激光拉曼光谱技术在南海裸露自生碳酸盐岩的原位和实验室分析中的应用

发布时间：2020-11-22 07:43

　　 激光拉曼光谱技术被称为“分子指纹”,对于物质结构的分析具有独特的价值,因其具备非接触、无需样品预处理、探测多种组分等优点,该技术已被成功地应用于深海极端环境气体、液体的原位定量分析以及天然气水合物的原位探测,但是对于极端环境的岩石研究较少。本文利用自主研发的RiP(Raman insertion Probe)系统对台西南盆地福尔摩沙脊冷泉区(Site F)和珠江口盆地东部冷泉区(Site P)的自生碳酸盐岩进行了对比分析,基于激光拉曼光谱揭示了不同地质环境中自生碳酸盐岩的显著变化。除此之外,本文对Site F不同位置的自生碳酸盐岩进行了系统的原位探测。综合上述研究得到以下的几点结论:(1)物质成分的差异对拉曼频移造成一定的影响。Site F碳酸盐主峰的拉曼频移在1084~1087 cm~(-1),相对于Site P的碳酸盐主峰拉曼频移小了3个波数。排除了系统的误差和拟合方法的干扰,对拉曼光谱采集的位置进行SEM(Scanning Electron Microscope)和EDS(Energy Dispersive Spectrum)分析,结果表明二者具有显著的组分差异,说明元素组成的差异会对拉曼频移造成影响。(2)冷泉区标志性的矿物为文石、方解石等。Site F和Site P的方解石的拉曼光谱没有显著变化,碳酸根的拉曼频移和半峰宽很相似,表明在Site P方解石的元素组成没有发生明显变化以及结晶度未受到损害。反之,文石的拉曼光谱变化较为显著,相比于Site F碳酸盐岩的拉曼光谱,Site P文石的半峰宽变大以及拉曼频移向高频移动,说明Site P文石的结晶度受到了破坏,组分也发生了变化。这些结果表明Site P海水理化环境的变化会对文石结晶度造成明显的影响。结合过去的研究,本文认为过去南海底部富CO_2的深层水可能在Site P的冷泉活动停止后加速了该地区的碳酸盐岩的侵蚀。(3)对Site F边缘地带、中间地带、气泡中心地带的自生碳酸盐岩进行了原位拉曼光谱的采集工作。设定相同的积分光谱采集参数,从边缘到气泡喷口中心碳酸盐拉曼强度逐渐增加。中间地带主要分布着以方解石为主的自生碳酸盐岩,说明形成于海底深部的以方解石为主的自生碳酸盐岩由于构造抬升或者上部侵蚀而逐渐暴露在海底。在气泡喷口中心广泛分布着以文石为主的自生碳酸盐岩,表明了一种高硫酸根含量的流体环境。除此之外,气泡喷口中心的自生碳酸盐岩里也检测到类胡萝卜素的存在,关于这二者的联系值得进一步的探索。基于前人工作,结合本论文获取的原位光谱数据、高清海底影像、地球物理数据,我们建立了Site F的地貌分布模式图,加深了对Site F的认识。原位探测能够提供样品的初步信息,使采样工作具有了一定的方向性和目的性。
【学位单位】：中国科学院大学(中国科学院海洋研究所)
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：P744.4
【部分图文】：

全球冷泉区域分布图

光拉曼光谱技术在南海裸露自生碳酸盐岩的原位和实验室分析中的应用 席世川 2018迁到较低的振动态。另一方面，拉曼散射效应相当于入射光子在介灭声子。斯托克斯散射由于入射光子损失的能量转移给了分子，即产生了声子，产生声子与原有声子无关，因此斯托克斯散射的几率的。反之，反斯托克斯散射由于从分子获取能量使得声子湮灭，但率与系统所处的激发振动态的几率有关，因而与温度有关(刘琨,

F 的地理位置(Xi et al.,2018)。（A）虚线红框指的是台西南盆地地形图。各种形状图标代表了气泡喷出的位置以及课题组采集样e geographical position of Site F(Xi et al.,2018). (A) The dotted red uthwest Taiwan; (B) The multi-beam topographic map of Site F. Thehapes represent the locations of the bubble vent and the sample colle起，在中国科学院先导专项的支持下，课题组基于“发沙脊冷泉区进行了近距离的观测，获取了 SiteF 高精度的了解了 Site F 的地形特征（图 2.1）。基于“发现”号 ROV获得了关于 SiteF 冷泉区域的生物、自生碳酸盐岩、气泡。
【参考文献】

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本文编号：2894357