礦物在生長(zhǎng)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(xué)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(dāng)時(shí)地質(zhì)環(huán)境的各種地質(zhì)地球化學(xué)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(duì)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(xué)、巖石學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、石油地質(zhì)學(xué)等地質(zhì)研究領(lǐng)域，同時(shí)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(duì)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(xué)意義，儀器信息網(wǎng)編輯帶著以上問題采訪了南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院副院長(zhǎng)/內(nèi)生金屬礦床成礦機(jī)制研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任倪培教授。

南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院副院長(zhǎng)/內(nèi)生金屬礦床成礦機(jī)制研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任 倪培

流體包裹體研究可提供準(zhǔn)確而詳盡的古流體物理化學(xué)信息

　　內(nèi)生金屬礦床成礦機(jī)制研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室是首批建立的，全國(guó)第一家礦床地球化學(xué)學(xué)科的國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，93年開始建設(shè)，95年通過評(píng)估。“我們課題組主要從事礦床學(xué)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(dǎo)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。”

　　對(duì)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(dá)到四五百度。研究熱液流體礦的成礦機(jī)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?yàn)榻饘俚V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(duì)流體包裹體的研究主要包括溫度、壓力、密度等物理化學(xué)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(shí)驗(yàn)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(shí)流體的原始組成，可以反映當(dāng)時(shí)地質(zhì)過程流體的物理化學(xué)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(gè)包裹體測(cè)定。由于同一樣品中的流體包裹體通常是由不止一個(gè)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(fù)雜而且分析結(jié)果的代表性相對(duì)較差。單個(gè)包裹體測(cè)試可以準(zhǔn)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(cè)不同相態(tài)的包裹體里面的成分是一個(gè)重要的手段。”倪培說，“如果能對(duì)單個(gè)包裹體來做成分分析將會(huì)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?！?p>　　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(guó)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(gè)包裹體元素組成的定量分析，但是單個(gè)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(guó)目前尚沒有成功建立單個(gè)流體包裹體成分LA-ICP-MS分析實(shí)驗(yàn)室。而顯微鏡(包括可見光、熒光和紅外顯微系統(tǒng))、冷熱臺(tái)、高溫臺(tái)、激光拉曼光譜儀等是目前國(guó)內(nèi)外單個(gè)流體包裹體非破壞性測(cè)試的重要且被廣泛采用的測(cè)試手段。

　　顯微激光拉曼光譜作為一項(xiàng)新興的微區(qū)分析技術(shù)在20世紀(jì)70年代滲入地學(xué)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(diǎn)，使之逐漸成為地球科學(xué)基礎(chǔ)研究中的一項(xiàng)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(xué)、礦物學(xué)、礦床學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、石油地質(zhì)學(xué)、寶玉石學(xué)等各個(gè)地球科學(xué)的分支學(xué)科。顯微激光拉曼光譜技術(shù)可用于礦物鑒別(尤其是微細(xì)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(cè)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?！比缃瘢@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(cè)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(guó)內(nèi)地學(xué)工作者發(fā)現(xiàn)技術(shù)設(shè)備的更新是推進(jìn)流體包裹體研究及其它地質(zhì)研究的關(guān)鍵，且由于與國(guó)際研究接軌的迫切需求，內(nèi)生金屬礦床成礦機(jī)制研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在經(jīng)過多方數(shù)據(jù)收集、文獻(xiàn)調(diào)研和實(shí)地勘查的基礎(chǔ)上，于2001年引進(jìn)了一臺(tái)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(tái)設(shè)備是國(guó)內(nèi)地學(xué)領(lǐng)域最早引進(jìn)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(guó)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(jìn)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(cè)試應(yīng)用于礦床學(xué)、巖石學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、石油地質(zhì)學(xué)，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(guó)內(nèi)很多都具有開創(chuàng)性的意義。

　　“中國(guó)流體包裹體及相關(guān)地質(zhì)領(lǐng)域最早的一臺(tái)拉曼光譜是西安地化所在80年代引進(jìn)的，我們不是最早的，但目前在地質(zhì)學(xué)界，我們的拉曼光譜實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室之一。”倪培解釋到，“第一，在國(guó)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(tuán)隊(duì)。我們?cè)趪?guó)內(nèi)率先發(fā)表了一些論文，把它介紹給國(guó)內(nèi)的一些學(xué)者;第二，利用拉曼定量計(jì)算揮發(fā)分的組成，在國(guó)內(nèi)我們是最早的之一。在95-96年，我在英國(guó)金士頓大學(xué)做博后，當(dāng)時(shí)我的導(dǎo)師Andrew H. Rankin是英國(guó)礦學(xué)會(huì)主席, 是英國(guó)流體包裹體、礦產(chǎn)研究領(lǐng)域的權(quán)威，當(dāng)時(shí)實(shí)驗(yàn)室就有一臺(tái)Renishaw的拉曼光譜，這個(gè)方法就是從那兒學(xué)的。之后，我們自己在這個(gè)方法的基礎(chǔ)上做了很多改進(jìn)?！?p>科研工作者對(duì)拉曼光譜的自動(dòng)化程度、靈敏度、穩(wěn)定性、儀器精準(zhǔn)度等要求越來越高

　　對(duì)于儀器的選擇，倪培介紹說“我看中了Renishaw的兩點(diǎn)：首先，他們最早開發(fā)建立了一個(gè)礦物譜庫(kù)，可以做譜圖比對(duì)。像我們做地質(zhì)研究的人，有的不是專門做譜學(xué)的，有這樣一個(gè)譜庫(kù)可以作比對(duì)非常方便，在這方面Renishaw做的很好。另外一個(gè)重要的原因是我在英國(guó)用的就是Renishaw，比較熟悉他們的產(chǎn)品，用起來方便。”

