礦物在生長過程中所圈閉的流體，即流體包裹體。流體包裹體分析是礦床學和地質(zhì)流體研究不可或缺的環(huán)節(jié)。包裹體中的物質(zhì)成分是解讀相關(guān)地質(zhì)信息的密碼，保存了當時地質(zhì)環(huán)境的各種地質(zhì)地球化學信息(如P、T、pH、X等)。研究流體包裹體的主要目的之一，就是通過對包裹體中的古流體的定性或定量分析，獲得各種數(shù)據(jù)、信息來解釋所研究的地殼及地幔中的各種地質(zhì)作用過程，甚至是獲得古環(huán)境(如古海水、古氣候)信息。流體包裹體分析已廣泛應(yīng)用于礦床學、巖石學、構(gòu)造地質(zhì)學、石油地質(zhì)學等地質(zhì)研究領(lǐng)域，同時也被應(yīng)用于古環(huán)境研究和寶玉石鑒定。

　　那么，流體包裹體領(lǐng)域的研究目的是什么?工作具體內(nèi)容有哪些?都用到哪些儀器?對分析手段有哪些具體的要求?有哪些新興的、適合的分析手段?為深入了解流體包裹體研究的具體工作內(nèi)容和科學意義，儀器信息網(wǎng)編輯帶著以上問題采訪了南京大學地球科學與工程學院副院長/內(nèi)生金屬礦床成礦機制研究國家重點實驗室副主任倪培教授。

南京大學地球科學與工程學院副院長/內(nèi)生金屬礦床成礦機制研究國家重點實驗室副主任 倪培

流體包裹體研究可提供準確而詳盡的古流體物理化學信息

　　內(nèi)生金屬礦床成礦機制研究國家重點實驗室是首批建立的，全國第一家礦床地球化學學科的國家重點實驗室，93年開始建設(shè)，95年通過評估?！拔覀冋n題組主要從事礦床學和地質(zhì)流體研究工作，課題方向以金屬礦產(chǎn)的研究為主，比如金礦、銅礦的研究?！蹦吲嗾f，“我們主要通過研究成礦模式和成因類型來指導找礦勘察。這方面的工作我們做得很多，比如東北、華南的金礦，江西、福建的銅、金礦?，F(xiàn)在開展的研究工作主要集中在閩浙贛這一帶?！?p>　　對于目前正在開展的研究工作，倪培介紹，“我們現(xiàn)在做的工作主要是關(guān)于熱液流體礦床的研究，這類礦產(chǎn)一般溫度比較高，最高能達到四五百度。研究熱液流體礦的成礦機制和成礦模型，是我們研究工作的核心內(nèi)容。而研究成礦流體最重要的手段之一就是流體包裹體的研究，因為金屬礦物都是在某種流體中沉淀出來的，所以一定要把流體包裹體的情況搞明白。對流體包裹體的研究主要包括溫度、壓力、密度等物理化學條件和成分的研究。除此以外，我們還開展了人工合成包裹體及地質(zhì)流體相關(guān)模擬實驗等研究工作。”

　　流體包裹體成分在許多情況下代表了包裹體形成時流體的原始組成，可以反映當時地質(zhì)過程流體的物理化學條件。到目前為止，已有多種方法和儀器設(shè)備用于流體包裹體的成分分析，但無論采用哪種分析技術(shù)，都可以歸結(jié)為群體包裹體分析或者單個包裹體測定。由于同一樣品中的流體包裹體通常是由不止一個世代的包裹體所組成，而不同世代的包裹體性質(zhì)有很大差別，因此群體包裹體分析不僅復雜而且分析結(jié)果的代表性相對較差。單個包裹體測試可以準確的分析感興趣的特定包裹體，其所代表的地質(zhì)信息是確定的或是唯一的。

顯微激光拉曼光譜是流體包裹體非破壞性分析的重要手段

　　“檢測不同相態(tài)的包裹體里面的成分是一個重要的手段。”倪培說，“如果能對單個包裹體來做成分分析將會解決很多問題。用到的方法主要有兩種，一種是拉曼光譜法，一種是激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜法。”

