專利名稱：：一種測(cè)定流體包裹體中氣相成分的氣相色譜體系的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實(shí)用新型屬于氣相色語(yǔ)裝置在地質(zhì)礦物氣液包裹體成分研究中的應(yīng)用。技術(shù)背景流體包裹體是成巖成礦流體在礦物結(jié)晶生長(zhǎng)過(guò)程中被包裹在礦物晶格缺陷或穴窩中、至今尚在主礦物中封存并與主礦物有著相界限的那一部分物質(zhì)。通過(guò)分析研究礦物中的流體包裹體成分，可以深入了解古流體的性質(zhì)和礦物結(jié)晶環(huán)境，追溯成巖成礦流體來(lái)源和運(yùn)移路徑，獲取巖漿系統(tǒng)演化過(guò)程信息和巖石圈_地幔相互作用信息，探討礦床成因與成礦環(huán)境并指導(dǎo)礦床勘查。測(cè)定群體流體包裹體氣相成分，最新技術(shù)采用四極質(zhì)譜法，見朱和平，王莉娟在中國(guó)科學(xué)，2001,45(2):586-590發(fā)表的四極質(zhì)語(yǔ)測(cè)定流體包裹體中的氣相成分[J]及MasakatsuS,TakayukiS,NaotoT.AnalysisofFluidInclusionGasesfromInclusionGasesfromGethermalSystems，usingaRapid-scanningQuadrupoleMassSpectrometry[J].Awr/.#//2era/，1992,4:895~906。采用四極質(zhì)譜法不但儀器價(jià)格昂貴，而且僅能得到所測(cè)成分的相對(duì)摩爾濃度。測(cè)定群體流體包裹體氣相成分，一般多采用氣相色譜法，見盧煥章，江邦杰，孫新一在地球化學(xué)，1980,(1):106-llG發(fā)表的無(wú)機(jī)氣相色譜儀在氣液包裹體成分研究中的應(yīng)用[J]。但所用方法均為多次進(jìn)樣、多次檢測(cè)，也就是說(shuō)要通過(guò)至少兩個(gè)群體才能分別得到流體包裹體有機(jī)、無(wú)機(jī)組分的含量，這樣并不能真正反映同一群體流體包裹體的氣相成分含量，不可避免地會(huì)給數(shù)據(jù)的解釋帶來(lái)不確定性。較早的氣相色譜法測(cè)定流體包裹體中氣相成分是使用兩臺(tái)氣相色譜儀。一臺(tái)用分子篩分離柱接TCD檢測(cè)器(柱前接干燥管)，可測(cè)定H2、02、N2、C0、CH4;另一臺(tái)用Porapak-Q分離柱(或GDX分離柱)接FID檢測(cè)器，可測(cè)定C02、H20。這樣做價(jià)格昂貴、有機(jī)成分僅能得到CH4的含量且靈敏度低，最重要的是不可避免地要通過(guò)兩個(gè)群體才能分別得到流體包裹體有機(jī)、無(wú)機(jī)組分的含量，這并不能真正得到同一群體流體包裹體的氣相成分含量。利用二維氣相色譜法測(cè)定流體包裹體氣相成分的方法未見報(bào)道。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題，發(fā)明了一種測(cè)定流體包裹體中氣相成分的二維氣相色譜法體系，采用經(jīng)過(guò)改裝的氣相色譜儀可以從流體包裹體少量樣品(0.lg)中提取微量氣體進(jìn)行分析，靈敏度高、重現(xiàn)性好，一次進(jìn)樣、一次爆裂即可測(cè)定H2、02、N2、CO、CH4、C02、H20、C2H2、C2H6、CA的含量，大大提高了分析測(cè)試效率。另外，與以往方法相比最突出的特點(diǎn)是，除了能得到各組分的相對(duì)摩爾濃度之外還可得到其絕對(duì)含量，其中真實(shí)水量可與流體包裹體液相成分相結(jié)合得到各個(gè)離子在流體包裹體中的真實(shí)濃度，這將為流體包裹體研究提供更為精確、直接的數(shù)據(jù)。