　　這樣一臺(tái)使用了十幾年的老儀器，還能滿足如今的實(shí)驗(yàn)需求嗎?倪培回答說，“目前還是完全能夠滿足實(shí)驗(yàn)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(yùn)，至今一直運(yùn)行良好。我認(rèn)為，儀器的良好運(yùn)行需要有專業(yè)人才來使用和維護(hù)。在國(guó)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?？欤艺J(rèn)為這對(duì)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(jī)制研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室高級(jí)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(dǎo)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(qiáng)熒光效應(yīng)且無法規(guī)避導(dǎo)致干擾測(cè)試結(jié)果。此外對(duì)流體包裹體測(cè)試而言，針對(duì)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(cè)試，以及對(duì)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(gè)方面做出改進(jìn)，“一是如果能用同一個(gè)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(cè)，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(dāng)?shù)V物的粒度小到一定程度的時(shí)候，熒光干擾會(huì)非常強(qiáng)，這個(gè)缺點(diǎn)是很致命的，就是礦物小到一定粒度時(shí)，很多信號(hào)就測(cè)不出來了。此外，數(shù)據(jù)庫(kù)可以進(jìn)一步擴(kuò)充，需要不斷地完善?！?p>　　后記：顯微激光拉曼光譜儀在測(cè)試過程中具有微區(qū)、無損、快速、原位的優(yōu)點(diǎn)，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(cè)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(duì)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(duì)設(shè)備的自動(dòng)化程度、靈敏度、穩(wěn)定性、儀器精準(zhǔn)度等要求越來越高。

　　針對(duì)流體包裹體研究而言，全國(guó)配備流體包裹體實(shí)驗(yàn)室的科研單位本就不多，配備拉曼光譜儀的實(shí)驗(yàn)室也在少數(shù)，以臺(tái)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(gè)地質(zhì)行業(yè)，已經(jīng)有眾多科研單位意識(shí)到拉曼光譜儀的重要性，并加以引進(jìn)。 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(cè)試手段，相信拉曼光譜儀在地質(zhì)領(lǐng)域具有很好的市場(chǎng)前景。

采訪編輯：李博

　　倪培簡(jiǎn)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(xué)地質(zhì)系攻讀學(xué)士、碩士和博士學(xué)位，1990年留校工作，1995~1996年在英國(guó)金斯頓大學(xué)從事博士后研究，2004年被南京大學(xué)聘為教授和博士研究生導(dǎo)師;現(xiàn)任南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院副院長(zhǎng)(主管科研)、內(nèi)生金屬礦床成礦機(jī)制研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任、地質(zhì)流體研究所所長(zhǎng);主要學(xué)術(shù)兼職包括國(guó)際礦物協(xié)會(huì)礦物包裹體工作組主席，國(guó)際成礦流體包裹體委員會(huì)秘書長(zhǎng)，中國(guó)礦物巖石地球化學(xué)學(xué)會(huì)理事、副秘書長(zhǎng)，中國(guó)礦物巖石地球化學(xué)學(xué)會(huì)礦物包裹體專業(yè)委員會(huì)主任，中國(guó)礦物巖石地球化學(xué)學(xué)會(huì)礦床地球化學(xué)專業(yè)委員會(huì)委員，中國(guó)礦業(yè)聯(lián)合會(huì)礦產(chǎn)資源委員會(huì)副主任，中國(guó)地質(zhì)學(xué)會(huì)礦床地質(zhì)專業(yè)委員會(huì)和區(qū)域地質(zhì)與成礦專業(yè)委員會(huì)委員，國(guó)土資源部成礦作用與資源評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室學(xué)術(shù)委員會(huì)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(xué)通報(bào)》、《高校地質(zhì)學(xué)報(bào)》、《地球科學(xué)與環(huán)境學(xué)報(bào)》、《油氣地質(zhì)與采收率》等學(xué)術(shù)期刊編委。

　　倪培教授長(zhǎng)期從事礦床學(xué)和包裹體地球化學(xué)相關(guān)領(lǐng)域的教學(xué)和科研工作，主要研究方向?yàn)榻饘俚V床成礦機(jī)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(jī)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(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目、全國(guó)危機(jī)礦山接替資源找礦專項(xiàng)項(xiàng)目、老礦山接替資源找礦項(xiàng)目、整裝勘查區(qū)關(guān)鍵基礎(chǔ)地質(zhì)研究項(xiàng)目、全國(guó)重要礦集區(qū)找礦預(yù)測(cè)項(xiàng)目等在內(nèi)的多項(xiàng)科研項(xiàng)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(xué)通報(bào)》、《地質(zhì)學(xué)報(bào)》、《巖石學(xué)報(bào)》、《礦床地質(zhì)》等國(guó)內(nèi)外重要學(xué)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(xué)》教材。

　　倪培教授曾獲國(guó)家教育委員會(huì)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、南京大學(xué)青年教師學(xué)術(shù)研究獎(jiǎng)、南京大學(xué)優(yōu)秀教學(xué)成果一等獎(jiǎng)、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(xué)》、《礦相學(xué)》、《包裹體地質(zhì)學(xué)》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(guó)際會(huì)議，該會(huì)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(guó)際流體包裹體會(huì)議之一。