　　激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜(LA-ICP-MS)是一種破壞性的分析技術(shù)。近年來在國際上，激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜法雖然已經(jīng)被成功的應(yīng)用于單個包裹體元素組成的定量分析，但是單個流體包裹體成分的LA-ICP-MS分析技術(shù)，僅西方少數(shù)單位掌握，我國目前尚沒有成功建立單個流體包裹體成分LA-ICP-MS分析實驗室。而顯微鏡(包括可見光、熒光和紅外顯微系統(tǒng))、冷熱臺、高溫臺、激光拉曼光譜儀等是目前國內(nèi)外單個流體包裹體非破壞性測試的重要且被廣泛采用的測試手段。

　　顯微激光拉曼光譜作為一項新興的微區(qū)分析技術(shù)在20世紀70年代滲入地學領(lǐng)域，其在微區(qū)分析上所顯示的高精度、原位、無損和快速的特點，使之逐漸成為地球科學基礎(chǔ)研究中的一項重要分析手段。目前，顯微激光拉曼光譜技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于巖石學、礦物學、礦床學、構(gòu)造地質(zhì)學、石油地質(zhì)學、寶玉石學等各個地球科學的分支學科。顯微激光拉曼光譜技術(shù)可用于礦物鑒別(尤其是微細礦物和礦物包裹體)、礦物結(jié)構(gòu)和應(yīng)力分析、流體(熔體)包裹體的成分和溫度測定、油氣成藏信息獲取、寶玉石鑒定等方面研究。此外，拉曼光譜與特定溫度-壓力儀器相結(jié)合，可以為地質(zhì)領(lǐng)域礦物相轉(zhuǎn)變、流體相變等原位分析研究提供有效的手段。

　　“拉曼光譜在地質(zhì)領(lǐng)域應(yīng)用得還是比較多的，特別是在礦物領(lǐng)域和包裹體領(lǐng)域應(yīng)用得最多?！蹦吲嗾f，“拉曼光譜已經(jīng)成為流體包裹體研究必不可少的儀器?！比缃?，顯微激光拉曼光譜已經(jīng)被廣大地質(zhì)工作者接納并采用，而且越來越受到地質(zhì)科研工作者的重視?！艾F(xiàn)在來講，能穩(wěn)定測定包裹體里揮發(fā)分的非破壞性方法，除拉曼光譜外，沒有其他非破壞性的方法可以代替。”倪培如是說。

　　隨著科研的深入，國內(nèi)地學工作者發(fā)現(xiàn)技術(shù)設(shè)備的更新是推進流體包裹體研究及其它地質(zhì)研究的關(guān)鍵，且由于與國際研究接軌的迫切需求，內(nèi)生金屬礦床成礦機制研究國家重點實驗室在經(jīng)過多方數(shù)據(jù)收集、文獻調(diào)研和實地勘查的基礎(chǔ)上，于2001年引進了一臺雷尼紹(Renishaw)RM2000顯微激光拉曼光譜儀，用于開展流體包裹體及相關(guān)地質(zhì)領(lǐng)域的研究，該臺設(shè)備是國內(nèi)地學領(lǐng)域最早引進的拉曼光譜儀之一。

　　基于Renishaw RM2000顯微激光拉曼光譜儀，倪培課題組在國內(nèi)較早的開展了流體包裹體成分定性-定量分析，并將拉曼光譜與特定溫度-壓力儀器相結(jié)合，進行地質(zhì)領(lǐng)域礦物相轉(zhuǎn)變、流體相變等原位分析，以及將拉曼測試應(yīng)用于礦床學、巖石學、構(gòu)造地質(zhì)學、石油地質(zhì)學，甚至是古環(huán)境研究和寶玉石鑒定，都獲得了可喜的成果，這些工作在國內(nèi)很多都具有開創(chuàng)性的意義。

