岩石矿物中微量气体同位素组成在线分析方法研究

Most of rocks and minerals contain trace gases, which hold very important geochemical information, in what the isotope composition is essential for many frontier researches, such as shale gas, gas inclusion, serpentine evolution and so on. Now, pretreatment equipments for isotope composition analyses of trace gases from rocks and minerals are off-line, and can not analyse trace gases, such as ethane, propane, butane, hydrogen and so on, which impose restricions on not only the development of test accuracy but also the extension of applied researches in China. Our study will develop an on-line pretreatment equipment suitable for all kinds of isotope ratio mass spectrometers. So solid samples will be tested directly and trace gases will be detected due to the vacuum degasser and enrichment trap, which can high improve the test sensitivity and accuracy. We will also do some condition experiments and investigate the effects of technical parameters on test results as well as correction method. Finally, the System analysis method will be established, which would provide technical support to extending applied researches on gas geochemistry.

大多数岩石矿物中都含有微量气体，这些气体常携带着重要的地球化学信息，其中同位素组成信息是页岩气、气体包裹体、蛇纹石演化等相关前沿研究不可缺少的。目前国内用于岩石矿物中微量气体同位素分析的前处理设备主要为离线设备，且无法实现对微量气体组分（如乙烷、丙烷、丁烷、氢气等）的同位素测试，这限制了测试准确度的提高和应用研究的扩展。本项目拟研制一套可与不同型号同位素质谱计连接的在线测试前处理设备，通过真空脱气装置和富集阱技术，实现固体样品的直接在线测试和微量气体组分的同位素测试，将有效提高这项实验技术的测试灵敏度和准确度；并通过条件实验探索相关技术参数对测试结果的影响及校正办法，建立系统的分析方法体系，为拓展相关气体地球化学应用研究提供技术支持。

大多数岩石矿物都含有自它们形成以来、从流体相俘获、或后期生成、填充的微量气体，这些气体常常携带着重要的地球化学信息，具有很高的研究价值。其中同位素组成信息是页岩气、气体包裹体、蛇纹石演化等相关前沿研究不可缺少的。但是目前的同位素质谱仪仅限于气体样品和热不稳定样品进样，并且对气体样品的浓度和纯度都有一定要求，这使得大多数固体地质样品中微量的气体同位素信息不能直接获取。本项目研制完成了一套岩石矿物中微量气体同位素组成分析测试前处理设备，可与不同型号同位素质谱仪在线连接，能有效提取固体样品中的微量气体，实现固体样品中微量气体同位素组成的在线分析测试。此外，本项目还利用页岩等典型地质样品和气体标准物质进行了多系列条件实验，探索建立了此项分析技术的分析方法体系。该套前处理设备的开发应用将使进口同位素质谱仪主机的应用范围更广，并为相关气体地球化学研究开辟了新的技术手段。目前已将该技术应用在鄂尔多斯盆地和四川盆地天然气地球化学研究中，为天然气成因、气源对比、资源评价等研究提供了科学可靠的技术支撑。