应用拉曼光谱定量分析流体中硫酸盐质量摩尔浓度:内标选择和流体组分对分析结果的影响

作者：杨源显; 王小林^*; 席斌斌; 丘靥; 高婉露; 万野; 李真

来源：地球化学, 2019, 48(04): 403-419.

DOI：10.19700/j.0379-1726.2019.04.008

• 拉曼光谱
• 定量分析
• 硫酸盐浓度
• 内标评估
• 组分影响

硫酸盐是地质流体中重要的组成部分,流体包裹体是反映地质流体组分最直接和有力的指标,而应用拉曼光谱可以对封存于包裹体中的富硫酸盐流体成分进行定性和定量表征。本文制备了一系列含一定浓度的Na2SO4和Na2SO4-NaCl溶液的熔融毛细硅管胶囊,应用高分辨率激光拉曼光谱仪在室温条件下收集了这些溶液中SO42-的对称伸缩振动(v1-SO42-)、水的弯曲振动(v2-H2O)和伸缩振动(vs-H2O)光谱,建立了硫酸盐质量摩尔浓度(m(SO42-))与光谱参数之间的定量关系。研究结果表明,对于硫酸盐溶液而言, v2-H2O和vs-H2O谱峰均可以作为拉曼定量分析m(SO42-)的内标,v1-SO42-与v2-H2O或vs-H2O的峰强(I)或者峰面积(A)比均与m(SO42-)呈良好的线性正相关关系。然而,对于富含氯化物的硫酸盐溶液而言,应用v2-H2O光谱峰强或者峰面积为内标建立的校准曲线将导致所获得的m(SO42-)偏低。在这种情况下,应用vs-H2O光谱的峰面积为内标,或者将vs-H2O光谱拟合为位于3230 cm-1和3450 cm-1的两个高斯组分,并以其峰面积之和为内标,将会在很大程度上消除氯化物的影响,得到更加准确的m(SO42-)信息。考虑到拉曼定量因子与仪器状态和实验条件有关,提出了实验室可应用熔融毛细硅管制备一系列含一定硫酸盐质量摩尔浓度的溶液标样,每次实验之前收集标样的光谱并建立相应的m(SO42-)校准曲线,然后应用于样品m(SO42-)的拉曼定量分析。

• 单位
  中国石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所; 南京大学