　　“中國流體包裹體及相關(guān)地質(zhì)領(lǐng)域最早的一臺拉曼光譜是西安地化所在80年代引進的，我們不是最早的，但目前在地質(zhì)學界，我們的拉曼光譜實驗室是將拉曼光譜應(yīng)用于流體包裹體及相關(guān)地質(zhì)研究的最好的實驗室之一。”倪培解釋到，“第一，在國內(nèi)我們是最先用拉曼光譜來開展包裹體的低溫相平衡研究的團隊。我們在國內(nèi)率先發(fā)表了一些論文，把它介紹給國內(nèi)的一些學者;第二，利用拉曼定量計算揮發(fā)分的組成，在國內(nèi)我們是最早的之一。在95-96年，我在英國金士頓大學做博后，當時我的導師Andrew H. Rankin是英國礦學會主席, 是英國流體包裹體、礦產(chǎn)研究領(lǐng)域的權(quán)威，當時實驗室就有一臺Renishaw的拉曼光譜，這個方法就是從那兒學的。之后，我們自己在這個方法的基礎(chǔ)上做了很多改進?！?p>科研工作者對拉曼光譜的自動化程度、靈敏度、穩(wěn)定性、儀器精準度等要求越來越高

　　對于儀器的選擇，倪培介紹說“我看中了Renishaw的兩點：首先，他們最早開發(fā)建立了一個礦物譜庫，可以做譜圖比對。像我們做地質(zhì)研究的人，有的不是專門做譜學的，有這樣一個譜庫可以作比對非常方便，在這方面Renishaw做的很好。另外一個重要的原因是我在英國用的就是Renishaw，比較熟悉他們的產(chǎn)品，用起來方便?！?p>　　這樣一臺使用了十幾年的老儀器，還能滿足如今的實驗需求嗎?倪培回答說，“目前還是完全能夠滿足實驗需求的，自2002年投入使用以來，除了常規(guī)耗材更換外并沒有大的維修，期間還承受了一次由老校區(qū)至新校區(qū)的搬運，至今一直運行良好。我認為，儀器的良好運行需要有專業(yè)人才來使用和維護。在國外很多大型的質(zhì)譜儀，用了二十多年的有很多，關(guān)鍵在于儀器操作者的專業(yè)水平。另一方面，售后服務(wù)也很重要。在這十幾年的使用過程中，我的感受是，Renishaw售后服務(wù)非常好，響應(yīng)非?？?，我認為這對我們做研究的人來說是非常重要的?！?p>

內(nèi)生金屬礦床成礦機制研究國家重點實驗室高級工程師丁俊英正在使用Renishaw RM2000顯微激光拉曼光譜儀

　　拉曼光譜有其局限性，這導致了應(yīng)用限制，如：并非所有物質(zhì)都具有拉曼效應(yīng)，有些物質(zhì)具有強熒光效應(yīng)且無法規(guī)避導致干擾測試結(jié)果。此外對流體包裹體測試而言，針對不透明礦物中的流體包裹體因在可見光下觀察不到故無法測試，以及對烴類包裹體而言存在的熒光干擾也是致命的。

　　倪培提出，希望拉曼光譜技術(shù)今后在幾個方面做出改進，“一是如果能用同一個光路，既能做拉曼也能做紅外，可以統(tǒng)一調(diào)節(jié)的，這我覺得是重要的。第二，也是非常重要的，就是能否將拉曼和紅外顯微鏡結(jié)合，比如現(xiàn)在很多不透明金屬礦物沒辦法檢測，那么在紅外下面能不能做拉曼呢?這我覺得也很重要。第三，我們發(fā)現(xiàn)當?shù)V物的粒度小到一定程度的時候，熒光干擾會非常強，這個缺點是很致命的，就是礦物小到一定粒度時，很多信號就測不出來了。此外，數(shù)據(jù)庫可以進一步擴充，需要不斷地完善。”

　　后記：顯微激光拉曼光譜儀在測試過程中具有微區(qū)、無損、快速、原位的優(yōu)點，而且易與一些其它的小型設(shè)備結(jié)合使用，獲得更豐富的測試結(jié)果。但是，正如我們所知道的，世界上沒有任何一種方法或事物是絕對完美的，顯微激光拉曼光譜除了自身固有的非拉曼效應(yīng)物質(zhì)、熒光干擾等問題外，隨著科研工作的深入，科研工作者對設(shè)備的自動化程度、靈敏度、穩(wěn)定性、儀器精準度等要求越來越高。