本實(shí)用新型的技術(shù)方案為一種測(cè)定流體包裹體中氣相成分的二維氣相色譜法體系，該體系為一臺(tái)經(jīng)過(guò)改裝的氣相色謙儀，其包括載氣l、氣體穩(wěn)壓閥2、兩個(gè)六通閥3，7、熱爆裂爐4、兩個(gè)阻尼管5，9、兩個(gè)色語(yǔ)柱6，8、TCD檢測(cè)器IO、FID檢測(cè)器ll、穩(wěn)壓閥控制裝置12,見附圖1。將TCD檢測(cè)器10和FID檢測(cè)器ll串聯(lián)，并使用兩個(gè)六通閥3,7將色譜柱6與色譜柱8串聯(lián)，第一個(gè)六通閥3和第二個(gè)六通閥7分別有"開啟"、"關(guān)閉，，兩種狀態(tài)，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)六通閥3和第二個(gè)六通閥7開啟時(shí)，系統(tǒng)的通路為載氣1—?dú)怏w穩(wěn)壓閥2—穩(wěn)壓閥控制裝置12—第一個(gè)六通閥3—爆裂爐4—色譜柱6—第二個(gè)六通閥7—色譜柱8—TCD檢測(cè)器10—FID檢測(cè)器11。當(dāng)六通閥3,7關(guān)閉時(shí)，系統(tǒng)的通路為載氣1—?dú)怏w穩(wěn)壓閥2—穩(wěn)壓閥控制裝置12—第一個(gè)六通閥3—阻尼管5—色譜柱6—第二個(gè)六通閥7—阻尼管9—TCD4企測(cè)器10—FID4僉測(cè)器11。通過(guò)第一個(gè)六通閥3和第二個(gè)六通閥7的切換來(lái)實(shí)現(xiàn)同一群體流體包裹體的氣相成分含量的同時(shí)測(cè)定，所述的TCD4企測(cè)器10為熱導(dǎo)4企測(cè)器，F(xiàn)ID^企測(cè)器11為氫火焰離子化檢測(cè)器，將TCD4企測(cè)器10與FID檢測(cè)器11串聯(lián)在一起，使爆裂出來(lái)的氣體先經(jīng)過(guò)TCD檢測(cè)器檢測(cè)H2、C02、H20、02、N2、CO,再經(jīng)FID檢測(cè)器檢測(cè)CH4、C2H2、C2H6、C3H8。檢測(cè)器FID的氣相色譜儀，具體如日本島津公司生產(chǎn)的GC-2010型氣相色譜儀。所述的熱爆裂爐4為室溫-150(TC可控溫的熱爆裂爐，更好為室溫-1000。C可控溫的熱爆裂爐，具體如澳大利亞SGE公司生產(chǎn)的PIU-F型熱爆裂爐。本發(fā)明中使用的色語(yǔ)柱6為能分離CH4、C2H2、C2H6、CA的色譜柱，具體如Porapak-Q分離柱，規(guī)格為178~250mn,2mmx2m，色譜柱8為分子篩色譜柱，通常有4A,5A，13X等規(guī)格。較好為13X分子篩分離柱，規(guī)格為178~250Mm,2mmx3m。本實(shí)用新型在使用中所用的由國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心提供的標(biāo)準(zhǔn)氣體有CH4:1.05xl0VL/L;C2H2:50.2|47L;C2H6:77.7吣/L;C3H8:78.3吣/L;C02:2.08x10VL/L;02:2.14xIOVL/L;N2:1.05xIOVL/L;CO:2.04x10>L/L;提供的標(biāo)準(zhǔn)水為Mili-Q水其規(guī)格為電阻率.cm。本實(shí)用新型色譜工作條件為柱溫50°C,氣化室溫度150°C，熱導(dǎo)檢測(cè)器(TCD)溫度15(TC,氬火焰離子化檢測(cè)器(FID)溫度150°C，TCD橋電流50mA，不分流進(jìn)樣。在顯微鏡下，挑選出純度大于98%的石英單礦物樣品0.5g，粒度178~250Prn，放入100mL燒杯中，加20mL王水，在電熱板上80~90。C保溫3h。傾去殘余酸并用Mili-Q水清洗，洗至洗滌液電導(dǎo)與Mili-Q水電導(dǎo)一致，Mili-Q水浸泡過(guò)夜以除去吸附在樣品表面及樣品晶格內(nèi)的殘余酸。