60μm；掃描步長：1μm；積分時間：1s
從以上結(jié)果可以看出，“Finder930”全自動化拉曼光譜分析系統(tǒng)可以持續(xù)穩(wěn)定地對樣品材料進行Mapping掃描。
結(jié)論拉曼光譜作為一種無損的分子檢測光譜，可以簡單快速地對樣品進行定性定量分析。通過以上實驗研究，我們可以看到通過搭配透射式光源，“Finder930”全自動化拉曼光譜分析系統(tǒng)可以非常好地對巖石包裹體進行檢測，在這一過程中我們不僅可以對裸露在外的包裹體進行檢測，而且可以對隱藏在巖石切片內(nèi)部的包裹體進行檢測；此外我們還可以對相應的包裹體進行持續(xù)穩(wěn)定的共聚焦拉曼成像掃描，得到更為豐富的數(shù)據(jù)信息。
共聚焦拉曼成像數(shù)據(jù)是一個多維數(shù)據(jù)，一般包含樣品點位置（X、Y軸坐標點）、光譜、強度和時間等信息，無法直觀地對空間樣品進行顯示，因此我們會針對性地對拉曼成像數(shù)據(jù)進行選取，即降低成像數(shù)據(jù)維數(shù)以顯示信息。在這一過程中，我們一般會選取位置、波數(shù)、強度信息來進行二維Mapping成像，比如上文中的Mapping成像便是以樣品的位置、特征峰波數(shù)、特征峰強度等信息實現(xiàn)的。
產(chǎn)品推薦本研究采用的是北京卓立漢光儀器有限公司“Finder930”全自動化拉曼光譜分析系統(tǒng)，如需了解該產(chǎn)品，歡迎咨詢我司。
參考文獻[1]盧煥章. 流體包裹體[M]. 科學出版社, 2004.1-8.
[2]何佳樂, 潘忠習, 冉敬. 激光拉曼光譜法在單個流體包裹體研究中的應用進展[J]. 巖礦測試, 2015, 34(4):9.
[3] Katerinopoulou A , Musso M , Amthauer G . A Raman spectroscopic study of the phase transition in omphacite [J]. Vibrational Spectroscopy, 2008, 48(2):163-167.
致謝本文所使用樣品均來自于深海所極端環(huán)境模擬研究實驗室，對此深表感謝。
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