　　針對流體包裹體研究而言，全國配備流體包裹體實驗室的科研單位本就不多，配備拉曼光譜儀的實驗室也在少數(shù)，以臺式拉曼光譜儀為主，便攜/手持拉曼光譜儀極少見。但是，綜觀整個地質(zhì)行業(yè)，已經(jīng)有眾多科研單位意識到拉曼光譜儀的重要性，并加以引進。 隨著拉曼光譜儀在地質(zhì)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，甚至在某些方面已成為常規(guī)測試手段，相信拉曼光譜儀在地質(zhì)領(lǐng)域具有很好的市場前景。

采訪編輯：李博

　　倪培簡歷

　　倪培教授，男，1963年12月生，安徽淮南人，分別于1980、1984、1987年考入南京大學地質(zhì)系攻讀學士、碩士和博士學位，1990年留校工作，1995~1996年在英國金斯頓大學從事博士后研究，2004年被南京大學聘為教授和博士研究生導師;現(xiàn)任南京大學地球科學與工程學院副院長(主管科研)、內(nèi)生金屬礦床成礦機制研究國家重點實驗室副主任、地質(zhì)流體研究所所長;主要學術(shù)兼職包括國際礦物協(xié)會礦物包裹體工作組主席，國際成礦流體包裹體委員會秘書長，中國礦物巖石地球化學學會理事、副秘書長，中國礦物巖石地球化學學會礦物包裹體專業(yè)委員會主任，中國礦物巖石地球化學學會礦床地球化學專業(yè)委員會委員，中國礦業(yè)聯(lián)合會礦產(chǎn)資源委員會副主任，中國地質(zhì)學會礦床地質(zhì)專業(yè)委員會和區(qū)域地質(zhì)與成礦專業(yè)委員會委員，國土資源部成礦作用與資源評價重點實驗室學術(shù)委員會委員，《Journal of Geochemical Exploration》副主編，《礦床地質(zhì)》、《礦物巖石》、《礦物巖石地球化學通報》、《高校地質(zhì)學報》、《地球科學與環(huán)境學報》、《油氣地質(zhì)與采收率》等學術(shù)期刊編委。

　　倪培教授長期從事礦床學和包裹體地球化學相關(guān)領(lǐng)域的教學和科研工作，主要研究方向為金屬礦床成礦機理和成巖、成礦過程的流體作用，包括：①金、銅、鉬、鉛、鋅、鎢、稀土等礦床的成礦流體、成礦機理及成礦模式研究;②沉積盆地、油氣盆地和現(xiàn)代鹽湖的流體包裹體研究;③人工合成流體包裹體、流體包裹體的低溫相平衡和原位拉曼光譜研究;④成巖成礦過程的流體包裹體面(FIP)研究。他主持過包括國家自然科學基金項目、國家科技支撐計劃項目、全國危機礦山接替資源找礦專項項目、老礦山接替資源找礦項目、整裝勘查區(qū)關(guān)鍵基礎(chǔ)地質(zhì)研究項目、全國重要礦集區(qū)找礦預測項目等在內(nèi)的多項科研項目。他已在《Journal of Geophysical Research:Solid Earth》、《Lithos》、《Precambrian Research》、《Ore Geology Reviews》、《Journal of Geochemical Exploration》、《Geofluids》、《Journal of Asian Earth Sciences》、《Palaeoworld》、《Carbonates and Evapotites》、《科學通報》、《地質(zhì)學報》、《巖石學報》、《礦床地質(zhì)》等國內(nèi)外重要學術(shù)期刊上發(fā)表論文150余篇，參與編著出版《流體包裹體》專著和《環(huán)境地質(zhì)學》教材。

　　倪培教授曾獲國家教育委員會科技進步二等獎、南京大學青年教師學術(shù)研究獎、南京大學優(yōu)秀教學成果一等獎、江蘇省一類優(yōu)秀課程等。他曾先后為本科生和研究生主講過《環(huán)境地質(zhì)學》、《礦相學》、《包裹體地質(zhì)學》等課程，已培養(yǎng)博士研究生和碩士研究生33人。他于2006年發(fā)起召開ACROFI(Asian Current Research on Fluid Inclusions)國際會議，該會議目前已經(jīng)成為與PACROFI(Pan-American Current Research on Fluid Inclusions)和ECROFI(European Current Research on Fluid Inclusions)并列的三大國際流體包裹體會議之一。