傾去浸泡液，加入Mili-Q水，用超聲波清洗器超聲清洗樣品數(shù)分鐘，立即抽濾，并用Mili-Q水洗滌數(shù)次，樣品置于瓷皿中，于80。C烘干，放入千燥器中保存?zhèn)溆?。測(cè)試體系吹掃處理后的樣品仍然吸附少量的水和空氣，影響H2、02、N2、CO、C02、H20的測(cè)定。在將樣品放入熱爆裂爐中后，要對(duì)測(cè)試體系進(jìn)行吹掃，在100。C下，將第一個(gè)六通閥3打開，第二個(gè)六通閥7關(guān)閉，吹掃15min。此時(shí)測(cè)試體系狀態(tài)見附圖2。在色譜工作站TCD通道可觀測(cè)到空氣和H20出峰完畢，認(rèn)為所吸附的水和空氣已趕盡。爆裂當(dāng)爆裂溫度高于500。C時(shí)，流體包裹體中可能會(huì)發(fā)生如下反應(yīng)CH,+2H20=C02+4H2CH4+H20=CO+3H2如果流體包裹體中如果有機(jī)成分含量高時(shí)，情況會(huì)更加復(fù)雜。因此在既確保各組分能完全釋放又防止了副反應(yīng)發(fā)生的前提下，本發(fā)明選定爆裂溫度為500°C，將第一個(gè)六通閥3關(guān)閉，第二個(gè)六通閥7打開，爆裂15min，此時(shí)測(cè)試體系狀態(tài)見附圖3。色譜分析流程爆裂完畢后，色譜分析流程開始。在0.10min時(shí)將第一個(gè)六通閥3、第二個(gè)六通閥7均打開，色譜柱6,色語(yǔ)柱8將組分依次分離出來(lái)H2、02、N2、C0，此時(shí)測(cè)試體系狀態(tài)見附圖4。在1.50min時(shí)將第二個(gè)六通閥7關(guān)閉，將02、N2、C0封閉在色譜柱8中。這樣做的目的是由于樣品經(jīng)過(guò)色語(yǔ)柱6(Porapak-Q分離柱)時(shí)，02、N2、CO不能分離，僅能出現(xiàn)一個(gè)空氣峰，色譜柱8(13X分子篩分離柱)能分離02、N2、C0，但后面即將到來(lái)的&0會(huì)使色譜柱8失效，0)2在色譜柱8中也會(huì)發(fā)生不可逆吸附。因此，經(jīng)實(shí)-險(xiǎn)選定1.50min關(guān)閉第二個(gè)六通閥7;此時(shí)H2、CH4、C02還未進(jìn)入色譜柱8。其余組分&、CH4、C02、H20、C2H2、C2H6、CA依次出峰TCD10檢測(cè)H2、C02、H20,FID11檢測(cè)CH4、C2H2、C2H6、C3H8,此時(shí)測(cè)試體系狀態(tài)見附圖5。在20.Omin時(shí)將第二個(gè)六通閥7打開，TCD;f僉測(cè)02、N2、CO,此時(shí)測(cè)試體系狀態(tài)同0.lOmin時(shí)的體系狀態(tài)，見附圖4。標(biāo)準(zhǔn)氣體分析混合標(biāo)準(zhǔn)氣體的色譜分離圖見附圖6a、6b。線性、檢出限及精密度分別選定實(shí)際流體包裹體中CH4、C2H6、C3H8、CA含量變化范圍的標(biāo)準(zhǔn)氣體考察方法的線性，見表l。從表l可見，在優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件下，在按照實(shí)際包裹體樣品各成分含量范圍選定的范圍內(nèi)，各組分含量與峰面積具有良好的線性關(guān)系。因此可以用外標(biāo)法來(lái)定量計(jì)算樣品中所含組分的濃度。在優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件下，各組分按選定的濃度的混合標(biāo)準(zhǔn)氣500|iL進(jìn)行6次平行測(cè)定，計(jì)算其色譜峰面積的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)，以3倍信噪比定義為方法的檢出限(U)。從表2可見，該方法具有較好的精密度和較低的檢出限，說(shuō)明方法靈敏、穩(wěn)定可靠，能較好地滿足流體包裹體中成分的測(cè)定要求。圖1為本發(fā)明氣相色譜體系示意圖。圖中載氣l、氣體穩(wěn)壓閥2、兩個(gè)六通閥3，7、熱爆裂爐4、兩個(gè)阻尼管5,9、兩個(gè)色譜柱6，8、TCD檢測(cè)器10、FID4全測(cè)器11。圖2為吹掃時(shí)測(cè)試體系狀態(tài)圖。圖3為爆裂時(shí)測(cè)試體系狀態(tài)圖。圖4為0.lOmin時(shí)試體系狀態(tài)圖。圖5為1.50min時(shí)試體系狀態(tài)圖。圖6a、6b為混合標(biāo)準(zhǔn)氣體的色譜分離圖。圖7a、7b實(shí)際石英樣品(XD-15)色譜圖。具體實(shí)施方式采用本實(shí)用新型的測(cè)定流體包裹體中氣相成分的二維氣相色譜法體系對(duì)西藏岡底斯中段雄村銅金礦床石英包裹體樣品進(jìn)行了測(cè)試，表3、表4中列出了西藏岡底斯中段雄村銅金礦床石英包裹體樣品測(cè)定結(jié)果。其中XZ3-16為金(銀)多金屬礦化階段石英脈，其它均為銅礦化階段石英脈。表3、表4的分析結(jié)果顯示金(銀)多金屬礦化階段石英脈和銅礦化階段石英脈中流體包裹體氣相組成成分基本一致，但前者C仏和CA含量顯著高于后者，C02遠(yuǎn)低于后者，顯示出金(銀)多金屬礦化階段成礦流體較銅礦化階段處于更為還原的環(huán)境。表5中列出了與表3、表4同一縮分樣的液相成分離子色鐠測(cè)定結(jié)果。通過(guò)氣相色譜分析獲得的單位質(zhì)量樣品中所爆裂包裹體的水量，可以換算出包裹體溶液中的離子濃度，計(jì)算結(jié)果顯示雄村礦區(qū)包裹體溶液總離子濃度為7.5%~46.2%,單個(gè)包裹體顯微測(cè)溫獲得的鹽度co(NaCU)范圍為1.23%~36.61%。計(jì)算所得結(jié)果略高可能是由于非均勻捕獲造成，單個(gè)包裹體顯微測(cè)溫結(jié)果中不含非均勻捕獲晶體溶解對(duì)濃度的貢獻(xiàn)，而離子色譜測(cè)定結(jié)果可能含有這部分。盡管如此，單個(gè)包裹體顯微測(cè)溫的結(jié)果很好地證明了該方法的可行性?？傊?，兩者均一致地顯示出雄村成礦流體鹽度變化范圍較大，流體系統(tǒng)較為復(fù)雜，存在高鹽度流體端員。圖7a、7b為實(shí)際石英樣品(XD-15)色譜圖。表1線性回歸方程<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>表4雄村礦區(qū)脈石英中流體包裹體成分氣相色譜分析結(jié)果(絕對(duì)含量Ug/g樣品)成分名稱ElementsXD-15XD-16XZ3-1XZ3-16CH40.5840.2821.0135,761C2H20.4220.2830.4780,464C2H60.024微量0.036O扁co290.942160.315129.07747.705H20276.49767.121559.004269.484o21.34617.16429.294O駕N218.942109.5198.9417.878CO0000表5雄村礦區(qū)脈石英中流體包裹體成分離子色譜測(cè)定結(jié)果樣號(hào)w/lig/gsampleh2o總離子濃度SamplesNa+K+Mg2+Ca2+F-CI.N03-S042.(GCresults)(%)xd-153.5432.359010,8060.06713.6050.57317.289276.414.9xd-162.8791.4870.2629.9760.04711.7320.26230.90367.1246.2xz3-12.9362.344012.0060.06614.1390.73813.372559.07.5xz3-163.2321.6760.71226.1030.0938.5331.0376,059269.515.0權(quán)利要求1、一種測(cè)定流體包裹體中氣相成分的二維氣相色譜法體系，其特征在于，該體系為一臺(tái)氣相色譜儀，其包括載氣(1)、氣體穩(wěn)壓閥(2)、兩個(gè)六通閥(3，7)、熱爆裂爐(4)、兩個(gè)阻尼管(5，9)、兩個(gè)色譜柱(6，8)、TCD檢測(cè)器(10)、FID檢測(cè)器(11)、穩(wěn)壓閥控制裝置(12)；將TCD檢測(cè)器(10)和FID檢測(cè)器(11)串聯(lián)，并使用兩個(gè)六通閥(3，7)將色譜柱(6)與色譜柱(8)串聯(lián)；通過(guò)第一個(gè)六通閥(3)和第二個(gè)六通閥(7)的切換來(lái)實(shí)現(xiàn)同一群體流體包裹體的氣相成分含量的同時(shí)測(cè)定；所述的TCD檢測(cè)器(10)為熱導(dǎo)檢測(cè)器，F(xiàn)ID檢測(cè)器(11)為氫火焰離子化檢測(cè)器。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)定流體包裹體中氣相成分的二維氣相色譜法體系，其特征在于，所述的氣相色鐠儀為采用熱導(dǎo)檢測(cè)器和/或氫火焰離子化檢測(cè)器的氣相色譜儀，所述的熱爆裂爐(4)為室溫150(TC可控溫的熱爆裂爐。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的測(cè)定流體包裹體中氣相成分的二維氣相色譜法體系，其特征在于，所述的熱爆裂爐(4)為室溫1000。C可控溫的熱爆裂爐。4、根據(jù)權(quán)利要求2所述的測(cè)定流體包裹體中氣相成分的二維氣相色譜法體系，其特征在于，所述的氣相色鐠儀為GC-2010型氣相色譜儀，所述的熱爆裂爐(4)為PIU-F型熱爆裂爐。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)定流體包裹體中氣相成分的二維氣相色譜法體系，其特征在于，色譜柱(6)為能分離CH4、C2H2、C2H6、C3Hs的色譜柱，色語(yǔ)柱(8)為分子篩色譜柱。6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的測(cè)定流體包裹體中氣相成分的二維氣相色傳法體系，其特征在于，色i普4主(6)為Porapak-Q分離^主，178~250Mm，2mmx2m，色i普柱(8)為13X分子篩分離柱，178~250Nn,2mmx3m。專利摘要本實(shí)用新型為一種測(cè)定流體包裹體中氣相成分的氣相色譜體系，采用經(jīng)過(guò)改裝的氣相色譜儀包括載氣、氣體穩(wěn)壓閥、兩個(gè)六通閥、熱爆裂爐、兩個(gè)阻尼管、兩個(gè)色譜柱、TCD檢測(cè)器、FID檢測(cè)器、穩(wěn)壓閥控制裝置；將TCD檢測(cè)器和FID檢測(cè)器串聯(lián)，并使用兩個(gè)六通閥將色譜柱與色譜柱串聯(lián)；通過(guò)第一個(gè)六通閥和第二個(gè)六通閥的切換來(lái)實(shí)現(xiàn)同一群體流體包裹體的氣相成分含量的同時(shí)測(cè)定；本實(shí)用新型所用樣品量少，靈敏度高、重現(xiàn)性好，一次進(jìn)樣、大大提高了分析測(cè)試效率。除了能得到各組分的相對(duì)摩爾濃度之外還可得到其絕對(duì)含量，及得到各個(gè)離子在流體包裹體中的真實(shí)濃度，這將為流體包裹體研究提供更為精確、直接的數(shù)據(jù)。文檔編號(hào)G01N30/00GK201159732SQ20072019033公開日2008年12月3日申請(qǐng)日期2007年11月23日優(yōu)先權(quán)日2007年11月23日發(fā)明者崔艷合,張道平,徐文藝,丹楊,王仕強(qiáng)申請(qǐng)人:中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所;島津國(guó)際貿(mào)易(上海)有限公司